- Mga katangian ng anhydrides
- Mga reaksyon ng kemikal
- Hydrolysis
- Esteripikasyon
- Pagganyak
- Paano nabuo ang anhydrides?
- Cyclic anhydrides
- Pangngalan
- Aplikasyon
- Organic anhydrides
- Mga halimbawa
- Succinic anhydride
- Glutaric anhydride
- Mga Sanggunian
Ang anhydrides ay mga kemikal na compound na nagmula sa unyon ng dalawang molekula sa pamamagitan ng paglabas ng tubig. Sa gayon, makikita ito bilang isang pag-aalis ng tubig ng mga unang sangkap; kahit na hindi ito totoo.
Sa organikong organikong organikong hindi nababanggit, at sa parehong mga sangay ang kanilang pag-unawa ay naiiba sa isang kapansin-pansin na antas. Halimbawa, sa hindi organikong kimika ang pangunahing at acidic oxides ay isinasaalang-alang bilang mga anhydrides ng kanilang mga hydroxides at acid ayon sa pagkakabanggit, dahil ang dating gumanti sa tubig upang mabuo ang huli.
Pangkalahatang istraktura ng anhydrides. Pinagmulan: DrEmmettBrownie, mula sa Wikimedia Commons
Narito, ang pagkalito ay maaaring lumitaw sa pagitan ng mga salitang 'anhydrous' at 'anhydride'. Sa pangkalahatan, ang anhydrous ay tumutukoy sa isang compound na kung saan ito ay na-dehydrated nang walang mga pagbabago sa kalikasan ng kemikal nito (walang reaksyon); habang may isang anhydride, mayroong isang pagbabago sa kemikal, na makikita sa istruktura ng molekular.
Kung ang hydroxides at acid ay inihambing sa kanilang mga kaukulang mga oxides (o anhydrides), makikita na mayroong isang reaksyon. Sa kaibahan, ang ilang mga oxides o asing-gamot ay maaaring maging hydrated, mawalan ng tubig, at mananatiling pareho compound; ngunit, nang walang tubig, iyon ay, walang anhid.
Sa organikong kimika, sa kabilang banda, kung ano ang ibig sabihin ng anhydride ay ang paunang kahulugan. Halimbawa, ang isa sa pinakakilalang kilalang anhydride ay ang mga nagmula sa carboxylic acid (itaas na imahe). Ang mga ito ay binubuo ng unyon ng dalawang grupo ng acyl (-RCO) sa pamamagitan ng isang oxygen na oxygen.
Sa pangkalahatang istraktura nito, ang R 1 ay ipinahiwatig para sa isang grupo ng acyl, at R 2 para sa pangalawang grupo ng acyl. Dahil magkakaiba ang R 1 at R 2 , nagmula sila sa iba't ibang mga carboxylic acid at pagkatapos ito ay isang asymmetric acid anhydride. Kapag ang parehong R substituents (maging o hindi sila ay mabango) ay pareho, sa kasong ito nagsasalita kami ng isang simetriko acid anhydride.
Kapag ang dalawang carboxylic acid ay nagbubuklod upang mabuo ang anhydride, ang tubig ay maaaring o hindi maaaring mabuo, pati na rin ang iba pang mga compound. Ang lahat ay depende sa istraktura ng mga acid na ito.
Mga katangian ng anhydrides
Ang mga katangian ng anhydrides ay depende sa kung alin ang tinutukoy mo. Karamihan sa kanila ay pangkaraniwan na gumanti sila ng tubig. Gayunpaman, para sa tinatawag na pangunahing anhydrides sa hindi organikong, talagang ang ilan sa kanila ay kahit na hindi matutunaw sa tubig (MgO), kaya ang pahayag na ito ay tututuon para sa mga anhydrides ng mga carboxylic acid.
