Уксусный ангидридили этановый ангидрид, представляет собой химическое соединение с формулой (CH 3 CO) 2 O. Обычно сокращенно Ac 2O, это простейший выделяемый ангидрид из карбоновой кислоты, широко используемый в качестве реагента в органическом синтезе. Это бесцветная жидкость с сильным запахом уксусной кислоты, которая образуется в результате реакции с влагой воздуха.
Структура и свойства
Уксусный ангидрид в стеклянной бутылке
Уксус ангидрид, как и большинство ангидридов кислот, представляет собой гибкую молекулу с неплоской структурой. Связь пи-системы через центральный кислород обеспечивает очень слабую стабилизацию резонанса по сравнению с диполь-дипольным отталкиванием между двумя карбонильными атомами кислорода. Энергетические барьеры для вращения связей между каждой из оптимальных апланарных конформаций довольно низкие.
Как и у большинства ангидридов кислот, карбонильный атом углерода уксусного ангидрида имеет электрофильный характер, так как уходящая группа карбоксилат. Внутренняя асимметрия может способствовать сильной электрофильности уксусного ангидрида, поскольку асимметричная геометрия делает одну сторону карбонильного атома углерода более реакционной, чем другую, и при этом имеет тенденцию консолидировать электроположительность карбонильного атома углерода с одной стороны (см. Диаграмму электронной плотности ).
Задача на разбавление уксусного ангидрида уксусной кислотой. Органика. Олимпиада.
Производство
Уксусный ангидрид был впервые синтезирован в 1852 году французским химиком Шарлем Фредериком Герхардом (1816-1856) путем нагревания ацетата калия с бензоилхлорид.
CH3CO2CH3+ CO → (CH 3 CO) 2O
Теннесси Процесс с уксусным ангидридом компании Eastman включает превращение метилацетата в метилиодид и ацетатную соль. Карбонилирование метилиодида, в свою очередь, дает ацетилиодид, который реагирует с солями ацетата или уксусной кислотой с образованием продукта. Хлорид родия в присутствии иодида лития используется в качестве катализаторов. Поскольку уксусный ангидрид нестабилен в воде, превращение проводят в безводных условиях.
В меньшей степени уксусный ангидрид также получают реакцией кетена (этенон ) с уксусной кислотой при 45–55 ° C и низком давлении (0,05–0,2 бар).
H2C = C = O + CH 3 COOH → (CH 3 CO) 2 O (ΔH = -63 кДж / моль)
путь от уксусной кислоты до уксусного ангидрида через кетен был разработан Wacker Chemie в 1922 году, когда спрос на уксусный ангидрид увеличился из-за производства ацетата целлюлозы.
Из-за его низкой стоимости уксусный ангидрид обычно покупается, а не готовится для использования в исследовательских лабораториях.
Уксусный ангидрид — универсальный реагент для ацетилирования, введения ацетильных групп в органические субстраты. В этих преобразованиях уксусный ангидрид рассматривается как источник CH 3 CO.
Ацетилирование спиртов и аминов
Спирты и амины легко ацетилируются. Например, реакция уксусного ангидрида с этанолом дает этилацетат :
(CH 3 CO) 2 O + CH 3CH2OH. → CH 3CO2CH2CH3+ CH 3 COOH
Получение уксусного альдегида
Часто для функционирования в качестве катализатора добавляют основание, такое как пиридин. В специализированных областях применения кислоты Льюиса соли скандия также оказались эффективными катализаторами.
Ацетилирование ароматических колец
Ароматические кольца ацетилируются уксусным ангидридом. Обычно для ускорения реакции используют кислотные катализаторы. Иллюстративными являются превращения бензола в ацетофенон и ферроцена в ацетилферроцен:
(C5H5)2Fe + (CH 3 CO) 2 O → (C 5H5) Fe (C 5H4COCH 3 ) + CH 3CO2H
Получение других ангидридов кислот
Дикарбоновые кислоты превращаются в ангидриды при обработке уксусным ангидридом. Он также используется для получения смешанных ангидридов, таких как азотная кислота, ацетилнитрат.
