- Својства анхидрида
- Хемијске реакције
- Хидролиза
- Естерификација
- Амидатион
- Како се формирају анхидриди?
- Циклични анхидриди
- Номенклатура
- Апликације
- Органски анхидриди
- Примери
- Сућински анхидрид
- Глутарични анхидрид
- Референце
У анхидриди су хемијска једињења пореклом из уједињења два молекула ослобађајући воду. Дакле, могло би се посматрати као дехидрација почетних супстанци; иако то није сасвим тачно.
У органској и неорганској хемији се помињу, а у обе се гране њихово разумевање знатно разликује. На пример, у неорганској хемији основни и кисели оксиди се сматрају анхидридима њихових хидроксида и киселина, пошто први реагују са водом и формирају други.
Општа структура анхидрида. Извор: ДрЕмметтБровние, са Викимедиа Цоммонс
Овде се може појавити конфузија између термина 'безводни' и 'анхидрид'. Генерално, безводни се односи на једињење до којег је дехидрирано без промене његове хемијске природе (нема реакције); док са анхидридом долази до хемијске промене која се огледа у молекуларној структури.
Ако се упореде хидроксиди и киселине са њиховим одговарајућим оксидима (или анхидридима), видеће се да је дошло до реакције. Супротно томе, неки оксиди или соли могу да се хидрирају, губе воду и остају иста једињења; али без воде, односно безводна.
С друге стране, у органској хемији подразумева се анхидрид иницијалне дефиниције. На пример, један од најпознатијих анхидрида су они који су изведени из карбоксилних киселина (горња слика). Они се састоје од спајања две ацилне групе (-РЦО) кроз атом кисеоника.
У свом опште структуре, Р 1 је индикован за једну ацил групе, и Р 2. за други ацил групе. Јер Р 1 и Р 2 су различити, долазе из различитих карбоксилних киселина и онда је анхидрид асиметрични киселине. Кад су оба Р супституента (без обзира да ли су ароматични или не) исти, у овом случају говоримо о анхидриду симетричне киселине.
Када се две карбоксилне киселине везују за формирање анхидрида, вода може или не мора да формира, као и друга једињења. Све ће зависити од структуре ових киселина.
Својства анхидрида
Својства анхидрида зависиће од оних о којима говорите. Већина њих има заједничко то што реагују с водом. Међутим, за такозване основне анхидриде у неорганским, заправо неколико њих је чак нерастворљивих у води (МгО), па ће се ова изјава усредсредити на анхидриде карбоксилних киселина.
Тачке топљења и кључања леже у молекуларној структури и у међумолекуларним интеракцијама за (РЦО) 20 , што је општа хемијска формула ових органских једињења.
Ако је молекулска маса (РЦО) 20 0 мала, то је вероватно безбојна течност на собној температури и притиску. На пример, анхидрид сирћетне киселине (или сирћетне анхидрид), (ЦХ 3 ЦО) 2 О, је течност и један од највећих индустријских значаја, њена производња бити веома велика.
Реакција између сирћетног анхидрида и воде представљена је следећом хемијском једначином:
(ЦХ 3 ЦО) 2 О + Х 2 О => 2ЦХ 3 ЦООХ
Имајте на уму да када се дода молекул воде, ослобађају се два молекула сирћетне киселине. Међутим, за сирћетну киселину не може доћи до обрнуте реакције:
2ЦХ 3 ЦООХ => (ЦХ 3 ЦО) 2 О + Х 2 О (не долази)
Неопходно је прибећи другом синтетичком путу. С друге стране, дикарбоксилне киселине могу то учинити загревањем; али то ће бити објашњено у следећем одељку.
Хемијске реакције
Хидролиза
Једна од најједноставнијих реакција анхидрида је њихова хидролиза, што је управо показано за анхидрид сирћетне киселине. Поред овог примера, постоји и анхидрид сумпорне киселине:
Х 2 С 2 О 7 + Х 2 О <=> 2Х 2 СО 4
Овде имате анхидрид анорганске киселине. Приметимо да за Х 2 С 2 О 7 (који се назива Дисумпорна Киселина), реакција је реверзибилна, па загревање концентровану Х 2 СО 4 доводи до формирања његовог анхидрида. Ако, са друге стране, то је разблаженим раствором Х 2 СО 4 , СО 3 , анхидрид сумпорне киселине , ослобађа .
Естерификација
Кисли анхидриди реагују са алкохолима, са пиридином између, дајући естер и карбоксилну киселину. На пример, размотрите реакцију између сирћетног анхидрида и етанола:
(ЦХ 3 ЦО) 2 О + ЦХ 3 ЦХ 2 ОХ => ЦХ 3 ЦО 2 ЦХ 2 ЦХ 3 + ЦХ 3 ЦООХ
Формирајући етил етаноат естра, ЦХ 3 ЦО 2 ЦХ 2 ЦХ 3 , и сирћетне киселине (сирћетна киселина).
