酸酐

酸酐(;),是具有两个酰基键合于同一氧原子上的有机化合物。

稱為“酐”的原因因為它是由兩個羧酸脫水而成。若两侧酰基由同种羧酸衍生而来则称为对称酸酐,分子式可表达为:(RC(O))2O。对称酸酐命名取决于相应羧酸命名,即词缀“酸”改为“酸酐”。 因此(CH3CO)2O称为:“乙酸酐”(或醋酸酐、醋酐)。混合酸酐(或不对称酸酐)以两侧酰基分别对应的羧酸命名,如:甲酸乙酸酐。低级酸酐遇水水解,但高级酸酐不溶于水。

反应
酸酐是活性酰基的主要来源,其相关反应与酰卤之反应类似。当酸酐与含活泼氢的底物反应时,可得到等当量的酰化产物与羧酸副产物:
:RC(O)OC(O)R + HY → RC(O)Y + RCO2H
其中:HY可以是HOR(醇),HNR'2=(氨,伯或仲胺),芳香环

酸酐跟格氏试剂反应与酸跟格氏试剂的反应类似,但反应时酸酐的一部分被浪费掉了,所以一般不用于制备反应。但二元酸的酸酐则不存在浪费的问题,可以与格氏试剂反应制备酮酸。

酸酐的亲电性弱于酰卤,且酸酐每次反应只可传递一分子酰基于底物,原子效率相对较低。乙酸酐价格低廉,使其仍作为酰化反应的常用试剂。

制备
酸酐在工业中可通过不同的方法合成。
*乙酸酐主要通过乙酸甲酯的羰基化合成。
*马来酸酐在工业中主要通过苯或丁烷的氧化反应制备。
*酸酐的实验室制法主要通过相应羧酸的脱水反应制备,具体的方法取决于羧酸底物,五氧化二磷是该反应的通用脱水剂:
:2 CH3COOH + P4O10 → CH3C(O)OC(O)CH3 + "(HO)2P4O9"
*酰氯也是制备酸酐的重要前体:
:CH3C(O)Cl + HCO2Na → HCO2COCH3 + NaCl
*具有乙酰基的混合酸酐可通过烯酮合成:
:RCO2H + H2C=C=O → RCO2C(O)CH3

内酸酐
*内酸酐是指二羧酸等多元酸分子内脱水形成的环状化合物,常见的有丁二酸酐、戊二酸酐、顺丁烯二酸酐(也称“马来酸酐”)等,常见的应用的氨基酸N-羧基环内酸酐(也称“Leuchs酸酐”)等。

多酸酐
*二酸酐是一个分子内具有两个酸酐官能团的化合物。它们主要用于合成聚酰亚胺、聚酯或聚酰胺。
*聚酸酐是由酸酐键连接聚合物骨架内重复单元的一类聚合物。

重要的酸酐
File:Acetic anhydride2DACS.svg|乙酸酐,常用于制备其他酸的酸酐和乙酸酯。
File:Naphthalenetetracarboxylic dianhydride.svg|萘四甲酸二酐, 为二酸酐,复杂有机物的前体。
File:Maleic anhydride (vertical).svg|顺丁烯二酸酐,马来酸酐,是一种环状酸酐,广泛用于制备工业涂料。
File:Adenosintriphosphat protoniert.svg|三磷酸腺苷,ATP,作为细胞内能量传递的“分子通货”,储存和传递化学能。
File:1,3-Bisphosphoglyceric acid.svg|1,3-二磷酸甘油酸通常是糖解作用与卡尔文循环的中间产物。
File:3'-Phosphoadenosine-5'-phosphosulfate.svg|3-磷酸腺苷-5-磷酰硫酸 (APS)新陈代谢的中间产物。

*乙酸酐是一种重要的工业化学品,被广泛的应用于制备乙酸酯和其他酸的酸酐,如:乙酸纤维素。
*顺丁烯二酸酐可与苯乙烯发生共聚反应得到不同的树脂。在狄尔斯-阿尔德反应中其可作为亲双烯体参与反应。

其他
非羧酸衍生酸酐
*其他有机酸衍生酸酐:酸酐的其中一个或两个酰基还可由非羧基有机酸衍生,如有机磺酸或有机磷酸。
*无机酸衍生酸酐:酸酐中任意一个酰基还可衍生自无机酸,如:磷酸。混合酸酐1,3-二磷酸甘油酸,其为通过糖酵解形成ATP过程中的中间体,是3-磷酸甘油酸和磷酸形成的混合酸酐。

硫类似物
硫原子可替代酸酐当中的任何氧原子,包括羰基双键氧原子和羰基之间连接的氧原子。当硫原子替代羰基氧原子时,将酰基用括号封闭防止歧义发生,
如:(硫代乙酸)酐(CH3C(S)OC(S)CH3)。当硫原子替代桥接氧原子时,得到的化合物称为硫代酸酐, 如:乙酰硫醚((CH3C(O))2S)。

註解
参考文献
*[https://www.chemguide.co.uk/organicprops/anhydrides/background.html INTRODUCING ACID ANHYDRIDES]

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