Ангидриды карбоновых кислот

Общая структурная формула ангидридов карбоновых кислот

Ангидриды карбоновых кислот — соединения общей формулы R¹CO−O−COR², в которых две ацильных группы присоединены к одному и тому же атому кислорода. В зависимости от природы ацильных групп ангидриды могут быть «простыми» (R¹ = R², например, уксусный ангидрид (CH₃CO)₂O, смешанными (различные ацильные остатки) или циклическими (R¹ и R² являются частями одной молекулы).

Муравьиный ангидрид с формулой H−CO−O−CO−H (C₂H₂O₃) в свободном виде не существует.

Ангидриды формально можно рассматривать как продукт конденсации двух групп −COOH:

[math]\ce{ RCOOH + R'COOH -> RC(O)OC(O)R' + H2O }[/math]

Синтез

Некоторые циклические ангидриды, например, фталевый ангидрид, образуются при нагревании соответствующих кислот. В случае синтеза ангидридов из алифатических кислот используют дегидратирующие агенты — в частности, фосфорный ангидрид при синтезе уксусного ангидрида из уксусной кислоты:

[math]\ce{ 2 CH3COOH + P4O10 -> (CH3CO)2O + P4O9(OH)2 }[/math]

либо карбодиимиды, которые реагируют с карбоновыми кислотами с образованием О-ацилизомочевин — высокореакционноспособных соединений, способных ацилировать карбоновые кислоты:

[math]\ce{ R-N=C=N-R + R'COOH -> R-NH-C(=NR)OC(O)R' }[/math]

[math]\ce{ R-NH-C(=NR)OC(O)R' + R'COOH -> (R'CO)2O + R-NH-C(O)NH-R }[/math]

В большинстве случаев ангидриды синтезируют ацилированием карбоновых кислот либо их солей. Так, например, ацилированием формиата натрия формилфторидом может быть получен неустойчивый ангидрид муравьиной кислоты:

[math]\ce{ HCOONa + HCOF -> (HCO)2O + NaF }[/math]

При ацилировании карбоновых кислот в лабораторной практике в качестве ацилирующих агентов обычно используют комплексы галогенангидридов карбоновых кислот с пиридином либо кетены, формально являющиеся внутренними ангидридами карбоновых кислот:

[math]\ce{ RCOOH + R'CH=C=O -> RC(O)OC(O)R' }[/math]

Ацилирование уксусной кислоты кетеном является промышленным методом синтеза уксусного ангидрида.

Реакционная способность

Ангидриды являются ацилирующими агентами и реагируют с различными нуклеофилами:

[math]\ce{ (RCO)2O + NuH -> RCONu + RCOOH }[/math]

образуя сложные эфиры (Nu = OR), амиды (Nu = NR¹R²), гидразиды (Nu = HNNR¹R²) и т. п.

См. также

• Хлорангидриды карбоновых кислот