酸酐
酸酐[註 1](英語:;法語:),是具有两个酰基键合于同一氧原子上的有机化合物。[2] 稱為“酐”的原因因為它是由兩個羧酸脫水而成。若两侧酰基由同种羧酸衍生而来则称为对称酸酐,分子式可表达为:(RC(O))2O。对称酸酐命名取决于相应羧酸命名,即词缀“酸”改为“酸酐”。[3] 因此(CH3CO)2O称为:“乙酸酐”(或醋酸酐、醋酐)。混合酸酐(或不对称酸酐)以两侧酰基分别对应的羧酸命名,如:甲酸乙酸酐。低级酸酐遇水水解,但高级酸酐不溶于水。
反应
酸酐是活性酰基的主要来源,其相关反应与酰卤之反应类似。当酸酐与含活泼氢的底物反应时,可得到等当量的酰化产物与羧酸副产物:
- RC(O)OC(O)R + HY → RC(O)Y + RCO2H
其中:HY可以是HOR(醇),HNR'2=(氨,伯或仲胺),芳香环
酸酐跟格氏试剂反应与酸跟格氏试剂的反应类似,但反应时酸酐的一部分被浪费掉了,所以一般不用于制备反应。但二元酸的酸酐则不存在浪费的问题,可以与格氏试剂反应制备酮酸。
酸酐的亲电性弱于酰卤,且酸酐每次反应只可传递一分子酰基于底物,原子效率相对较低。乙酸酐价格低廉,使其仍作为酰化反应的常用试剂。
制备
酸酐在工业中可通过不同的方法合成。
- 乙酸酐主要通过乙酸甲酯的羰基化合成。[4]
- 马来酸酐在工业中主要通过苯或丁烷的氧化反应制备。
- 酸酐的实验室制法主要通过相应羧酸的脱水反应制备,具体的方法取决于羧酸底物,五氧化二磷是该反应的通用脱水剂:
- 2 CH3COOH + P4O10 → CH3C(O)OC(O)CH3 + "(HO)2P4O9"
- CH3C(O)Cl + HCO2Na → HCO2COCH3 + NaCl
- 具有乙酰基的混合酸酐可通过烯酮合成:
- RCO2H + H2C=C=O → RCO2C(O)CH3
重要的酸酐
- 乙酸酐,常用于制备其他酸的酸酐和乙酸酯。
- 萘四甲酸酐, 为二酸酐,复杂有机物的前体。
- 顺丁烯二酸酐,马来酸酐,是一种环状酸酐,广泛用于制备工业涂料。
- 三磷酸腺苷,ATP,作为细胞内能量传递的“分子通货”,储存和传递化学能。
- 1,3-二磷酸甘油酸通常是糖解作用与卡尔文循环的中间产物。
- 3-磷酸腺苷-5-磷酰硫酸 (APS)新陈代谢的中间产物。
其他
非羧酸衍生酸酐
参考文献
- 教育部異體字字典「酐」
- 國際純化學和應用化學聯合會."acid anhydrides".《化学术语总目录》在线版.(英文)
- Panico, R.; Powell, W. H.; Richer, J. C. (编). . . IUPAC/Blackwell Science. 1993: 123–25. ISBN 0-632-03488-2.
- Zoeller, J. R.; Agreda, V. H.; Cook, S. L.; Lafferty, N. L.; Polichnowski, S. W.; Pond, D. M. "Eastman Chemical Company Acetic Anhydride Process" Catalysis Today (1992), volume 13, pp.73-91. doi:10.1016/0920-5861(92)80188-S
- Lewis I. Krimen (1988). "Acetic Formic Anhydride". Org. Synth.; Coll. Vol. 6: 8.
- Heimo Held, Alfred Rengstl, Dieter Mayer "Acetic Anhydride and Mixed Fatty Acid Anhydrides" Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a01_065
- Nelson, D. L.; Cox, M. M. "Lehninger, Principles of Biochemistry" 3rd Ed. Worth Publishing: New York, 2000. ISBN 978-1-57259-153-0.
http://www.chemguide.co.uk/organicprops/anhydrides/background.html
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