Практично, оно што се дешава је супституција водоника хидроксилне групе, ацилном групом:
Р 1 -ОХ => Р 1 -ОЦОР 2
У случају (ЦХ 3 ЦО) 2 О, његова ацил група је -ЦОЦХ 3 . Стога се каже да се за ОХ групу врши ацилација. Међутим, ацилација и естерификација нису заменљиви појмови; ацилација се може десити директно на ароматичном прстену, познатом као ацилација Фриедел-Црафтс.
Тако се алкохоли у присуству киселинских анхидрида естерификују ацилацијом.
С друге стране, само једна од две ацилне групе реагује са алкохолом, друга остаје са водоником, формирајући карбоксилну киселину; који у случају (ЦХ 3 ЦО) 2 О, то је сирћетне киселине.
Амидатион
Кисли анхидриди реагују са амонијаком или аминима (примарним и секундарним) да би се створили амиди. Реакција је врло слична описаној естерификацији, али РОХ је замењен амином; На пример, секундарни амин, Р 2 НХ.
Опет, реакција између (ЦХ 3 ЦО) 2 О и диетиламин, Ет 2 НХ сматра:
(ЦХ 3 ЦО) 2 О + 2Ет 2 НХ => ЦХ 3 ЦОНЕТ 2 + ЦХ 3 ЦОО - + НХ 2 Ет 2
И диетилацетамид, ЦХ 3 Цонет 2 , а карбоксиловани амонијум соли, ЦХ 3 ЦОО - + НХ 2 Ет 2 се формирају .
Иако је једначина може изгледати мало тешко да схвати, довољно је посматрати како група -ЦОЦХ 3 замењује Х једног ет 2 НХ да формирају амид:
Ет 2 НХ => Ет 2 НЦОЦХ 3
Уместо амидације, реакција је и даље ацилација. Све је сажето у тој речи; овај пут, амин се подвргава ацилацији, а не алкохолу.
Како се формирају анхидриди?
Неоргански анхидриди настају реакцијом елемента са кисеоником. Дакле, ако је елемент металик, формира се метални оксид или базични анхидрид; а ако је нековински, формира се нековински оксид или киселински анхидрид.
Код органских анхидрида реакција је различита. Две карбоксилне киселине не могу се директно спојити да би ослобађале воду и формирале анхидрид киселине; учешће једињења које још није поменуто је неопходно: ацил хлорид, РЦОЦл.
Карбоксилна киселина реагује са ацил хлоридом, стварајући одговарајући анхидрид и хлороводоник:
Р 1 ЦОЦИ + Р 2 ЦООХ => (Р 1 ЦО) О (ЦОР 2 ) + ХЦл
ЦХ 3 ЦОЦИ + ЦХ 3 ЦООХ => (ЦХ 3 ЦО) 2 О + ХЦл
Оне ЦХ 3 долази из ацетил групе, ЦХ 3 ЦО-, а друга је већ присутна у сирћетној киселини. Избор специфичног ацил хлорида, као и карбоксилне киселине, може довести до синтезе анхидрида симетричне или асиметричне киселине.
Циклични анхидриди
За разлику од осталих карбоксилних киселина којима је потребан ацил хлорид, дикарбоксилне киселине могу да се кондензују у одговарајући анхидрид. За то им треба загрева да промовише ослобађање Х 2 О. На пример, приказана формирање фталне анхидрид фталне киселине из.
Формирање фталног анхидрида. Извор: Ју, са Викимедиа Цоммонс
Обратите пажњу на то како је комплетиран петерокутни прстен, а део кисеоника који спаја обе Ц = О групе је део; ово је циклични анхидрид. Такође, може се видети да фталне анхидрид симетрични анхидрид, јер су Р 1 и Р 2 су идентични: ароматични прстен.
Нису све дикарбоксилне киселине способне да формирају свој анхидрид, јер када се њихове ЦООХ групе широко раздвоје, приморане су да комплетирају веће и веће прстенове. Највећи прстен који се може формирати је шестерокутни, већи од тога да се реакција не одвија.
Номенклатура
Како се називају анхидриди? Остављајући по страни оне неорганске, односе на питања оксида, имена органских анхидрида објаснила сада зависе од идентитета Р 1 и Р 2 ; то јест његових ацил група.
Ако су два Р иста, једноставно замените реч 'киселина' са 'анхидридом' у одговарајућем називу карбоксилне киселине. А ако су, напротив, два Р-а различита, они се називају абецедним редом. Стога, да бисте знали како га назвати, прво морате видјети да ли је то симетрични или асиметрични анхидрид киселине.
(ЦХ 3 ЦО) 2 О је симетрична, јер Р 1 = Р 2 = ЦХ 3 . Потиче из сирћетне или етанске киселине, па је њено име по претходном објашњењу: сирћетни или етански анхидрид. Исто се односи и на управо поменути фтални анхидрид.
Претпоставимо да имамо следећи анхидрид:
ЦХ 3 ЦО (О) ЦОЦХ 2 ЦХ 2 ЦХ 2 ЦХ 2 ЦХ 2 ЦХ 3
Ацетилна група на левој страни потиче из сирћетне киселине, а она са десне стране долази из хептанске киселине. Да бисте дали назив овом анхидриду, његове Р групе морате именовати абецедним редом. Дакле, његово име је: хептански сирћетни анхидрид.
