Получаване на киселинни анхидриди

Това е друг производен продукт на карбоксилната киселина. Това е киселинен анхидрид в дясно. Той може да се получи от карбоксилната киселина. Ако започнем с карбоксилна киселина и към нея добавим основа, като натриев хидроксид например. И след това добавим и ацил хлорид, то тогава ще получим киселинен анхидрид. Да помислим за механизмите. Натриевият хидроксид е основа. Хидридният анион ще вземе този протон, оставяйки тези електрони за кислорода. Кислородът има две несподелени двойки електрони към него в началото. Затова ако напишем продукта от реакцията, то той ще е карбоксилатен анион. Този кислороден атом ето тук има три несподелени двойки електрони към него. Ако проследим някои от тези електрони... той има формален заряд от –1. Ще използвам цикламен цвят, за да маркирам електроните, които отиват към кислорода, за да формират карбоксилатния анион. Той ще има свойствата на нуклеофил. Във втората стъпка ще прибавим ацил хлорида. Това е неговата структурна формула. Той ще реагира като електрофил, но нека да помислим защо. Кислородът ще отнема електронна плътност от въглерода, защото той е по-електроотрицателен. Но и този хлорен атом ще прави същото. Хлорът е по-електроотрицателен от въглерода. Затова и двата атома ще отнемат електронна плътност, което ще направи въглерода електрофилен. Имаме нуклеофил, който атакува електрофил. Тези електрони отиват при кислорода. Резултатът от тази нуклеофилна атака ще бъде следният: ще имаме този въглерод с двойна връзка към кислород. Този кислород сега е свързан с този въглерод. Имаме и кислород ето тук с три несподелени двойки електрони и формален заряд от -1. Все още имаме и въглерода, свързан с хлор, както и нашата R' група. Да проследим първо електроните от тази несподелена двойка тук, които са в цикламен цвят. От връзката между кислорода и въглерода тези електрони се преместват към кислорода, за да му дадат формален заряд от -1. Преминаваме към следващата стъпка. Както вече знаеш, хлорният анион е отлична напускаща група. Ако тези електрони в синьо се преместят, за да създадат двойна връзка, то тогава тези ще отидат към хлора, за да формират хлорния анион, който както вече знаеш е стабилен сам по себе си като напускаща група. Това ще доведе до получаването на киселинния анхидрид. Ще направя крайната структурна формула ето тук. Имаме кислород с една несподелена двойка електрони към него. Тази връзка остава. Нашата карбонилна група е променена и хлорният анион е нашата напускаща група. Сега имаме R' група и това е нашият продукт – киселинен анхидрид. Може да направим тези R групи еднакви или различни, което е добър начин да се формират смесени анхидриди или симетрични. Да преминем към примерите. Да вземем оцетната киселина и да направим две различни реакции с нея. Първото нещо, което ще направим, е да добавим тионил хлорид към нея. В предходното видео вече видя, че добавянето на тионил хлорид превръща карбоксилната киселина в ацил хлорид. Да направим това превръщане на карбоксилната киселина в нейния съответен ацил хлорид. Взимаме оцетната киселина и в отделна реакция към нея добавяме натриев хидроксид, който взима този протон. Тук тези електрони остават при кислорода. Да разгледаме малко по-внимателно това, за да намерим механизмите, за които говорехме преди. Това ще формира натриев ацетат. Да поставим несподелените двойки електрони рли кислорода, –1 формален заряд и плюс ето така. Този кислород има две несподелени двойки електрони. Сега имаме ситуацията, за която говорехме преди малко. Нашият карбоксилатен анион реагира като нуклеофил и атакува електрофилния въглерод в ацил хлорида. Тези електрони атакуват този въглерод. Тези електрони отиват при кислорода. Тези електрони се връщат обратно, за да формират двойната връзка. Тези електрони отиват при хлора. След като помислихме какво ще се случи в този механизъм, то нека продължим, като направим нашия продукт, който ще е симетричен анхидрид. Това е нашият кислород, а това е нашата група ето тук. Да помислим за R групите. Тази R група е метилова група. Този кислород е тук от тази страна. И тази част от ацил хлорида е тази част от финалния продукт - от нашия киселинен анхидрид. Това е оцетен анхидрид, който е най-често ползваният за лабораторни експерименти в университетите. Това е лесен начин за неговото получаване. Нека сега да погледнем и друг начин за получаването му. Ще започнем с две карбоксилни киселини – това отново ще е оцетна киселина. Ще приложим висока температура, което значи, че този път ще имаме дехидратиране. Това значи, че ще загубим ОН групата от тук, както и водорода от тук - и те ще формират вода. Може да го обозначим ето така, за да знаем, че това е дехидратиране. Следователно можем да слепим тези две части от молекулите заедно. Вземаме тази част и тази, и ги слагаме заедно, което още веднъж ни дава оцетен анхидрид. Да обобщим. Ще получим оцетен анхидрид чрез дехидратиране. Този начин на получаването му не винаги е най-добрият. Той работи за оцетната киселина, но не и за повечето други карбоксилни киселини. Това тук е друг пример, в който този начин ще работи. Ако имаме ситуацията като тази. Това е фталова киселина, тя е дикарбоксилна киселина. Нека я нагреем. Не е нужно да я нагреем толкова много, както в предишната реакция. Температура преди е по-висока от тази, но отново по този начин ще получим анхидрид. При дехидратацията, както вече отбелязахме, губим ОН група от тук и Н от там. Тогава нашият продукт е: започваме с бензеновия пръстен. След това имаме нашия анхидрид, ето така. И отново отделената вода. Името на този киселинен анхидрид е фталов анхидрид, защото е получен от фталова киселина. Това е добър начин да формираме 5- или 6- членни пръстени. В този случай имаме 5-членен пръстен. Имаме въглерод, кислород, въглерод, въглерод и пак въглерод, което ни дава 5-членен пръстен. Това също работи и при 6-членните пръстени.