- Anhidridų savybės
- Cheminės reakcijos
- Hidrolizė
- Esterifikacija
- Amidacija
- Kaip susidaro anhidridai?
- Cikliniai anhidridai
- Nomenklatūra
- Programos
- Organiniai anhidridai
- Pavyzdžiai
- Sukcininis anhidridas
- Gliutano anhidridas
- Nuorodos
Kad anhidridai yra cheminiai junginiai, atsirandančiais dėl dviejų molekulių sąjungos atleidžiant vandens. Taigi tai gali būti vertinama kaip pradinių medžiagų dehidratacija; nors ne visai tiesa.
Organinėje ir neorganinėje chemijoje jie minimi, ir abejose srityse jų supratimas pastebimai skiriasi. Pavyzdžiui, neorganinėje chemijoje baziniai ir rūgšties oksidai laikomi atitinkamai jų hidroksidų ir rūgščių anhidridais, nes pirmieji reaguoja su vandeniu, kad susidarytų.
Bendroji anhidridų struktūra. Šaltinis: „DrEmmettBrownie“, iš „Wikimedia Commons“
Čia gali kilti painiava tarp terminų „bevandenis“ ir „anhidridas“. Paprastai bevandenis yra junginys, kuriam jis buvo dehidratuotas nepakeitus jo cheminio pobūdžio (nevyksta jokios reakcijos); o naudojant anhidridą vyksta cheminis pokytis, atsispindintis molekulinėje struktūroje.
Jei hidroksidai ir rūgštys bus palyginti su atitinkamais jų oksidais (arba anhidridais), bus matyti, kad įvyko reakcija. Priešingai, kai kurie oksidai ar druskos gali būti hidratuoti, prarasti vandenį ir likti tais pačiais junginiais; bet be vandens, tai yra bevandenis.
Kita vertus, organinėje chemijoje pirminis apibrėžimas yra tai, ką reiškia anhidridas. Pavyzdžiui, vienas iš geriausiai žinomų anhidridų yra tie, gauti iš karboksirūgščių (vaizdas iš viršaus). Jie susideda iš dviejų acilo grupių (-RCO) jungties per deguonies atomą.
Savo bendros struktūros, R 1 yra nurodyta už vieną grandinės acilo grupė, ir R 2 antrą grandinės acilo grupė. Nes R 1 ir R 2 yra skirtingi, jie yra kilę iš skirtingų karboksirūgščių ir ji yra tada asimetrinis rūgšties anhidridas. Kai abu R pakaitai (ar jie yra aromatiniai, ar nėra) yra vienodi, šiuo atveju mes kalbame apie simetrišką rūgšties anhidridą.
Kai dvi karboksirūgštys jungiasi, kad susidarytų anhidridas, vanduo gali susidaryti arba nesusidaryti, taip pat kiti junginiai. Viskas priklausys nuo šių rūgščių struktūros.
Anhidridų savybės
Anhidridų savybės priklausys nuo to, apie kuriuos jūs kalbate. Daugeliui jų būdinga tai, kad jie reaguoja su vandeniu. Tačiau iš vadinamųjų bazinių neorganinių anhidridų keli iš jų net netirpsta vandenyje (MgO), todėl šis teiginys bus skirtas karboksirūgščių anhidridams.
Lydymosi ir virimo taškai priklauso nuo (RCO) 2 O molekulinės struktūros ir tarpmolekulinių sąveikų , tai yra bendra šių organinių junginių cheminė formulė.
Jei (RCO) 2 O molekulinė masė yra maža, tai greičiausiai yra bespalvis skystis kambario temperatūroje ir slėgyje. Pavyzdžiui, acto anhidridas (arba etano rūgšties anhidridas) (CH 3 CO) 2 O yra skystas ir didžiausią pramoninę reikšmę turintis produktas, kurio gamyba yra didžiulė.
Acto anhidrido ir vandens reakcija pavaizduota šia chemine lygtimi:
(CH 3 CO) 2 O + H 2 O => 2CH 3 COOH
Atminkite, kad pridedant vandens molekulę, išsiskiria dvi acto rūgšties molekulės. Tačiau acto rūgštis negali vykti atvirkščiai:
2CH 3 COOH => (CH 3 CO) 2 O + H 2 O (nevyksta)
Būtina kreiptis į kitą sintetinį kelią. Dikarboksirūgštys, atvirkščiai, tai gali padaryti kaitindamos; bet tai bus paaiškinta kitame skyriuje.