Предшественник геминальных диацетатов
Альдегиды реагируют с уксусным ангидридом в присутствии кислотного катализатора. для получения геминальных диацетатов. Прежний промышленный путь получения винилацетата включал промежуточное соединение этилидендиацетат, геминальдиацетат, полученный из ацетальдегида и уксусного ангидрида:
CH3CHO + (CH 3 CO) 2 O → (CH 3CO2)2CHCH 3
Гидролиз
Уксусный ангидрид растворяется в воде примерно до 2,6% по весу. Водные растворы имеют ограниченную стабильность, поскольку , как и большинство ангидридов кислот, уксусный ангидрид гидролизуется с образованием карбоновых кислот. В этом случае образуется уксусная кислота, продукт реакции полностью смешивается с водой:
(CH 3 CO) 2 O + H 2 O → 2 CH 3CO2H
Области применения
Как показывает его органический химический состав, уксусный ангидрид в основном используется для ацетилирования, ведущего к коммерчески значимым материалам. для превращения целлюлозы в ацетат целлюлозы, который является компонентом фотопленки и других материалов с покрытием и используется в производстве сигаретных фильтров. s, используемые при производстве аспирина (ацетилсалициловая кислота), который получают ацетилированием салициловой кислоты. Он также используется в качестве консерванта для древесины посредством пропитки автоклава, чтобы сделать древесину более долговечной.
В крахмальной промышленности уксусный ангидрид представляет собой обычное соединение ацетилирования, используемое для производства модифицированных крахмалов (E1414, E1420, E1422)
Из-за его использования для синтез героина путем диацетилирования морфина, уксусный ангидрид внесен в список прекурсоров US DEA List II и ограничен во многих других странах.
Безопасность
Уксусный ангидрид — горючая жидкость, вызывающая раздражение. Из-за его реакционной способности к воде для тушения пожара предпочтительны спиртовая пена или диоксид углерода. Пары уксусного ангидрида вредны.
Ссылки
Внешние ссылки
- ICSC 0209
- Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям
Источник: alphapedia.ru
Уксусный ангидрид: свойства, получение и применение
Ангидриды карбоновых кислот – это продукты дегидратации их молекул. Для этих биосоединений характерна изомерия радикалов. При наименовании ангидридов карбоновых кислот чаще всего используют историческую номенклатуру (например, ангидрид уксусной кислоты, малеиновый ангидрид и т.д.). В процессе добавления к карбоновым кислотам водоотнимающих средств (как правило, оксида фосфора) происходит их дегидратация, в результате чего образуются ангидриды карбоновых кислот.
Уксусный ангидрид: получение
Указанное соединение может мыть получено несколькими способами. Для его синтеза чаще всего используют оксид фосфора, который является очень сильным водоотнимающим средством. Существуют также и другие способы синтеза этого ангидрида. Например, уксусный ангидрид можно получить при воздействии фосфатного ангидрида на ацетатную кислоту.
В процессе охлаждения по каплям прибавляют одну частицу СН3СОС1 к одной частице обезвоженного и тщательно высушенного ацетатно-кислого натрия. Полученную смесь умеренно нагревают, а синтезированный уксусный ангидрид отгоняют на песчаной бане, после чего очищают перегонкой. В результате проведенной работы получают сильно пахнущую ацетатной кислотой жидкость.
Уксусный ангидрид, а также низкомолекулярные вещества – жидкости с острым запахом, практически не растворимые в воде, хорошо растворимы во многих органических веществах. Следует отметить, что ангидриды высших карбоновых кислот (особенно предельных) – твердые вещества без запаха. Температура их кипения значительно выше по сравнению с соответствующими карбоновыми кислотами.
Уксусный ангидрид: химические свойства
Данное соединение часто используется для получения многих представителей разных классов органических веществ методами органического синтеза. При взаимодействии ангидридов с водой получают две молекулы соответствующей кислоты.
