اسید انیدرید چیست؟بررسی شیمیایی انیدرید اسید

24 آذر 1400
بدون نظر

اسید انیدرید چیست ؟

List of Contents

اسید انیدرید ( در لفظ انگلیسی : anhydride acid ) مولکول هایی هستند که می توانند محلول های اسیدی را در آب تشکیل دهند. قبل از بیان مطالب بیشتر در مورد اسید انیدرید, ابتدا لازم است تا با دو مفهوم اصلی زیر آشنا شوید:

اسید : اسید یک گونه شیمیایی است که پروتون یا یون هیدروژن اهدا می کند و/یا الکترون می پذیرد. هر چه غلظت یون هیدروژن تولید شده توسط اسید بیشتر باشد، اسیدیته آن بیشتر و pH محلول کمتر می شود.

باز : بازها موادی هستند که در اثر تفکیک در محلول‌های آبی، یون هیدروکسید آزاد می‌کنند. این یون‌ها با یون‌های هیدروژن حاصل از تفکیک اسیدها واکنش می‌دهند که در اثر این واکنش اسید-باز، آب و نمک به تولید می‌رسند.

انیدرید چیست ؟

انیدرید ، هر ترکیب شیمیایی که در عمل یا اصولاً با حذف آب از ترکیب دیگر به دست می‌آید,‌میباشد .

نمونه هایی از انیدریدهای معدنی عبارتند از :

تری اکسید گوگرد ، SO 3 ، که از اسید سولفوریک به دست می آید ، و اکسید کلسیم، CaO، مشتق شده از هیدروکسید کلسیم.

تری اکسید گوگرد و سایر اکسیدهایی که در اثر حذف آب از اسید ایجاد می شوند نیز اغلب انیدرید اسید نامیده می شوند ، در حالی که مانند اکسید کلسیم می باشند که توسط یک تولید پایه بر از دست دادن آب انیدرید اساسی تعیین شده است.

مهمترین انیدریدهای آلی , انیدرید استیک (CH 3 CO) 2 O است.

این انیدرید به صورت صنعتی به دو روش تهیه می شود:

با اکسیداسیون اتمسفر استالدئید در حضور استات فلز
و از اسید استیک با واکنش با استیلن یا کتن

سایر انیدریدهای آلی را می توان از اسیدهای کربوکسیلیک با واکنش با انیدرید استیک، کتن، متوکسی استیلن یا ایزوپروپنیل استات تهیه کرد. انیدریدها همچنین هنگامی تولید می شوند که آسیل هالیدها با انیدرید استیک یا با کربوکسیلیک اسید و پیریدین واکنش دهند .

از انیدریدهای آلی برای معرفی گروه آسیل (RCO) در سنتز آلی استفاده می شود. آنها با آب برای تولید اسیدهای کربوکسیلیک، با الکل ها یا فنل ها برای تولید استرها و با آمونیاک و آمین ها برای تولید آمید واکنش نشان می دهند.

انیدرید استیک در ساخت استات سلولز استفاده می شود که به طور گسترده ای به عنوان پایه ای برای نوار مغناطیسی و در ساخت الیاف نساجی استفاده می شود. همچنین با اسید سالیسیلیک گرم می شود تا ماده شیمیایی دارویی استیل سالیسیلیک اسید (آسپرین) تولید شود.

انیدرید اسید

یک ” انیدرید اسید ” را می توان به عنوان یک اکسید غیر فلزی تعریف کرد که هنگام واکنش با آب ، یک محلول اسیدی تشکیل می دهد.

در شیمی آلی ، این یک گروه عملکردی است که متشکل از ۲ گروه آسیل است که توسط یک اتم اکسیژن ترکیب می شوند.

غیر فلزاتی که قادر به واکنش با آب هستند فقط به عنوان انیدریدهای اسید نامیده می شوند و غیر فلزاتی که با آب واکنش نمی دهند اسیدهای آنیدرید نیستند.

بنابراین می توان نتیجه گرفت که همه انیدریدهای اسیدی غیر فلزی هستند و همه غیر فلزات انیدرید اسید نیستند. به عنوان مثال ، مونوکسیدکربن یک انیدرید اسید نیست ، اگرچه یک اکسید کربن است زیرا با آب واکنش نمی دهد.

