Acetanhydrid

Acetanhydrid (též anhydrid kyseliny octové, systematicky anhydrid kyseliny ethanové) je organická sloučenina se vzorcem (CH3CO)2O, známá také pod zkratkou Ac2O. jedná se o nejjednodušší izolovatelný anhydrid karboxylové kyseliny, s širokým využitím v organických syntézách. Je to čirá kapalina vyznačující se silným zápachem po kyselině octové, kterou tvoří při reakci se vzdušnou vlhkostí.

Struktura a vlastnosti

Acetanhydrid je flexibilní molekulou, jejíž struktura není planární. Rezonanční posun elektronů pí vazeb přes centrální atom kyslíku má jen malý vliv na stabilitu struktury oproti dipólové interakci mezi dvěma karbonylovými kyslíky. +more Rozdíly v energiích mezi nejvýhodnějšími možnostmi prostorového uspořádání jsou rovněž nízké.

Jako u většiny anhydridů i zde platí, že karbonylový atom uhlíku má elektrofilní charakter a odstupující skupinou je karboxylát. Na vysokou elektrofilitu má vliv asymetrická prostorová struktura.

Výroba

Acetanhydrid poprvé syntetizoval v roce 1852 francouzský chemik Charles Frédéric Gerhardt zahříváním octanu draselného s benzoylchloridem. Nukleofilní acylová substituce chloridu kyseliny karboxylátovým aniontem je typický způsob přípravy anhydridů obecně.

Průmyslově se vyrábí reakcí oxidu uhelnatého s methylesterem kyseliny octové, dle rovnice: :CO + CH3CO2CH3 -LiI, RhI3→ (CH3CO)2O Tato reakce probíhá za katalýzy jodidem lithným a jodidem rhoditým.

Lze jej rovněž vyrobit reakcí ketenu s kyselinou octovou při teplotě 45-55 °C a nízkém tlaku (0,05-0,2 bar). Tento způsob byl vyvinut v roce 1922 firmou Wacker Chemie v reakci na rostoucí poptávku acetanhydridu pro výrobu acetátu celulózy.

Díky nízké ceně není acetanhydrid běžně v laboratořích připravován.

Reakce

Acetanhydrid je vhodným činidlem pro acetylaci, tedy navázání acetylové skupiny na organické substráty. V těchto reakcích figuruje jako zdroj CH3CO+.

Acetylace alkoholů a aminů

Alkoholy lze acetylovat snadno, reakce probíhá dle obecné rovnice * R-OH + (CH3CO)2O → R-OCOCH3 + CH3COOH za vzniku esterů kyseliny octové a kyseliny octové. Katalyzátorem je často báze, např. +more pyridin, pro specializované aplikace se využívají skandiové soli jakožto Lewisovy kyseliny. Obdobná je reakce s aminy.

Acetylace aromatických kruhů

Acetanhydrid rovněž acetyluje aromatická jádra, obvykle za katalýzy kyselinami. Mezi názorné reakce patří acetylace benzenu na acetofenon a ferrocenu na acetylferrocen: * (C5H5)2Fe + (CH3CO)2O → (C5H5)Fe(C5H4COCH3) + CH3CO2H

Příprava dalších anhydridů

Dikarboxylové kyseliny tvoří po reakci s acetanhydridem příslušné anhydridy. Lze tak připravit i směsné anhydridy, např. +more acetyl-nitrát reakcí s kyselinou dusičnou.

Hydrolýza

Acetanhydrid se pouze omezeně rozpouští ve vodě, protože s ní reaguje, a lze tedy dosáhnout maximální koncentrace přibližně 2,6 gramů ve 100 mililitrech vody; stabilita vodných roztoku je omezená, protože sloučenina reaguje na produkt volně mísitelný s vodou: :(CH3CO)2O + H2O → 2CH3COOH Aby se předešlo znehodnocení acetanhydridu vzdušnou vlhkostí, je nutné jej skladovat ve vzduchotěsných ampulích a po otevření se musí rychle spotřebovat.

Využití

Německy popsaná láhev acetanhydridu Acetanhydrid se využívá zejména na acetylaci průmyslově významných chemických surovin. +more Nejrozšířenějším použitím je převádění celulózy na acetát celulózy, který je součástí fotografického filmu, jiných potažených materiálů a cigaretových filtrů. Acetylací kyseliny salicylové vzniká kyselina kyselina acetylsalicylová, známá pod obchodními názvy aspirin či acylpyrin. V autoklávu lze acetanhydrid využít k napuštění a následné acetylaci dřeva za účelem zvýšení jeho odolnosti. V potravinářství je běžným acetylačním činidlem při výrobě modifikovaných škrobů (E1414, E1420, E1422).

Rovněž se používá při výrobě heroinu (diacetylmorfinu) z morfia.

Právní postavení

Acetanhydrid lze využít k acetylaci morfinu na heroin (diacetylmorfin). Z tohoto důvodu je na seznamu regulovaných látek americké DEA, a v mnoha dalších zemích je jeho prodej omezen.

Bezpečnost

Acetanhydrid je dráždivou a hořlavou kapalinou, způsobuje závažné poleptání kůže a má slzotvorné účinky. Škodlivé jsou i páry. +more Kvůli reaktivitě s vodou a alkoholem jsou pro hašení požáru preferované pěnové nebo sněhové hasicí přístroje.

Reference

Externí odkazy

Kategorie:Anhydridy karboxylových kyselin