Апликације
Неоргански анхидриди имају безброј примена, од синтезе и формулације материјала, керамике, катализатора, цемента, електрода, ђубрива, итд., До прекривања земљине коре са хиљадама минерала гвожђа и алуминијума и диоксидом угљеника издиснут живим организмима.
Представљају почетни извор, тачку из које су добијена многа једињења која се користе у анорганским синтезама. Један од најважнијих анхидрида је угљен диоксид, ЦО 2 . Уз воду, он је неопходан за фотосинтезу. А на индустријском нивоу је СО 3 од суштинског значаја јер се из њега добија тражена сумпорна киселина.
Можда је анхидрид који има највише примене и за употребу (док постоји живот) онај из фосфорне киселине: аденосин трифосфат, познатији као АТП, присутан у ДНК и „енергетској валути“ метаболизма.
Органски анхидриди
Кисли анхидриди реагирају ацилацијом, било на алкохол, формирајући естер, амин, стварајући амид или ароматични прстен.
Постоје милиони сваког од ових једињења и стотине хиљада опција карбоксилне киселине да се направи анхидрид; према томе, могућности синтезе драстично расту.
Према томе, једна од главних примена је да се у једињење угради ацил група, замењујући један од атома или група његове структуре.
Сваки одвојени анхидрид има сопствене апликације, али генерално гледано, сви реагују на сличан начин. Из тог разлога, ове врсте једињења се користе за модификовање полимерних структура, стварајући нове полимере; тј. кополимери, смоле, превлаке итд.
На пример, сирћетни анхидрид се користи за ацетилацију свих ОХ група целулозе (доња слика). Овим, сваки је Х ОХ замењује ацетил групом, ЦОЦХ 3 .
Целулоза. Извор: НЕУРОтикер, из Викимедиа Цоммонс
На овај начин се добија целулозни ацетатни полимер. Исто Реакција може наведени са другим полимерних структура са НХ 2 групе , такође подложне ациловање.
Ове реакције ацилације су такође корисне за синтезу лекова, попут аспирина ( ацетилсалицилна киселина).
Примери
Приказани су још неки примери органских анхидрида. Иако се о њима неће поменути, атоми кисеоника могу бити замењени сумпором, дајући сумпор или чак фосфорне анхидриде.
Це 6 Х 5 ЦО (О) ЦОЦ 6 Х 5 : бензојеве анхидрида. Групу Ц 6 Х 5 представља бензенов прстен. Хидролизом настају две бензојеве киселине.
-ХЦО (О) ЦОХ: мрављични анхидрид. Хидролизом настају две мравље киселине.
- Ц 6 Х 5 ЦО (О) ЦОЦХ 2 ЦХ 3 : бензојева пропаноићну анхидрида. Хидролизом настају бензојска и пропаноична киселина.
Це 6 Х 11 ЦО (О) ЦОЦ 6 Х 11 : циклохексанкарбоксилна анхидрида. За разлику од ароматичних прстенова, ови су засићени, без двоструких веза.
-ЦХ 3 ЦХ 2 ЦХ 2 ЦО (О) ЦОЦХ 2 ЦХ 3 : пропанонска бутерна анхидрида.
Сућински анхидрид
Сућински анхидрид. Извор: Нињатацосхелл, из Викимедиа Цоммонс
Овде имате још један циклични, изведен из јантарне киселине, дикарбоксилне киселине. Запазите како три атома кисеоника откривају хемијску природу ове врсте једињења.
Малеински анхидрид је врло сличан анхидриду јантарне киселине, с разликом што постоји двострука веза између угљеника који чине базу пентагона.
Глутарични анхидрид
Глутарични анхидрид. Извор: Цхоиј, из Викимедиа Цоммонс
И на крају је приказан анхидрид глутанске киселине. Ово се структурно разликује од свих осталих по томе што се састоји од шестерокутног прстена. Поново се у структури истичу три атома кисеоника.
Остале анхидриде, сложеније, увек могу евидентирати три атома кисеоника врло близу један другом.
Референце
- Уредници Енцицлопаедиа Британница. (2019). Анхидрид. Енцлицлопаедиа Британница. Опоравак од: британница.цом
- Хелменстине, др Анне Марие (8. јануара 2019). Дефиниција анхидрида киселине у хемији. Опоравак од: тхинкцо.цом
- Цхемистри ЛибреТектс. (сф) Анхидриди. Опоравак од: цхем.либретектс.орг
- Грахам Соломонс ТВ, Цраиг Б. Фрихле. (2011). Органска хемија. Амини. (10 Тх издање.). Вилеи Плус.
- Цареи Ф. (2008). Органска хемија. (Шесто издање). Мц Грав Хилл.
- Вхиттен, Давис, Пецк и Станлеи. (2008). Хемија. (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Учење.
- Моррисон и Боид. (1987). Органска хемија. (Пето издање). Аддисон-Веслеи Ибероамерицана.
- Википедиа. (2019). Анхидрид органске киселине Опоравак од: ен.википедиа.орг