anhidridele Sunt compuși chimici care provin din unirea a două molecule prin eliberarea de apă. Astfel, ar putea fi văzută ca o deshidratare a substanțelor inițiale; deși nu este tocmai adevărat.
În chimia organică și anorganică se menționează acestea, iar în ambele ramuri înțelegerea lor diferă într-un grad apreciabil. De exemplu, în chimia anorganică, oxizii bazici și acizi sunt considerați anhidride ale hidroxizilor și respectiv ai acizilor lor, deoarece primii reacționează cu apa pentru a forma aceștia din urmă..
Aici poate apărea confuzie între termenii „anhidru” și „anhidridă”. În general, anhidru se referă la un compus la care a fost deshidratat fără modificări ale naturii sale chimice (nu există reacție); în timp ce cu o anhidridă, există o schimbare chimică, reflectată în structura moleculară.
Dacă hidroxizii și acizii sunt comparați cu oxizii lor corespunzători (sau anhidride), se va vedea că a existat o reacție. Pe de altă parte, unii oxizi sau săruri pot fi hidratați, pot pierde apă și rămân aceiași compuși; dar, fără apă, adică anhidră.
În chimia organică, pe de altă parte, ceea ce se înțelege prin anhidridă este definiția inițială. De exemplu, una dintre cele mai cunoscute anhidride sunt cele derivate din acizi carboxilici (imaginea de sus). Acestea constau în unirea a două grupări acil (-RCO) printr-un atom de oxigen.
În structura sa generală este indicat R1 pentru o grupare acil și RDouă pentru a doua grupare acil. Pentru că R1 și RDouă sunt diferite, provin din acizi carboxilici diferiți și este apoi o anhidridă a acidului asimetric. Când ambii substituenți R (indiferent dacă sunt sau nu aromatici) sunt aceiași, în acest caz vorbim de o anhidridă de acid simetric.
Când doi acizi carboxilici se leagă pentru a forma anhidrida, se poate forma sau nu apă, precum și alți compuși. Totul va depinde de structura acestor acizi.
Indice articol
Proprietățile anhidridelor vor depinde de la care vă referiți. Aproape toți au în comun faptul că reacționează cu apa. Cu toate acestea, pentru așa-numitele anhidride bazice în anorganici, de fapt mai multe dintre ele sunt chiar insolubile în apă (MgO), astfel încât această afirmație se va concentra asupra anhidridelor acizilor carboxilici.
Punctele de topire și de fierbere cad pe structura moleculară și interacțiunile intermoleculare pentru (RCO)DouăSau, aceasta fiind formula chimică generală a acestor compuși organici.
Dacă masa moleculară a (RCO)DouăSau este scăzut, probabil un lichid incolor la temperatura și presiunea camerei. De exemplu, anhidridă acetică (sau anhidridă etanoică), (CH3CO)DouăSau, este un lichid și cel de cea mai mare importanță industrială, producția sa fiind foarte vastă..
Reacția dintre anhidridă acetică și apă este reprezentată de următoarea ecuație chimică:
(CH3CO)DouăO + HDouăO => 2CH3COOH
Rețineți că atunci când se adaugă molecula de apă, se eliberează două molecule de acid acetic. Cu toate acestea, reacția inversă nu poate apărea pentru acidul acetic:
2CH3COOH => (CH3CO)DouăO + HDouăO (Nu apare)
Este necesar să recurgeți la un alt traseu sintetic. Acizii dicarboxilici, pe de altă parte, pot face acest lucru prin încălzire; dar va fi explicat în secțiunea următoare.
Una dintre cele mai simple reacții ale anhidridelor este hidroliza lor, care tocmai a fost demonstrată pentru anhidrida acetică. În plus față de acest exemplu, există și anhidrida acidului sulfuric:
HDouăSDouăSAU7 + HDouăSAU <=> 2HDouăSW4
Aici aveți o anhidridă cu acid anorganic. Rețineți că pentru HDouăSDouăSAU7 (numit și acid disulfuric), reacția este reversibilă, deci încălzirea HDouăSW4 concentratul dă naștere la formarea anhidridului său. Dacă, pe de altă parte, este o soluție diluată de HDouăSW4, SO este lansat3, anhidridă sulfurică.
Anhidridele acide reacționează cu alcooli, cu piridină între ele, pentru a da un ester și un acid carboxilic. De exemplu, luați în considerare reacția dintre anhidridă acetică și etanol:
(CH3CO)DouăO + CH3CHDouăOH => CH3CODouăCHDouăCH3 + CH3COOH
Astfel se formează esterul etanoat de etil, CH3CODouăCHDouăCH3, și acid etanoic (acid acetic).
