- Anhidritlerin özellikleri
- Kimyasal reaksiyonlar
- Hidroliz
- Esterleşme
- Amitleme
- Anhidritler nasıl oluşur?
- Siklik anhidritler
- terminoloji
- Uygulamalar
- Organik anhidritler
- Örnekler
- Süksinik anhidrit
- Glutarik anhidrit
- Referanslar
Anhidridler su serbest iki molekül birleşmesinden kaynaklanan kimyasal bileşiklerdir. Bu nedenle, başlangıçtaki maddelerin dehidrasyonu olarak görülebilir; tam olarak doğru olmasa da.
Organik ve inorganik kimyada bunlardan bahsedilir ve her iki dalda da anlayışları kayda değer ölçüde farklılık gösterir. Örneğin, inorganik kimyada bazik ve asidik oksitler sırasıyla hidroksitlerinin ve asitlerinin anhidritleri olarak kabul edilir, çünkü birincisi su ile reaksiyona girerek ikincisini oluşturur.
Anhidritlerin genel yapısı. Kaynak: DrEmmettBrownie, Wikimedia Commons'tan
Burada 'susuz' ve 'anhidrit' terimleri arasında kafa karışıklığı ortaya çıkabilir. Genel olarak susuz, kimyasal yapısında herhangi bir değişiklik olmaksızın dehidrate edildiği bir bileşiği ifade eder (reaksiyon yoktur); anhidrit ile moleküler yapıya yansıyan kimyasal bir değişim olur.
Hidroksitler ve asitler, karşılık gelen oksitleri (veya anhidritler) ile karşılaştırılırsa, bir reaksiyon olduğu görülecektir. Buna karşılık, bazı oksitler veya tuzlar hidratlanabilir, su kaybedebilir ve aynı bileşikler olarak kalabilir; ama susuz, yani susuz.
Organik kimyada ise anhidrit ile kastedilen ilk tanımdır. Örneğin, en iyi bilinen anhidritlerden biri, karboksilik asitlerden türetilenlerdir (üstteki resim). Bunlar, iki asil grubunun (-RCO) bir oksijen atomu aracılığıyla birleşmesinden oluşur.
Genel yapıda, R, 1 belirtilir bir asil grubu, ve R 2 , ikinci asil grubu için. R 'için 1 ve R 2 farklıdır, farklı karboksilik asitlerden gelir ve daha sonra, bir asimetrik asit anhidriddir. Her iki R ikame edicisi (aromatik olsun ya da olmasın) aynı olduğunda, bu durumda bir simetrik asit anhidritten söz ederiz.
İki karboksilik asit anhidriti oluşturmak için bağlandığında, su ve diğer bileşikler oluşabilir veya oluşmayabilir. Her şey bu asitlerin yapısına bağlı olacaktır.
Anhidritlerin özellikleri
Anhidritlerin özellikleri, hangilerine atıfta bulunduğunuza bağlı olacaktır. Çoğunun ortak noktası su ile reaksiyona girmesidir. Bununla birlikte, inorganikteki sözde bazik anhidritler için, aslında bunların birkaçı suda bile çözünmez (MgO), bu nedenle bu ifade, karboksilik asitlerin anhidritlerine odaklanacaktır.
Erime ve kaynama noktaları, (RCO) 2 O için moleküler yapı ve moleküller arası etkileşimlere bağlıdır , bu, bu organik bileşiklerin genel kimyasal formülüdür.
(RCO) 2 O moleküler kütlesi düşükse, muhtemelen oda sıcaklığında ve basınçta renksiz bir sıvıdır. Örneğin, asetik anhidrit (veya etanoik anhidrit), (CH 3 CO) 2 , O, bir sıvı ve en büyük endüstriyel öneme biri üretim, çok büyük olan bir.
Asetik anhidrit ile su arasındaki reaksiyon, aşağıdaki kimyasal denklem ile temsil edilir:
(CH 3 CO) 2 O + H 2 O => 2CH 3 COOH
Su molekülü eklendiğinde, iki asetik asit molekülü salınır. Ancak asetik asit için ters reaksiyon gerçekleşemez:
2CH 3 COOH => (CH 3 CO) 2 O + H 2 O (Oluşmaz)
Başka bir sentetik yola başvurmak gerekiyor. Öte yandan dikarboksilik asitler bunu ısıtarak yapabilir; ancak bir sonraki bölümde açıklanacaktır.
