羧酸及其衍生物

皂化

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皂化字面意思就是「做肥皂」——這個詞源自拉丁文的「肥皂」。把油脂和鹼液之類的強鹼一起煮,酯鍵就斷開,釋放出肥皂分子。人類這樣做肥皂已有數千年;其底下的化學就是鹼促進的酯水解。

在皂化中,強鹼(通常是氫氧根,NaOH 或 KOH)把酯水解,生成一個醇和一個羧酸鹽,而不是游離的羧酸。氫氧根是親核試劑:它進攻羰基碳,形成四面體中間體,然後 -OR' 烷氧基離去,生成羧酸,而鹼立刻把它去質子化成羧酸根。最後這一步去質子化是關鍵——羧酸根太穩定,反應無法逆轉。所以與酸性水解不同,皂化不可逆地進行到底,每個酯要消耗整整一當量的鹼(這裡的鹼是反應物,不是催化劑)。

當酯是油脂時,即三酸甘油酯——甘油的三個長鏈脂肪酸酯——皂化會釋放出甘油加三個脂肪酸羧酸鹽。那些長鏈羧酸鹽本身就是肥皂:每個都有一條溶於油的油膩烴尾和一個溶於水的離子頭,所以它能包住油污、把它帶走。這一個反應既解釋了實驗室切開酯的方法,也解釋了把動物脂肪和草木灰變成清潔之物的古老手藝。

一個三酸甘油酯 + 3 NaOH(加熱)生成甘油 + 3 個鈉的羧酸鹽(肥皂)。每個肥皂分子都有一條長長的油性尾巴和一個帶電的 -COO- Na+ 頭,這種雙重性使它能洗去油污。

脂肪的皂化生成甘油和肥皂(脂肪酸羧酸鹽)。

與酸催化水解不同,皂化是不可逆的,並按化學計量消耗鹼——氫氧根是反應物,最終中和後成為羧酸鹽的一部分,而不是能拿回來的催化劑。

又稱
base hydrolysis of esterssoap-making碱性水解皂化反应