Ang mga natutunaw at kumukulo na mga punto ay namamalagi sa molekular na istraktura at sa intermolecular na mga pakikipag-ugnay para sa (RCO) 2 O, ito ang pangkalahatang pormula ng kemikal ng mga organikong compound na ito.
Kung ang molekular na masa ng (RCO) 2 O ay mababa, marahil ito ay isang walang kulay na likido sa temperatura ng silid at presyon. Halimbawa, ang acetic anhydride (o etanoic anhydride), (CH 3 CO) 2 O, ay isang likido at isa sa pinakamahalagang kahalagahan sa industriya, ang paggawa nito ay napakalawak.
Ang reaksyon sa pagitan ng acetic anhydride at tubig ay kinakatawan ng sumusunod na equation ng kemikal:
(CH 3 CO) 2 O + H 2 O => 2CH 3 COOH
Tandaan na kapag idinagdag ang molekula ng tubig, dalawang molekula ng acetic acid ang pinakawalan. Gayunpaman, ang reverse reaksyon ay hindi maaaring mangyari para sa acetic acid:
2CH 3 COOH => (CH 3 CO) 2 O + H 2 O (Hindi nangyayari)
Kinakailangan na mag-resort sa ibang synthetic ruta. Ang mga acidic na Dicarboxylic, sa kabilang banda, ay maaaring gawin ito sa pamamagitan ng pag-init; ngunit ipapaliwanag ito sa susunod na seksyon.
Mga reaksyon ng kemikal
Hydrolysis
Ang isa sa pinakasimpleng reaksyon ng anhydrides ay ang kanilang hydrolysis, na ipinakita lamang para sa acetic anhydride. Bilang karagdagan sa halimbawang ito, mayroong ng sulfuric acid anhydride:
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 KAYA 4
Narito mayroon kang isang anorganikong acid anhydride. Tandaan na para sa H 2 S 2 O 7 (tinatawag din na disulfuric acid), ang reaksyon ay mababalik, kaya ang pag-init ng concentrated H 2 SO 4 ay nagreresulta sa pagbuo ng anhydride. Kung, sa kabilang banda, ito ay isang dilute solution ng H 2 SO 4 , SO 3 , sulfuric anhydride , ay pinakawalan .
Esteripikasyon
Ang acid acid ay tumutugon sa mga alkohol, na may pyridine sa pagitan, upang magbigay ng isang ester at isang carboxylic acid. Halimbawa, isaalang-alang ang reaksyon sa pagitan ng acetic anhydride at ethanol:
(CH 3 CO) 2 O + CH 3 CH 2 OH => CH 3 CO 2 CH 2 CH 3 + CH 3 COOH
Sa gayon bumubuo ang etyl etanoate ester, CH 3 CO 2 CH 2 CH 3 , at etanoic acid (acetic acid).
Praktikal, kung ano ang mangyayari ay ang pagpapalit ng hydrogen ng hydroxyl group, sa pamamagitan ng isang grupo ng acyl:
R 1 -OH => R 1 -OCOR 2
Sa kaso ng (CH 3 CO) 2 O, ang pangkat ng acyl nito ay -COCH 3 . Samakatuwid, ang pangkat ng OH ay sinasabing sumasailalim sa acylation. Gayunpaman, ang acylation at esterification ay hindi mapagpapalit konsepto; ang acylation ay maaaring mangyari nang direkta sa isang aromatic singsing, na kilala bilang Fylel-Crafts acylation.
Kaya, ang mga alkohol sa pagkakaroon ng acid anhydride ay esterified sa pamamagitan ng acylation.
Sa kabilang banda, isa lamang sa dalawang grupo ng acyl ang reaksyon sa alkohol, ang iba pang mananatili sa hydrogen, na bumubuo ng isang carboxylic acid; na para sa kaso ng (CH 3 CO) 2 O, ito ay ethanoic acid.