انیدریدهای اسید از اسیدهایی که آنها را ایجاد کرده اند نامگذاری شده اند. قسمت “اسیدی” نام با “انیدرید” جایگزین می شود. به عنوان مثال ، انیدرید اسید که از اسید استیک تشکیل می شود ، آنیدرید استیک است.

تهیه اسید انیدرید

همانطور که در زیر نشان داده شده است، انیدریدهای اسید معمولاً با استفاده از یک واکنش جایگزینی آسیل نوکلئوفیلیک یک کلرید اسید با یک اسید کربوکسیلیک یا یک آنیون کربوکسیلات ساخته می شوند.

شیمی انیدریدها

انیدریدها نسبت به حمله هسته دوست بسیار واکنش نشان می دهند و تحت بسیاری از واکنش های مشابه کلریدهای اسیدی قرار می گیرند . اگرچه انیدریدها نسبت به کلریدهای اسید کندتر واکنش نشان می دهند، اما انیدریدها با آب برای تشکیل اسیدهای کربوکسیلیک، با الکل ها برای تشکیل استرها و با آمین ها برای تشکیل آمید واکنش می دهند.

انیدریدها را نیز می توان با احیای هیدرید به 1 ^o الکل کاهش داد. از آنجایی که بسیاری از انیدریدها از جفت شدن دو اسید کربوکسیلیک ساخته می‌شوند، واکنش‌هایی که از هر هیدرید استفاده می‌کنند، یک معادل از کربوکسیلیک اسید را به عنوان گروه ترک هدر می‌دهند.

در نتیجه، واکنش‌ها معمولاً فقط با انیدریدهای ارزان قیمت، مانند انیدرید استیک یا انیدرید بنزوئیک انجام می‌شوند. آنیدریدها این مزیت را دارند که کار کردن با آنها راحت تر از کلریدهای اسیدی است.

واکنش ژنریک با یک انیدرید

مکانیسم ژنریک جایگزینی آسیل نوکلئوفیل با استفاده از انیدرید

واکنش‌های جایگزینی آسیل هسته دوست زیر همگی مشابه هستند و می‌توانند با یک مکانیسم عمومی نشان داده شوند. هسته دوست (آب، آمونیاک، آمین یا الکل) به یکی از کربن های کربونیل موجود در انیدرید اضافه می کند و یک آلکوکسید چهار وجهی را تشکیل می دهد.

اصلاح پیوند کربونیل C=O یک گروه ترک کربوکسیلات را حذف می کند. از آنجا که هسته دوست خنثی است، یک واسطه پروتونه تشکیل می شود. یک باز ماده میانی را پروتونه می کند تا محصول مشتق کربوکسیلیک اسید خنثی (اسید کربوکسیلیک، استر، آمید) را تشکیل دهد.

1) حمله هسته دوست

2) پروتون زدایی

3) ترک حذف گروه

پیش بینی محصولات یک واکنش انیدرید

یک انیدرید و یک نوکلئوفیل خنثی برای تشکیل یک ترکیب آسیلی جدید از طریق جایگزینی آسیل نوکلئوفیل واکنش نشان می دهند. در طی این واکنش سه تغییر در پیوند ایجاد می شود. گروه ترک از انیدرید حذف می شود. هسته دوست خنثی یک هیدروژن را از دست می دهد. یک پیوند C-Nuc بین هسته دوست و کربن کربونیل الکتروفیل انیدرید تشکیل می شود.

واکنش با انیدریدهای نامتقارن

انیدریدهای نامتقارن معمولاً در تشکیل استرها و آمیدها استفاده نمی شوند زیرا امکان تشکیل دو محصول متفاوت را دارند. این مورد زمانی که از انیدریدهای متقارن استفاده می شود صدق نمی کند.

تبدیل انیدریدهای اسید به اسیدهای کربوکسیلیک: هیدرولیز

انیدریدها به سرعت با آب واکنش می دهند و دو ترکیب کربوکسیلیک اسید تشکیل می دهند. از آنجا که انیدریدها اغلب از اسیدهای کربوکسیلیک تهیه می شوند، این واکنش ارزش مصنوعی کمی دارد. با این حال، این واکنش به عنوان یادآوری برای جلوگیری از قرار گرفتن انیدریدها در برابر رطوبت عمل می کند زیرا آنها با اسیدهای کربوکسیلیک مربوطه آلوده می شوند.