Cheminės reakcijos
Hidrolizė
Viena iš paprasčiausių anhidridų reakcijų yra jų hidrolizė, ką tik parodė acto anhidridas. Be šio pavyzdžio yra sieros rūgšties anhidridas:
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
Čia jūs turite neorganinės rūgšties anhidridą. Atkreipkite dėmesį, kad H 2 S 2 O 7 (taip pat vadinamas disulfuric rūgštis), reakcija yra grįžtamas, todėl šildymas koncentruotą H 2 SO 4 sukelia į jos anhidridu formavimas. Jei, kita vertus, tai yra praskiesto tirpalo iš H 2 SO 4 , SO 3 , sulfato rūgšties anhidridu , yra išleistas .
Esterifikacija
Rūgšties anhidridai reaguoja su alkoholiais, tarp jų su piridinu, kad gautų esterį ir karboksirūgštį. Pavyzdžiui, apsvarstykite acto anhidrido ir etanolio reakciją:
(CH 3 CO) 2 O + CH 3 CH 2 OH => CH 3 CO 2 CH 2 CH 3 + CH 3 COOH
Tokiu būdu sudarydami etilo esterio etanoato, CH 3 CO 2 CH 2 CH 3 , ir etano rūgšties (acto rūgštis).
Praktiškai tai, kas įvyksta, yra hidroksilo grupės vandenilio pakeitimas acilo grupe:
R 1 -OH => R 1 -OCOR 2
Į (CH atveju 3 CO) 2 O, jos acilo grupė yra -COCH 3 . Todėl teigiama, kad OH grupė aciliuojama. Tačiau acilinimas ir esterinimas nėra keičiamos sąvokos; acilinimas gali vykti tiesiai ant aromatinio žiedo, žinomo kaip Friedel-Crafts acilinimas.
Taigi alkoholiai, esant rūgštiniams anhidridams, esterinami acilinant.
Kita vertus, tik viena iš dviejų acilo grupių reaguoja su alkoholiu, kita lieka prie vandenilio, sudarydama karboksirūgštį; kad (CH 3 CO) 2 O atveju tai yra etano rūgštis.
Amidacija
Rūgšties anhidridai, reaguodami su amoniaku arba aminais (pirminiais ir antriniais), gauna amidus. Reakcija yra labai panaši į ką tik aprašytą esterinimą, tačiau ROH pakeičiamas aminu; pavyzdžiui, antrinis aminas, R 2 NH.
Dar kartą, tarp (CH reakcija 3 CO) 2 O ir dietilaminas, Et 2 NH yra laikoma:
(CH 3 CO) 2 O + 2et 2 NH = & gt; CH 3 CONET 2 + CH 3 COO - + NH 2 Et 2
Ir diethylacetamide, CH 3 CONET 2 , ir karboksilintas amonio druska, CH 3 COO - + NH 2 Et 2 yra suformuota .
Nors lygtis gali atrodyti šiek tiek sunku suprasti, užtenka stebėti, kaip prie grupės -COCH 3 pakeičia yra Et O 2 NH suformuoti amidas:
Et 2 NH => et 2 NCOCH 3
Užuot amidavusi, reakcija vis dar yra acilinimas. Viskas apibendrinta tuo žodžiu; šį kartą aminas acilinamas, o ne alkoholis.
Kaip susidaro anhidridai?
Neorganiniai anhidridai susidaro reaguojant elementui su deguonimi. Taigi, jei elementas yra metalinis, susidaro metalo oksidas arba bazinis anhidridas; o jei jis yra nemetalinis, susidaro nemetalo oksidas arba rūgšties anhidridas.
Organinių anhidridų reakcija yra skirtinga. Dvi karboksirūgštys negali tiesiogiai prisijungti, kad išleistų vandenį ir sudarytų rūgšties anhidridą; būtinas dar nepaminėtas junginys: acilo chloridas, RCOCl.
Karboksirūgštis reaguoja su acilo chloridu, sukurdama atitinkamą anhidridą ir vandenilio chloridą:
R 1 COCl + R 2 COOH => (R 1 CO) O (COR 2 ) + HCl,
CH 3 COCl + CH 3 COOH => (CH 3 CO) 2 O + HCl,
Vienas CH 3 kilęs iš acetilo grupės, CH 3 CO-, o kitas jau yra acto rūgšties. Pasirinkus specifinį acilchloridą, taip pat karboksirūgštį, gali būti simetrinės arba asimetrinės rūgšties anhidrido sintezė.