Pagganyak
Ang acid anhydrides ay gumanti sa ammonia o amines (pangunahing at pangalawa) upang mapataas ang mga amides. Ang reaksyon ay halos kapareho sa esterification na inilarawan, ngunit ang ROH ay pinalitan ng isang amine; halimbawa, isang pangalawang amine, R 2 NH.
Muli, ang reaksyon sa pagitan ng (CH 3 CO) 2 O at diethylamine, Et 2 NH ay isinasaalang-alang:
(CH 3 CO) 2 O + 2Et 2 NH => CH 3 CONEt 2 + CH 3 COO - + NH 2 Et 2
At ang diethylacetamide, CH 3 CONEt 2 , at isang carboxylated ammonium salt, ang CH 3 COO - + NH 2 Et 2 ay nabuo .
Kahit na ang equation ay maaaring tila mahirap maunawaan, sapat na upang obserbahan kung paano pinalitan ng pangkat -COCH 3 ang H ng isang Et 2 NH upang mabuo ang amide:
At 2 NH => Et 2 NCOCH 3
Kaysa sa pagtiyak, ang reaksyon ay acylation pa rin. Lahat ay nakumpleto sa salitang iyon; sa oras na ito, ang amine ay sumasailalim sa acylation at hindi ang alkohol.
Paano nabuo ang anhydrides?
Ang mga tulagay na anhidride ay nabuo sa pamamagitan ng pag-reaksyon ng elemento na may oxygen. Kaya, kung ang elemento ay metal, isang metal na oksido o pangunahing anhydride ay nabuo; at kung ito ay hindi metallic, nabuo ang isang di-metal na oxide o acid anhydride.
Para sa mga organikong anhidride, iba ang reaksyon. Dalawang mga carboxylic acid ay hindi maaaring sumali nang direkta upang mapalabas ang tubig at bumubuo ng acid anhydride; ang pakikilahok ng isang compound na hindi pa nabanggit ay kinakailangan: acyl chloride, RCOCl.
Ang carboxylic acid ay tumutugon sa acyl chloride, na gumagawa ng kani-kanilang anhydride at hydrogen chloride:
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
Ang isang CH 3 ay nagmula sa pangkat na acetyl, CH 3 CO–, at ang iba pa ay mayroon na sa acetic acid. Ang pagpili ng isang tiyak na acyl chloride, pati na rin ang carboxylic acid, ay maaaring humantong sa synthesis ng isang simetriko o asymmetric acid anhydride.
Cyclic anhydrides
Hindi tulad ng iba pang mga carboxylic acid na nangangailangan ng isang acyl klorido, ang mga dicarboxylic acid ay maaaring mapahamak sa kanilang kaukulang anhydride. Upang gawin ito, kailangan nilang pinainit upang maitaguyod ang pagpapalaya ng H 2 O. Halimbawa, ipinapakita ang pagbuo ng phthalic anhydride mula sa phthalic acid.
Pagbubuo ng phthalic anhydride. Pinagmulan: Jü, mula sa Wikimedia Commons
Tandaan kung paano nakumpleto ang singsing na pentagonal, at ang oxygen na sumali sa parehong mga grupo ng C = O ay bahagi nito; ito ay isang cyclic anhydride. Gayundin, mapapahalagahan na ang phthalic anhydride ay isang simetriko anhydride, dahil ang parehong R 1 at R 2 ay magkapareho: isang aromatic ring.
Hindi lahat ng mga dicarboxylic acid ay may kakayahang bumubuo ng kanilang anhydride, dahil kapag ang kanilang mga grupo ng COOH ay malawak na pinaghiwalay, pinipilit nilang makumpleto ang mas malaki at mas malaking singsing. Ang pinakamalaking singsing na maaaring mabuo ay isang heksagonal na isa, mas malaki kaysa sa hindi naganap ang reaksyon.