Ацетатный ангидрид используют в качестве дегидрирующего и ацетилирующего агента в процессе производства ацетилцелюлозы, винилацетата, медикаментов, диметилацетамида, красителей, ароматических веществ и т.п. Ацетатный альдегид раздражает дыхательные пути, глаза, а также вызывает ожоги кожи.
Ацетатцеллюлозу получают вследствие действия на клетчатку ацетатного ангидрида в присутствии катализатора (сульфатная кислота). При неполном ацетилировании получают моно- и диацетаты целлюлозы. Ди- и триацетаты целлюлозы применяются в производстве ацетатного шелка. Для этого их растворяют в смеси ацетона и этанола (85:15) или в чистом ацетоне.
Получается вязкий раствор, который продавливают через специальные фильтры. Тоненькие полоски раствора подсыхают и превращаются в нити, которые и используются для производства разных видов пряжи синтетических волокон.
В промышленных целях используются и другие виды ангидридов. Малеиновый ангидрид – кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, а также в ацетоне, плавится при 52,85 °С. Как правило, это вещество получают из малеиновой кислоты. Применяется в процессе производства пестицидов, полиэфирных и алкидных смол. Фталевый ангидрид получают вследствие окисления нафталена.
Последний используется для синтеза стимуляторов роста, инсектицидов, а также некоторых медикаментов. Фталевый ангидрид – кристаллическое вещество с температурой плавления 128 °С. Указанный ангидрид используется для получения фенолфталеина (индикатор и медикамент). Этот ангидрид используется для изготовления репеллентов (диметилфталата).
Источник: fb.ru
уксусной кислоты ангидрид
Брутто-формула (система Хилла): C4H6O3
Формула в виде текста: (CH3CO)2O
Молекулярная масса (в а.е.м.): 102,09
Температура плавления (в °C): -73,1
Температура кипения (в °C): 139,6
Растворимость (в г/100 г или характеристика):
Вкус, запах, гигроскопичность:
запах: резкий
Метод получения 1.
(лабораторный синтез)
Источник информации: Гаттерман Л., Виланд Г. «Практические работы по органической химии» 5-е изд., М.-Л.: ГНТИХЛ, 1948 стр. 169
К 80 г тонкоизмельченного безводного уксуснокислого натрия прибавляют по каплям из капельной воронки 54 г (0,75 моля) хлористого ацетила. После прибавления примерно половинного количества хлорангидрида реакцию прерывают на короткое время и перемешивают кашицеобразную массу стеклянной палочкой, несколько согнутой и сплющенной на конце. Только после этого прибавляют остаток хлористого ацетила; прибавление его ведут настолько медленно, чтобы не вошедший в реакцию хлористый ацетил не отгонялся.
По окончании реакции отгоняют полученный ангидрид от избытка соли, нагревая колбу коптящим пламенем (непрерывно обводят им колбу). Дестиллат подвергают фракционированной перегонке, прибавляя к нему 3 г тонкоизмельченного безводного уксуснокислого натрия, чтобы полностью перевести остатки хлористого ацетила в уксусный ангидрид.
Способы получения:
1. Реакцией фосгена с ледяной уксусной кислотой в присутствии хлорида алюминия.
2. Реакцией ацетата натрия с двуокисью азота.
3. Разложением уксусной кислоты в присутствии триэтилфосфата (0,3%) при 680-720 С и давлении 26,2-52,4 кПа. (выход 80%)
4. Окислением ацетальдегида в присутствии меднокобальтового катализатора при 50-60 С. (выход 16%)
5. Карбонилированием метилацетата в присутствии гомогенных родиевых катализаторов.
6. Разложением этилидендиацетата в присутствии хлорида цинка.
7. Реакцией кетена с ледяной уксусной кислотой.
8. Реакцией уксусной кислоты с неорганическими галогенангидридами (тионилхлоридом, сульфурилхлоридом, трихлороксидом фосфора.)
Источник: xumuk.ru