واکنش عمومی

مثال

تبدیل انیدریدهای اسیدی به استرها: الکلیزیس

انیدریدها با الکل ها واکنش داده و استرها را به عنوان محصول اصلی و کربوکسیلات را به عنوان محصول جانبی تشکیل می دهند. واکنش معمولاً با یک باز مانند NaOH یا پیریدین انجام می شود تا اسیدهای تولید شده حذف شوند. توجه داشته باشید که یک گروه آسیل از انیدرید در استر گنجانده شده است و گروه آسیل دیگر یک کربوکسیلات تشکیل می دهد.

واکنش عمومی

مثال

تبدیل انیدریدهای اسید به آمید: آمینولیز

انیدریدهای اسیدی با آمونیاک، 1 ^o یا 2 ^o آمین واکنش داده و آمیدهای مربوطه را تشکیل می دهند. دو معادل مولی آمین مورد نیاز است. انجام این واکنش با یک باز برای خنثی کردن اسید تولید شده بسیار مهم است، در غیر این صورت واکنش دهنده آمین برای تشکیل یک ترکیب آمونیوم غیر هسته دوست پروتونه می شود. در طی واکنش، یک گروه آسیل از انیدرید بخشی از آمید می شود در حالی که گروه آسیل دیگر به کربوکسیلات تبدیل می شود.

نمونه کار شده

لطفا محصولات واکنش زیر را رسم کنید:

راه حل

واکنش یک انیدرید و یک آمین از طریق جایگزینی آسیل نوکلئوفیلیک آمید را تشکیل می دهد. در طی این واکنش سه تغییر در پیوند رخ می دهد. گروه ترک از انیدرید حذف می شود. آمین یک هیدروژن را از دست می دهد. یک پیوند CN بین آمین و کربن کربونیل الکتروفیل تشکیل می شود.

انیدریدهای اسیدی با الکل ها واکنش داده و استرها را تشکیل می دهند

در واکنش های انیدریدها از پیریدین به عنوان حلال استفاده می شود

مثال

سازوکار

1) حمله هسته دوست توسط الکل

2) پروتون زدایی توسط پیریدین

3) ترک حذف گروه

4) پروتونه شدن کربوکسیلات

انیدریدهای اسیدی با آمین ها واکنش داده و آمیدها را تشکیل می دهند

مثال

سازوکار

1) حمله هسته دوست توسط آمین

2) پروتون زدایی توسط آمین

3) ترک حذف گروه

کاربرد اسید انیدرید

اسید انیدرید کاربردهای گسترده ای در شیمی آلی دارد. انیدریدهای اسیدی گونه‌های واکنش‌پذیری هستند که از اسیدهای کربوکسیلیک به دست می‌آیند و به‌عنوان عوامل آسیل‌کننده مفید در سنتز آلی استفاده می‌شوند.

از آنها در ساخت بسیاری از موارد مانند داروها ، مواد شیمیایی صنعتی ، مواد منفجره و عطرها استفاده می شود.
سنتز استرها توسط استیلاسیون الکل ها
سنتز آسپرین (استیل سالیسیلیک اسید)
سنتز هروئین توسط استیلاسیون مورفین

سوالات متداول

انیدرید اسید ترکیبی است که دارای دو گروه اسیل است که به یک اتم اکسیژن پیوند دارند. یک نوع متداول انیدرید اسید آلی یک انیدرید کربوکسیلیک است که در آن اسید اصلی یک اسید کربوکسیلیک است که فرمول انیدرید (RC(O))2O است.

نمونه هایی از انیدرید کدامند ؟

انیدرید، هر ترکیب شیمیایی که در عمل یا اصولاً با حذف آب از ترکیب دیگر به دست می‌آید. نمونه هایی از انیدریدهای معدنی عبارتند از تری اکسید گوگرد، SO3، که از اسید سولفوریک به دست می آید، و اکسید کلسیم، CaO، مشتق شده از هیدروکسید کلسیم.