Practic, ceea ce se întâmplă este înlocuirea hidrogenului grupării hidroxil, cu o grupare acil:
R1-OH => R1-OCORDouă
În cazul (CH3CO)DouăSau, gruparea sa acil este -COCH3. Prin urmare, se spune că grupul OH este supus acilării. Cu toate acestea, acilarea și esterificarea nu sunt concepte interschimbabile; acilarea poate avea loc direct pe un inel aromatic, cunoscut sub numele de acilare Friedel-Crafts.
Astfel, alcoolii în prezența anhidridelor acide sunt esterificați prin acilare.
Pe de altă parte, doar una dintre cele două grupări acil reacționează cu alcoolul, cealaltă rămâne cu hidrogenul, formând un acid carboxilic; că pentru cazul (CH3CO)DouăSau este acidul etanoic.
Anhidridele acide reacționează cu amoniacul sau aminele (primare și secundare) pentru a da naștere amidelor. Reacția este foarte asemănătoare cu esterificarea descrisă recent, dar ROH este înlocuit cu o amină; de exemplu, o amină secundară, RDouăNH.
Din nou, reacția dintre (CH3CO)DouăO și dietilamină, EtDouăNH:
(CH3CO)DouăO + 2EtDouăNH => CH3CONEtDouă + CH3GÂNGURI- +NHDouăEtDouă
Și dietilacetamida, CH3CONEtDouă, și o sare carboxilată de amoniu, CH3GÂNGURI- +NHDouăEtDouă.
Deși ecuația poate părea puțin dificilă de înțeles, uitați-vă doar la modul în care grupul -COCH3 înlocuiți H-ul unui EtDouăNH pentru a forma amida:
EtDouăNH => EtDouăNCOCH3
Mai degrabă decât amidare, reacția este încă acilare. Totul este rezumat în acel cuvânt; de data aceasta, amina suferă acilare și nu alcool.
Anhidridele anorganice se formează prin reacția elementului cu oxigenul. Astfel, dacă elementul este metalic, se formează un oxid metalic sau anhidridă bazică; iar dacă este nemetalic, se formează un oxid nemetalic sau o anhidridă acidă.
Pentru anhidridele organice, reacția este diferită. Doi acizi carboxilici nu se pot uni direct pentru a elibera apă și a forma anhidridă acidă; este necesară participarea unui compus care nu a fost menționat încă: clorură de acil, RCOCl.
Acidul carboxilic reacționează cu clorura de acil, producând respectiv anhidrida și clorura de hidrogen:
R1COCI + RDouăCOOH => (R1CO) SAU (CORDouă) + HCI
CH3COCI + CH3COOH => (CH3CO)DouăO + HCI
A CH3 provine din gruparea acetil, CH3CO-, iar celălalt este deja prezent în acidul acetic. Alegerea unei cloruri de acil specifice, precum și a acidului carboxilic, poate duce la sinteza unei anhidride de acid simetric sau asimetric.
Spre deosebire de ceilalți acizi carboxilici care necesită o clorură de acil, acizii dicarboxilici se pot condensa în anhidrida lor corespunzătoare. Pentru aceasta, este necesar să le încălziți pentru a promova eliberarea de HDouăO. De exemplu, este prezentată formarea anhidridului ftalic din acidul ftalic.
Observați cum este completat inelul pentagonal și oxigenul care unește ambele grupuri C = O face parte din acesta; aceasta este o anhidridă ciclică. De asemenea, se poate aprecia că anhidrida ftalică este o anhidridă simetrică, deoarece ambele R1 ca RDouă sunt identice: un inel aromatic.
Nu toți acizii dicarboxilici sunt capabili să-și formeze anhidrida, deoarece grupurile lor COOH sunt larg separate, sunt forțați să completeze inele din ce în ce mai mari. Cel mai mare inel care se poate forma este unul hexagonal, mai mare decât reacția care nu are loc.
Cum se numesc anhidridele? Lăsând deoparte cele anorganice, relevante pentru problemele legate de oxid, numele anhidridelor organice explicate până acum depind de identitatea lui R1 și RDouă; adică a grupărilor sale acil.
Dacă cele două R sunt aceleași, pur și simplu înlocuiți cuvântul „acid” cu „anhidridă” în denumirea respectivă a acidului carboxilic. Și dacă, dimpotrivă, cele două R sunt diferite, ele sunt denumite în ordine alfabetică. Prin urmare, pentru a ști cum să o numiți, trebuie mai întâi să vedeți dacă este o anhidridă de acid simetric sau asimetric.