Pangngalan
Paano pinangalanan ang anhydrides? Ang pag-alis ng mga walang laman, na may kaugnayan sa mga isyu sa oksiheno, ipinaliwanag ng mga pangalan ng mga organikong anhydride hanggang sa pagkakakilanlan ng R 1 at R 2 ; iyon ay, sa mga grupo ng acyl nito.
Kung ang dalawang R ay pareho, palitan lamang ang salitang 'acid' na may 'anhydride' sa kani-kanilang pangalan ng carboxylic acid. At kung, sa kabaligtaran, ang dalawang Rs ay magkakaiba, sila ay pinangalanan sa pagkakasunud-sunod ng alpabetong. Samakatuwid, upang malaman kung ano ang tatawagin, dapat mo munang makita kung ito ay isang simetriko o asymmetric acid anhydride.
(CH 3 CO) 2 O ay simetriko, dahil ang R 1 = R 2 = CH 3 . Nagmula ito mula sa acetic o ethanoic acid, kaya ang pangalan nito ay, kasunod ng nakaraang paliwanag: acetic o ethanoic anhydride. Ang parehong ay totoo sa phthalic anhydride na nabanggit lamang.
Ipagpalagay na mayroon tayong mga sumusunod na anhydride:
CH 3 CO (O) COCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3
Ang pangkat na acetyl sa kaliwa ay nagmula sa acetic acid, at ang isa sa kanan ay nagmula sa heptanoic acid. Upang pangalanan ang anhydride na ito dapat mong pangalanan ang mga R group nito ayon sa alpabetong pagkakasunud-sunod. Kaya, ang pangalan nito ay: heptanoic acetic anhydride.
Aplikasyon
Ang mga diorganikong anhydrides ay may walang katapusang mga aplikasyon, mula sa synthesis at pagbabalangkas ng mga materyales, keramika, catalyst, cement, electrodes, fertilizers, atbp., Bilang isang patong ng crust ng lupa kasama ang libu-libong bakal at aluminyo na mineral, at dioxide ng carbon na hininga ng mga nabubuhay na organismo.
Kinakatawan nila ang panimulang mapagkukunan, ang punto kung saan maraming mga compound na ginamit sa mga tulagay syntheses ay nagmula. Ang isa sa pinakamahalagang anhydride ay carbon dioxide, CO 2 . Ito ay, kasama ng tubig, mahalaga para sa fotosintesis. At sa pang-industriya na antas, ang SO 3 ay mahalaga dahil ang hinihingi na sulfuric acid ay nakuha mula dito.
Marahil ang anhydride na may pinakamaraming aplikasyon at magkaroon (habang mayroong buhay) ay isa mula sa posporiko acid: adenosine triphosphate, mas kilala bilang ATP, na naroroon sa DNA at "enerhiya na pera" ng metabolismo.
Organic anhydrides
Ang acid acid ay reaksyon sa pamamagitan ng acylation, alinman sa isang alkohol, na bumubuo ng isang ester, isang amine, na nagbibigay ng pagtaas sa isang amide, o isang aromatic singsing.
Mayroong milyon-milyon sa bawat isa sa mga tambalang ito, at daan-daang libo ng mga pagpipilian sa carboxylic acid upang makagawa ng isang anhydride; samakatuwid, ang mga sintetiko na posibilidad ay lumago nang husto.
Kaya, ang isa sa mga pangunahing aplikasyon ay upang isama ang isang grupo ng acyl sa isang compound, na kahalili ang isa sa mga atomo o mga grupo ng istraktura nito.
Ang bawat hiwalay na anhydride ay may sariling mga aplikasyon, ngunit sa pangkalahatan ay nagsasalita silang lahat ay gumanti sa isang katulad na paraan. Para sa kadahilanang ito, ang mga uri ng mga compound na ito ay ginagamit upang baguhin ang mga istruktura ng polymeric, na lumilikha ng mga bagong polimer; i.e. copolymers, resins, coatings, atbp.