Cikliniai anhidridai
Skirtingai nuo kitų karboksirūgščių, kurioms reikalingas acilo chloridas, dikarboksirūgštys gali kondensuotis į jų atitinkamą anhidridą. Norėdami tai padaryti, juos reikia šildyti, kad būtų skatinamas H 2 O. išsiskyrimas. Pavyzdžiui, parodytas ftalio rūgšties anhidrido susidarymas iš ftalio rūgšties.
Ftalio anhidrido susidarymas. Šaltinis: Jü, iš „Wikimedia Commons“
Atkreipkite dėmesį, kaip baigėsi penkiakampis žiedas, o deguonis, jungiantis abi C = O grupes, yra jo dalis; tai yra ciklinis anhidridas. Taip pat, ji gali būti suprantama, kad ftalio rūgšties anhidrido yra simetrinis anhidridas, nes abi R 1 ir R 2 yra identiški: aromatinis žiedas,.
Ne visos dikarboksirūgštys sugeba sudaryti jų anhidridą, nes kai jų COOH grupės yra labai atskirtos, jos yra priverstos sudaryti vis didesnius žiedus. Didžiausias žiedas, kurį galima suformuoti, yra šešiakampis, didesnis nei tas, kuris nevyksta.
Nomenklatūra
Kaip pavadinami anhidridai? Neatsižvelgiant neorganinių tuos, susiję su oksido klausimus, grupės organinių anhidridų vardai paaiškinta tiek, kiek priklauso nuo R tapatybės 1 ir R 2 ; tai yra iš jo acilo grupių.
Jei du R yra vienodi, atitinkamame karboksirūgšties pavadinime tiesiog žodį „rūgštis“ pakeiskite žodžiu „anhidridas“. Ir jei, priešingai, du R yra skirtingi, jie yra įvardijami abėcėlės tvarka. Todėl, norėdami žinoti, kaip tai vadinti, pirmiausia turite įsitikinti, ar tai simetrinis ar asimetrinis rūgšties anhidridas.
(CH 3 CO) 2 O yra simetriškai, nes R 1 = R 2 = CH 3 . Jis gaunamas iš acto arba etano rūgšties, taigi, remiantis ankstesniu paaiškinimu, jo pavadinimas yra: acto arba etano rūgšties anhidridas. Tas pats pasakytina apie ką tik paminėtą ftalio rūgšties anhidridą.
Tarkime, kad mes turime šį anhidridą:
CH 3 CO (O) COCH_ 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3
Kairėje esančioji acetilo grupė yra iš acto rūgšties, o dešinėje - iš heptano rūgšties. Norėdami pavadinti šį anhidridą, turite nurodyti jo R grupes abėcėlės tvarka. Taigi, jo pavadinimas yra: heptanoinė acto anhidridas.
Programos
Neorganiniai anhidridai gali būti naudojami daugybe būdų, pradedant nuo medžiagų, keramikos, katalizatorių, cemento, elektrodų, trąšų ir kt. Sintezės ir formavimo, iki žemės plutos dangos tūkstančiais geležies ir aliuminio mineralų bei dioksido. anglies, kurią iškvepia gyvieji organizmai.
Jie žymi pradinį šaltinį, iš kurio gaunama daug junginių, naudojamų neorganinėse sintezėse. Vienas iš svarbiausių anhidridų yra anglies dioksidas, CO 2 . Tai kartu su vandeniu yra būtina fotosintezei. Pramoniniu lygmeniu SO 3 yra ypač svarbus, nes iš jo gaunama sieros rūgštis.
Tikriausiai yra daugiausiai fosforo rūgšties turinčių ir turimų anhidridų iš fosforo rūgšties: adenozino trifosfato, geriau žinomo kaip ATP, esančio DNR ir metabolizmo „energijos valiuta“.
Organiniai anhidridai
Rūgštiniai anhidridai, acilinant, reaguoja į alkoholį, sudarydami esterį, aminą, sukurdami amidą arba aromatinį žiedą.
Kiekvieno iš šių junginių yra milijonai, o šimtai tūkstančių karboksirūgšties variantų sudaro anhidridą; todėl sintetinės galimybės smarkiai išauga.