CH3CO)DouăO este simetric, deoarece R1= RDouă = CH3. Acesta derivă din acid acetic sau etanoic, deci numele său este, urmând explicația anterioară: anhidridă acetică sau etanoică. La fel se întâmplă și cu anhidrida ftalică menționată recent.
Să presupunem că avem următoarea anhidridă:
CH3CO (O) COCHDouăCHDouăCHDouăCHDouăCHDouăCH3
Grupul acetil din stânga provine din acid acetic, iar cel din dreapta provine din acid heptanoic. Pentru a denumi această anhidridă, trebuie să îi denumiți grupele R în ordine alfabetică. Deci, numele său este: anhidridă acetică heptanoică.
Anhidridele anorganice au aplicații nesfârșite, de la sinteza și formularea de materiale, ceramică, catalizatori, cimenturi, electrozi, îngrășăminte etc., până la acoperirea scoarței terestre cu mii de minerale de fier și aluminiu și dioxid de carbon expirat de organisme vii.
Ele reprezintă sursa de plecare, punctul în care sunt derivați mulți compuși utilizați în sinteze anorganice. Una dintre cele mai importante anhidride este dioxidul de carbon, CODouă. Este, alături de apă, esențial pentru fotosinteză. Și la nivel industrial, SO3 Este esențial, deoarece din acesta se obține acidul sulfuric pârât.
Poate că anhidrida cu cele mai multe aplicații și pentru a avea (cât este viață) este una din acidul fosforic: trifosfatul de adenozină, mai bine cunoscut sub numele de ATP, prezent în ADN și „moneda energetică” a metabolismului..
Anhidridele acide reacționează prin acilare, fie la un alcool, formând un ester, o amină, dând naștere la o amidă sau un inel aromatic.
Există milioane din fiecare dintre acești compuși și sute de mii de opțiuni de acid carboxilic pentru a produce o anhidridă; de aceea, posibilitățile sintetice cresc dramatic.
Astfel, una dintre aplicațiile principale este de a încorpora o grupare acil într-un compus, înlocuind unul dintre atomii sau grupurile structurii sale..
Fiecare anhidridă separată are propriile aplicații, dar, în termeni generali, toate reacționează într-un mod similar. Din acest motiv, aceste tipuri de compuși sunt utilizați pentru a modifica structurile polimerice, creând noi polimeri; adică copolimeri, rășini, acoperiri etc..
De exemplu, anhidrida acetică este utilizată pentru a acetila toate grupările OH din celuloză (imaginea inferioară). Cu aceasta, fiecare H al OH este înlocuit cu o grupare acetil, COCH3.
În acest fel se obține polimerul acetat de celuloză. Aceeași reacție poate fi conturată cu alte structuri polimerice cu grupări NHDouă, de asemenea, susceptibil la acilare.
Aceste reacții de acilare sunt utile și pentru sinteza medicamentelor, cum ar fi aspirina (acid acetilsalicilic).
Se arată că s-au terminat câteva alte exemple de anhidride organice. Deși nu se va face nicio mențiune asupra acestora, atomii de oxigen pot fi înlocuiți cu sulf, dând sulf sau chiar anhidruri fosforice..
-C6H5CO (O) COC6H5: anhidridă benzoică. Grupa C6H5 reprezintă un inel benzenic. Hidroliza sa produce doi acizi benzoici.
-HCO (O) COH: anhidridă formică. Hidroliza sa produce doi acizi formici.
- C6H5CO (O) COCHDouăCH3: anhidridă propanoică benzoică. Hidroliza sa produce acizi benzoici și propanoici.
-C6HunsprezeceCO (O) COC6Hunsprezece: anhidridă ciclohexanecarboxilică. Spre deosebire de inelele aromatice, acestea sunt saturate, fără legături duble.
-CH3CHDouăCHDouăCO (O) COCHDouăCH3: anhidridă propanoică butanoică.
Aici aveți un alt ciclic, derivat din acidul succinic, un acid dicarboxilic. Observați cum cei trei atomi de oxigen dezvăluie natura chimică a acestui tip de compus.
Anhidrida maleică este foarte asemănătoare cu anhidrida succinică, cu diferența că există o dublă legătură între carbonii care formează baza pentagonului..
Și, în cele din urmă, este prezentată anhidrida acidului glutaric. Aceasta se distinge structural de toate celelalte prin constând dintr-un inel hexagonal. Din nou, cei trei atomi de oxigen ies în evidență în structură.
Alte anhidride, mai complexe, pot fi întotdeauna evidențiate de cei trei atomi de oxigen foarte apropiați unul de celălalt.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.