Halimbawa, ang acetic anhydride ay ginagamit upang acetylate ang lahat ng mga pangkat ng OH ng cellulose (mas mababang imahe). Gamit nito, ang bawat H ng OH ay pinalitan ng isang pangkat na acetyl, COCH 3 .
Cellulose. Pinagmulan: NEUROtiker, mula sa Wikimedia Commons
Sa ganitong paraan, ang cellulose acetate polymer ay nakuha. Ang parehong reaksyon ay maaaring balangkas sa iba pang mga istruktura ng polymeric na may mga pangkat ng NH 2 , na madaling kapitan ng acylation.
Ang mga reaksyon ng acylation na ito ay kapaki-pakinabang din para sa synthesis ng mga gamot, tulad ng aspirin ( acetylsalicylic acid).
Mga halimbawa
Ang ilang iba pang mga halimbawa ng mga organikong anhydride ay ipinapakita upang matapos. Bagaman walang babanggitin sa kanila, ang mga atomo ng oxygen ay maaaring mapalitan ng asupre, nagbibigay ng asupre, o kahit na mga phosphorous anhydrides.
-C 6 H 5 CO (O) COC 6 H 5 : benzoic anhydride. Ang pangkat C 6 H 5 ay kumakatawan sa isang singsing na benzene. Ang hydrolysis nito ay gumagawa ng dalawang benzoic acid.
-HCO (O) COH: formic anhydride. Ang hydrolysis nito ay gumagawa ng dalawang formic acid.
- C 6 H 5 CO (O) COCH 2 CH 3 : benzoic propanoic anhydride. Ang hydrolysis nito ay gumagawa ng benzoic at propanoic acid.
-C 6 H 11 CO (O) COC 6 H 11 : cyclohexanecarboxylic anhydride. Hindi tulad ng mga aromatikong singsing, ang mga ito ay puspos, nang walang double bond.
-CH 3 CH 2 CH 2 CO (O) COCH 2 CH 3 : propanoic butanoic anhydride.
Succinic anhydride
Succinic anhydride. Pinagmulan: Ninjatacoshell, mula sa Wikimedia Commons
Narito mayroon kang isa pang siklista, na nagmula sa succinic acid, isang dicarboxylic acid. Pansinin kung paano inilalantad ng tatlong atomo ng oxygen ang kemikal na katangian ng ganitong uri ng tambalang.
Ang maleic anhydride ay halos kapareho sa succinic anhydride, na may pagkakaiba na mayroong isang double bond sa pagitan ng mga karbohid na bumubuo sa base ng pentagon.
Glutaric anhydride
Glutaric anhydride. Pinagmulan: Choij, mula sa Wikimedia Commons
At sa wakas, ipinapakita ang glutaric acid anhydride. Ang istruktura na ito ay naiiba sa lahat ng iba pa sa pamamagitan ng binubuo ng isang singsing na heksagonal. Muli, ang tatlong mga atomo ng oxygen ay nasa istraktura.
Ang iba pang mga anhidride, mas kumplikado, ay maaaring palaging napatunayan ng tatlong atomo ng oxygen na malapit sa bawat isa.
Mga Sanggunian
- Ang Mga editor ng Encyclopaedia Britannica. (2019). Anhydride. Enclyclopaedia Britannica. Nabawi mula sa: britannica.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Enero 8, 2019). Kahulugan ng Achid Anhydride sa Chemistry. Nabawi mula sa: thoughtco.com
- Chemistry LibreTexts. (sf). Mga Anhydrides. Nabawi mula sa: chem.libretexts.org
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Kemikal na Organiko. Amines. ( Ika- 10 edisyon.). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Kemikal na Organiko. (Ika-anim na edisyon). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemistry. (Ika-8 ed.). CENGAGE Pag-aaral.
- Morrison at Boyd. (1987). Chemic na kimika. (Ikalimang edisyon). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Wikipedia. (2019). Organic acid anhydride. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org