Kimyasal reaksiyonlar
Hidroliz
Anhidritlerin en basit reaksiyonlarından biri, asetik anhidrit için henüz gösterilen hidrolizidir. Bu örneğe ek olarak, sülfürik asit anhidrit örneği de vardır:
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
Burada bir inorganik asit anhidritiniz var. H, için bu Not 2 S 2 O 7 (ayrıca disulfuric asit) reaksiyon ters çevrilebilir, böylece ısıtma konsantre H 2 SO 4 anhidriti oluşmasına yol açar. Öte yandan, seyreltik bir H 2 SO 4 , SO 3 , sülfürik anhidrit çözeltisi açığa çıkar .
Esterleşme
Asit anhidritler, bir ester ve bir karboksilik asit vermek üzere alkollerle, arada piridin ile reaksiyona girer. Örneğin, asetik anhidrit ve etanol arasındaki reaksiyonu düşünün:
(CH 3 CO) 2 O = CH 3 CH 2 , OH => CH 3 CO 2 , CH 2 , CH 3 = CH 3 COOH
Bu nedenle, etil etanoat esteri, CH oluşturan 3 CO 2 , CH 2 CH 3 ve etanoik asit (asetik asit).
Pratik olarak, hidroksil grubunun hidrojeninin bir asil grubu ile ikame edilmesidir:
R 1 -OH => R 1 -OCOR 2
(CH halinde 3 CO) 2 , O, onun asil grubu -COCH olan 3 . Bu nedenle OH grubunun asilasyon geçirdiği söylenir. Bununla birlikte, asilasyon ve esterleştirme birbirinin yerine geçebilir kavramlar değildir; asilasyon, Friedel-Crafts asilasyonu olarak bilinen aromatik bir halka üzerinde doğrudan gerçekleşebilir.
Böylece asit anhidritlerin varlığında alkoller asilasyonla esterlenir.
Öte yandan, iki asil grubundan sadece biri alkolle reaksiyona girerken, diğeri hidrojen ile kalarak bir karboksilik asit oluşturur; ki (CH durum için 3 CO) 2 , O, bu etanoik asit.
Amitleme
Asit anhidritler, amidler oluşturmak için amonyakla veya aminlerle (birincil ve ikincil) reaksiyona girer. Reaksiyon, az önce tarif edilen esterleştirmeye çok benzer, ancak ROH, bir amin ile değiştirilir; Örneğin, bir sekonder amin, R 2 , NH.
Yine, (CH arasındaki reaksiyon, 3 CO) 2 O ve dietilamin, Et, 2 , NH olarak kabul edilir:
(CH 3 CO) 2 O + 2Et 2 NH => CH 3 KONEt 2 + CH 3 COO - + NH 2 Et 2
Ve dietilasetamid, CH 3 CONET 2 ve karboksile amonyum tuzu, CH 3 COO - + NH 2 Et 2 oluşturulur .
Denklemin anlaşılması biraz zor görünse de, -COCH 3 grubunun bir Et 2 NH'nin H'sinin yerini alarak amidi nasıl oluşturduğunu gözlemlemek yeterlidir :
Et 2 = NH> Et 2 NCOCH 3
Amidasyondan ziyade, reaksiyon hala asilasyondur. Her şey o kelimede özetleniyor; bu sefer amin alkole değil asilasyona uğrar.
Anhidritler nasıl oluşur?
İnorganik anhidritler, elementin oksijen ile reaksiyona girmesiyle oluşur. Bu nedenle, element metalik ise, bir metal oksit veya bazik anhidrit oluşur; ve metalik değilse, metalik olmayan bir oksit veya asit anhidrit oluşur.
Organik anhidritler için reaksiyon farklıdır. İki karboksilik asit, suyu serbest bırakmak ve asit anhidrit oluşturmak için doğrudan birleşemez; Henüz bahsedilmeyen bir bileşiğin katılımı gereklidir: asil klorür, RCOCl.
