~2026-15391-14: angepasst: Umesterung ist sowohl basen- als auch säurekatalysiert eine reversible Reaktion

2026-03-11T09:35:36Z

angepasst: Umesterung ist sowohl basen- als auch säurekatalysiert eine reversible Reaktion

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Eine '''Umesterung''' ist eine [[chemische Reaktion]], bei der ein [[Ester]] in einen anderen übergeführt wird. Bei der Umesterung wird der Alkoholrest eines Esters durch einen anderen Alkoholrest ersetzt. Die Reaktion kann [[Katalyse | säurekatalytisch]] und mit Überschüssen des freien Alkohols oder aber durch Verwendung der sehr viel [[Nucleophil|nucleophileren]] [[Alkoholat]]e vorgenommen werden. Die Umesterung ist eine [[Gleichgewichtsreaktion]] und unterliegt damit dem [[Massenwirkungsgesetz]].

== Grundlagen ==
Bei einer Umesterung handelt es sich um den Angriff eines Alkoholat-Ions als Nucleophil auf einen Ester der gleichen oder einer anderen Alkohol-Komponente eines Esters. So erfolgt irgendwann die Einstellung eines Gleichgewichtes zwischen den konkurrierenden Alkoholat-Ionen. Die Reaktion ist auch unter anderem als [[Zemplén-Reaktion]] bekannt.<ref>Karl W. Rosenmund, Felix Zymalkowski, Eckart Güssow: ''Über die Verwendung von Aluminium-Alkoholaten zu Umesterungs- und Verseifungsreaktionen.'' In: ''Archiv der Pharmazie.'' 286, 1953, S. 324–330, {{DOI|10.1002/ardp.19532860704}}.</ref> Bei der säurekatalysierten Umesterung wird das Carbonyl-Sauerstoffatom protoniert, der Alkohol kann am stark positivierten Carbonyl-Kohlenstoffatom mit seinem Sauerstoff-Atom angreifen. Dabei muss aufgrund des Massenwirkungsgesetzes entweder mit großen Überschüssen der Alkoholkomponente gearbeitet werden oder aber der entstehende Alkohol entfernt werden, z. B. durch [[Destillation]].

[[Datei:Transesterification (Principle).png | thumb | center | 300px | Säurekatalysierte Umesterung durch Alkoholyse: der Alkoxyrest OR2 wird durch den Alkoxyrest OR3 ersetzt]]

Es können auch zwei unterschiedliche [[Carbonsäureester]] eingesetzt werden, welche dann unter Säurekatalyse ihre Alkoholreste austauschen. Diese Vorgehensweise hat aber in der Praxis eine geringe Bedeutung, da man hier in der Regel Stoffgemische erhält:

:[[Datei:Umesterung gekreuzt-v1.svg|rahmenlos|hochkant=2.8|ohne|säurekatalysierte Umesterung von zwei Carbonsäuren]]

Bei der säurekatalysierten Umesterung von zwei Carbonsäureestern werden die Alkoholreste R2 in blau und R4 in lila gegeneinander ausgetauscht.

=== Mechanismus ===
Eine Umesterung (Alkoholyse) kann sowohl durch Säuren wie auch durch Basen katalysiert werden. Es handelt sich um eine [[Gleichgewichtsreaktion]]. Im Sauren beginnt die Reaktion mit der Protonierung des Carbonyl-Sauerstoffatoms, gefolgt von einem Angriff des Alkohols auf das [[Carbonylgruppe|Carbonyl]]-Kohlenstoffatom. Im Basischen wird zunächst der Alkohol [[Protonierung|deprotoniert]]. Dann greift er als [[Alkoholate|Alkoholat]]-Anion das positiv polarisierte Carbonyl-Kohlenstoffatom des Esters an, siehe Abbildung:<ref name=Vollhardt>{{bibISBN|9783527327546|Seite=1006}}</ref>

:[[Datei:Umesterung MB-v2.svg|rahmenlos|hochkant=3.0|ohne|Genereller Mechanismus der Umesterung]]

In diesem Beispiel wird als Alkoholat das Methanolat gewählt, somit entsteht ein [[Methylester]].

== Technische Bedeutung ==

[[Datei:FAME Synthesis V.1.png|mini|hochkant=1.7|Beispiel für die säurekatalysierte Umesterung eines natürlichen Triglycerids (oben) in Fetten und Ölen. Der '''blau''' markierte Fettsäurerest ist gesättigt, der '''grün''' markierte ist einfach, der '''rot''' markierte dreifach [[Ungesättigte Verbindungen|ungesättigt]]. Bei der Gleichgewichtsreaktion wird [[Glycerin]] abgespalten und es entsteht FAME (Biodiesel, unten), ein Gemisch von Fettsäuremethylestern, im Beispiel drei verschiedene.]]Die Umesterung wird bei folgenden technischen Produkten eingesetzt:

* Herstellung von [[Biodiesel]]: Aus [[Triacylglycerid]]en ([[Pflanzenöle|pflanzliche Fette oder Öle]]) werden durch Umesterung mit Methanol sogenannte ''FAME'' ([[Fettsäuremethylester]], z. B. [[Rapsmethylester]], RME) erzeugt. Als Nebenprodukt entsteht unter anderem der dreiwertige Alkohol [[Glycerin]]. In Deutschland wird in [[Umesterungsanlage]]n Biodiesel im industriellen Maßstab erzeugt.
* Herstellung von [[Polyethylenterephthalat]] aus [[Dimethylterephthalat]]

== Anwendung in der Nahrungsmittelindustrie ==
Die Umesterung wird in der Lebensmittelchemie zur Herstellung von:<ref>''Römpp - Lebensmittelchemie.'' 9. Auflage, Thieme, Stuttgart 1995, ISBN 3-13-736601-1.</ref>
* [[Margarine]]
* [[Zuckertenside]]n
* [[Acylglycerine|Monoglyceriden aus Triglyceriden]]
* Rapsölmethylestern aus Rapsöl-Triglyceriden
verwendet.
Das getrocknete und entsäuerte Fett wird dafür bei 80–100 °C mit [[Natriummethanolat]] als [[Katalysator]] gerührt.<ref name=belitz>{{Literatur
| Autor = Hans-Dieter Belitz, Peter Schieberle, Werner Grosch
| Titel = Lehrbuch Der Lebensmittelchemie⁵
| Verlag = Springer
| Jahr = 2001
| Online =
{{Google Buch
| BuchID = RvrzXp4m1uUC
| Seite = 645
| Hervorhebung = Umesterung
}}
| Seiten = 645
}}</ref>
Mit [[Lipase]]n kann eine positionsspezifische Umesterung erreicht werden.

== Analytik ==
Besonders in der [[Gaschromatographie]] werden weniger flüchtige Ester wie Fettsäureester oft in besser flüchtige [[Methylester]] umgeestert, um sie hier zugänglich zu machen.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Literatur ==

* Charles E. Mortimer: ''Chemie – Das Basiswissen der Chemie.'' Thieme Verlag, Stuttgart 2007, 9. überarbeitete Auflage, 766 S.

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[[Kategorie:Chemisch-technisches Verfahren]]
[[Kategorie:Lipid-Methode]]

Umesterung - Versionsgeschichte

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