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酸酐

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酸酐通式
酸酐通式

酸酐[注 1]是具有两个酰基键合于同一氧原子上的有机化合物[2] 称为“酐”的原因因为它是由两个羧酸脱水而成。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(),HNR'2=(,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。

2 CH3COOH + P4O10CH3C(O)OC(O)CH3 + "(HO)2P4O9"
  • 酰氯也是制备酸酐的重要前体:[5]
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

多元酸酐

  • 二酸酐是一个分子内具有两个酸酐官能团的化合物。它们主要用于合成聚酰亚胺聚酯聚酰胺
  • 聚酸酐是由酸酐键连接聚合物骨架内重复单元的一类聚合物

重要的酸酐

  • 乙酸酐,常用于制备其他酸的酸酐和乙酸酯。
    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。
    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。
    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。
    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。
    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。
    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

  • 其他有机酸衍生酸酐:酸酐的其中一个或两个酰基还可由非羧基有机酸衍生,如有机磺酸或有机磷酸
  • 无机酸衍生酸酐:酸酐中任意一个酰基还可衍生自无机酸,如:磷酸。混合酸酐1,3-二磷酸甘油酸,其为通过糖酵解形成ATP过程中的中间体,[7]是3-磷酸甘油酸和磷酸形成的混合酸酐。

硫类似物

原子可替代酸酐当中的任何氧原子,包括羰基双键氧原子和羰基之间连接的氧原子。当硫原子替代羰基氧原子时,将酰基用括号封闭防止歧义发生, [3] 如:(硫代乙酸)酐(CH3C(S)OC(S)CH3)。当硫原子替代桥接氧原子时,得到的化合物称为硫代酸酐,[3] 如:乙酰硫醚((CH3C(O))2S)。

注解

  1. ^ “酐”,拼音gān注音ㄍㄢ,音同“甘”[1]

参考文献

  1. ^ 教育部异体字字典“酐”
  2. ^ (英文)国际纯粹与应用化学联合会."acid anhydrides".《化学术语总目录》在线版.
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Panico, R.; Powell, W. H.; Richer, J. C. (编). Recommendation R-5.7.7. A Guide to IUPAC Nomenclature of Organic Compounds. IUPAC/Blackwell Science. 1993: 123–25. ISBN 0-632-03488-2. 
  4. ^ 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
  5. ^ Lewis I. Krimen (1988). "Acetic Formic Anhydride". Org. Synth.; Coll. Vol. 6: 8. 
  6. ^ 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
  7. ^ 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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酸酐
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