Karboksilik asit, asil klorür ile reaksiyona girerek ilgili anhidrit ve hidrojen klorürü üretir:
R, 1 COCI + R 2 , COOH => (R 1 CO) O (COR 2 ) + HCI
CH 3 COCl + CH 3 COOH => (CH 3 CO) 2 O + HCl
Bir CH 3 asetil grubu, CH gelen 3 CO- ve diğer önceden asetik asit içinde mevcut bulunmaktadır. Spesifik bir asil klorürün yanı sıra karboksilik asit seçimi, simetrik veya asimetrik asit anhidrit sentezine yol açabilir.
Siklik anhidritler
Bir asil klorür gerektiren diğer karboksilik asitlerin aksine, dikarboksilik asitler, karşılık gelen anhidritlerine yoğunlaşabilir. Bunu yapmak için, bunlar, H salgılanmasını teşvik etmek için ısıtılır gereken 2 Örneğin O., ftalik asit, ftalik anhidrit oluşumu gösterilmektedir.
Ftalik anhidrit oluşumu. Kaynak: Jü, Wikimedia Commons'tan
Beşgen halkanın nasıl tamamlandığına ve her iki C = O grubuna katılan oksijenin bunun bir parçası olduğuna dikkat edin; bu bir siklik anhidrittir. Ayrıca, her iki R yana ftalik anhidrit, simetrik bir anhidrür olduğu takdir edilebilir 1 ve R 2 , bir aromatik halka: özdeştir.
Tüm dikarboksilik asitler, anhidritlerini oluşturmaya muktedir değildir, çünkü COOH grupları geniş bir şekilde ayrıldığında, daha büyük ve daha büyük halkaları tamamlamak zorunda kalırlar. Oluşabilecek en büyük halka, reaksiyonun gerçekleşmediğinden daha büyük olan altıgendir.
terminoloji
Anhidritler nasıl adlandırılır? Kenara inorganik olanlar bırakarak oksit konularla ilgili organik anhidritlerin isimleri şimdiye kadar R kimliğine bağlı açıklanmıştır 1 ve R 2 ; yani asil grupları.
İki R aynı ise, karboksilik asidin ilgili adında "asit" kelimesini "anhidrit" ile değiştirin. Aksine, iki R farklıysa, alfabetik sırayla adlandırılırlar. Bu nedenle, ona ne isim vereceğinizi bilmek için önce simetrik mi yoksa asimetrik asit anhidrit mi olduğunu görmelisiniz.
(CH 3 CO) 2 O, R, çünkü simetriktir 1 = R 2 = CH 3 . Asetik veya etanoik asitten türemiştir, bu nedenle adı, önceki açıklamaya göre şöyledir: asetik veya etanoik anhidrit. Aynısı az önce bahsedilen ftalik anhidrit için de geçerlidir.
Aşağıdaki anhidritimiz olduğunu varsayalım:
CH 3 mCO (O) -CO-CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3
Soldaki asetil grubu asetik asitten, sağdaki ise heptanoik asitten gelir. Bu anhidriti adlandırmak için, R gruplarını alfabetik sırayla adlandırmanız gerekir. Yani adı: heptanoik asetik anhidrit.
Uygulamalar
İnorganik anhidritler, malzemelerin, seramiklerin, katalizörlerin, çimentoların, elektrotların, gübrelerin vb. Sentezinden ve formülasyonundan binlerce demir ve alüminyum mineralleri ve dioksit içeren yer kabuğunun kaplamasına kadar sayısız uygulamaya sahiptir. canlı organizmalar tarafından solunan karbon.
İnorganik sentezlerde kullanılan birçok bileşiğin türetildiği nokta olan başlangıç kaynağını temsil ederler. En önemli anhidritlerden biri karbondioksit, CO 2'dir . Su ile birlikte fotosentez için gereklidir. Ve endüstriyel düzeyde SO 3 , istenen sülfürik asit ondan elde edildiği için gereklidir.
Belki de en çok uygulamaya sahip olan ve sahip olunması gereken anhidrit (hayat varken), DNA'da bulunan ve metabolizmanın "enerji para birimi" olan, daha iyi ATP olarak bilinen adenozin trifosfat olan fosforik asittir.
Organik anhidritler
Asit anhidritler, bir alkole asilasyon yoluyla reaksiyona girerek bir ester, bir amin oluşturur, bir amide veya bir aromatik halkaya yol açar.