Taigi, vienas iš pagrindinių pritaikymų yra acilo grupės įtraukimas į junginį, pakeičiant vieną iš jo struktūros atomų ar grupių.
Kiekvienas atskiras anhidridas turi savo paskirtį, tačiau paprastai visi jie reaguoja panašiai. Dėl šios priežasties šios rūšies junginiai naudojami modifikuoti polimerines struktūras, kuriant naujus polimerus; y. kopolimerai, dervos, dangos ir kt.
Pavyzdžiui, acto anhidridas yra naudojamas acetiliuoti visas celiuliozės OH grupes (apatinis vaizdas). Su tuo, kiekvienas iš OH H pakeičiama acetilo grupės, COCH_ 3 .
Celiuliozė. Šaltinis: NEUROtiker, iš „Wikimedia Commons“
Tokiu būdu gaunamas celiuliozės acetato polimeras. Tas pats reakcija gali būti nurodyta su kitais polimerinių struktūrų su NH 2 grupių , taip pat yra jautrios acilinant.
Šios acilinimo reakcijos taip pat yra naudingos vaistų, tokių kaip aspirinas ( acetilsalicilo rūgštis), sintezei .
Pavyzdžiai
Parodyta, kad baigėsi kai kurie kiti organinių anhidridų pavyzdžiai. Nors apie juos nebus užsimenama, deguonies atomai gali būti pakeisti siera, gaunant sieros ar net fosforo anhidridų.
-C 6 H 5 CO (O) COC 6 H 5 : benzoinės rūgšties anhidridas. Grupė C 6 H 5 reiškia benzeno žiedą. Jos hidrolizės metu susidaro dvi benzenkarboksirūgštys.
-HCO (O) COH: skruzdžių anhidridas. Jos hidrolizės metu susidaro dvi skruzdžių rūgštys.
- C 6 H 5 CO (O) COCH 2 CH 3 : benzenkarboksirūgšties anhidridas. Jos hidrolizės metu susidaro benzoinės ir propano rūgštys.
-C 6 H 11 CO (O) COC 6 H 11 : cikloheksankarboksirūgšties anhidridas. Skirtingai nuo aromatinių žiedų, jie yra prisotinti, be dvigubų jungčių.
-CH 3 CH 2 CH 2 CO (O) COCH 2 CH 3 : propano butano rūgšties anhidridas.
Sukcininis anhidridas
Sukcininis anhidridas. Šaltinis: „Ninjatacoshell“, iš „Wikimedia Commons“
Čia jūs turite kitą ciklinį, gautą iš gintaro rūgšties, dikarboksirūgštį. Atkreipkite dėmesį, kaip trys deguonies atomai atskleidžia šio tipo junginių cheminę prigimtį.
Maleino anhidridas yra labai panašus į gintaro rūgšties anhidridą, tuo skirtumu, kad tarp angliavandenilių, sudarančių penkiakampio pagrindą, yra dviguba jungtis.
Gliutano anhidridas
Gliutano anhidridas. Šaltinis: Choij, iš „Wikimedia Commons“
Ir galiausiai parodytas gliutaro rūgšties anhidridas. Tai struktūriškai skiriasi nuo visų kitų tuo, kad susideda iš šešiakampio žiedo. Vėlgi, struktūroje išsiskiria trys deguonies atomai.
Kitus anhidridus, sudėtingesnius, visada gali įrodyti trys deguonies atomai, esantys labai arti vienas kito.
Nuorodos
- Enciklopedijos „Britannica“ redaktoriai. (2019 m.). Anhidridas. Enclyclopaedia Britannica. Atkurta iš: britannica.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019 m. Sausio 8 d.). Rūgšties anhidrido apibrėžimas chemijoje. Atgauta iš: thinkco.com
- Chemija „LibreTexts“. (sf). Anhidridai. Atkurta iš: chem.libretexts.org
- Grahamas Solomonsas TW, Craigas B. Fryhle'as. (2011). Organinė chemija. Aminai. (10 -asis leidimas). „Wiley Plus“.
- Carey F. (2008). Organinė chemija. (Šeštas leidimas). Mc Graw Hill.
- Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. (2008). Chemija. (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis.
- Morrisonas ir Boydas. (1987). Organinė chemija. (Penktas leidimas). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Vikipedija. (2019 m.). Organinės rūgšties anhidridas. Atkurta iš: en.wikipedia.org