Bir anhidrit yapmak için bu bileşiklerin her birinden milyonlarca ve yüz binlerce karboksilik asit seçeneği vardır; bu nedenle, sentetik olasılıklar önemli ölçüde artar.
Bu nedenle, ana uygulamalardan biri, bir asil grubunu, yapısındaki atomlardan veya gruplardan birini ikame ederek bir bileşiğe dahil etmektir.
Her ayrı anhidritin kendi uygulamaları vardır, ancak genel olarak konuşursak hepsi benzer şekilde tepki verir. Bu nedenle, bu tür bileşikler, yeni polimerler yaratarak, polimerik yapıları değiştirmek için kullanılır; yani kopolimerler, reçineler, kaplamalar vb.
Örneğin asetik anhidrit, selülozun tüm OH gruplarını asetillemek için kullanılır (alttaki resim). Bu sayede, OH her birinin H, bir asetil grubu, COCH ile değiştirildiği 3 .
Selüloz. Kaynak: NEUROtiker, Wikimedia Commons'tan
Bu şekilde selüloz asetat polimeri elde edilir. Aynı reaksiyon, NH diğer polimerik yapılar ile özetlenebilir 2 grup asilasyon duyarlı da.
Bu asilasyon reaksiyonları, aspirin ( asetilsalisilik asit) gibi ilaçların sentezi için de yararlıdır .
Örnekler
Diğer bazı organik anhidrit örneklerinin bittiği gösterilmiştir. Bunlardan bahsedilmeyecek olsa da, oksijen atomları kükürt yerine geçerek kükürt ve hatta fosfor anhidritler verebilir.
-C 6 H 5 mCO (O) COC 6 H 5 : benzoik anhidrit. C grubu 6 , H 5 , bir benzen halkasını temsil eder. Hidrolizi iki benzoik asit üretir.
-HCO (O) COH: formik anhidrit. Hidrolizi iki formik asit üretir.
- Cı- 6 , H 5 mCO (O) -CO-CH 2 CH 3 : benzoik propanoik anhidrid. Hidrolizi, benzoik ve propanoik asitler üretir.
-C 6 H 11 mCO (O) COC 6 H 11 : sislohekzankarboksilik anhidrid. Aromatik halkaların aksine, bunlar çift bağ olmadan doymuş haldedir.
-CH 3 CH 2 , CH 2 , CO (O) -CO-CH 2 CH 3 : propanoik bütanoik anhidrid.
Süksinik anhidrit
Süksinik anhidrit. Kaynak: Ninjatacoshell, Wikimedia Commons'tan
Burada bir dikarboksilik asit olan süksinik asitten türetilmiş başka bir siklik var. Üç oksijen atomunun bu tür bileşiğin kimyasal yapısını nasıl ortaya çıkardığına dikkat edin.
Maleik anhidrit, beşgenin tabanını oluşturan karbonlar arasında bir çift bağ olması farkıyla, süksinik anhidrite çok benzer.
Glutarik anhidrit
Glutarik anhidrit. Kaynak: Choij, Wikimedia Commons'tan
Ve son olarak, glutarik asit anhidrit gösterilmektedir. Bu, yapısal olarak diğerlerinden altıgen bir halkadan oluşması ile ayrılır. Yine yapıda üç oksijen atomu öne çıkıyor.
Daha karmaşık olan diğer anhidritler, birbirine çok yakın olan üç oksijen atomu ile her zaman kanıtlanabilir.
Referanslar
- Encyclopaedia Britannica'nın Editörleri. (2019). Anhidrit. Enclyclopaedia Britannica. Britannica.com'dan kurtarıldı
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8 Ocak 2019). Kimyada Asit Anhidrit Tanımı. Kurtarıldı: thinkco.com
- Kimya LibreTexts. (Sf). Anhidratlar. Chem.libretexts.org adresinden kurtarıldı
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organik Kimya. Aminler. (10 inci baskı).. Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Organik Kimya. (Altıncı baskı). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck ve Stanley. (2008). Kimya. (8. baskı). CENGAGE Öğrenme.
- Morrison ve Boyd. (1987). Organik Kimya. (Beşinci baskı). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Vikipedi. (2019). Organik asit anhidrit. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı