Acetanhydrid

Acetanhydrid
Vzhled
Struktura
Obecné
Systematický název	Anhydrid kyseliny octové
Ostatní názvy	Acetanhydrid
Sumární vzorec	C4H6O3
Vzhled	Průhledná kapalina
Identifikace
Registrační číslo CAS	108-24-7
Vlastnosti
Molární hmotnost	102,09 g/mol
Teplota tání	−73,1 °C (200,0 K)
Teplota varu	139,8 °C (413 K)
Hustota	1,082 g/cm3
Index lomu	1,390 1
Rozpustnost ve vodě	2,6 g/100 ml
Bezpečnost
GHS02 GHS05 GHS07 [1] Nebezpečí[1]
R-věty	R10 R20/22 R34
S-věty	(S1/2) S26 S36/37/39 S45
NFPA 704	2 2 1 W
Teplota vzplanutí	49 °C
Teplota vznícení	316 °C
Meze výbušnosti	2,7–10,3 %
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). Některá data mohou pocházet z datové položky.

Acetanhydrid (též anhydrid kyseliny octové, systematicky anhydrid kyseliny ethanové) je organická sloučenina se vzorcem (CH₃CO)₂O, známá také pod zkratkou Ac₂O. jedná se o nejjednodušší izolovatelný anhydrid karboxylové kyseliny, s širokým využitím v organických syntézách. Je to čirá kapalina vyznačující se silným zápachem po kyselině octové, kterou tvoří při reakci se vzdušnou vlhkostí.

Acetanhydrid je flexibilní molekulou, jejíž struktura není planární.^[2] Rezonanční posun elektronů pí vazeb přes centrální atom kyslíku má jen malý vliv na stabilitu struktury oproti dipólové interakci mezi dvěma karbonylovými kyslíky. Rozdíly v energiích mezi nejvýhodnějšími možnostmi prostorového uspořádání jsou rovněž nízké.^[3]

Jako u většiny anhydridů i zde platí, že karbonylový atom uhlíku má elektrofilní charakter a odstupující skupinou je karboxylát. Na vysokou elektrofilitu má vliv asymetrická prostorová struktura.

Acetanhydrid poprvé syntetizoval v roce 1852 francouzský chemik Charles Frédéric Gerhardt zahříváním octanu draselného s benzoylchloridem.^[4] Nukleofilní acylová substituce chloridu kyseliny karboxylátovým aniontem je typický způsob přípravy anhydridů obecně.^[5]

Průmyslově se vyrábí reakcí oxidu uhelnatého s methylesterem kyseliny octové,^[6] dle rovnice:

CO + CH₃CO₂CH₃ —^{LiI, RhI₃}→ (CH₃CO)₂O

Tato reakce probíhá za katalýzy jodidem lithným a jodidem rhoditým.

Lze jej rovněž vyrobit reakcí ketenu s kyselinou octovou při teplotě 45–55 °C a nízkém tlaku (0,05–0,2 bar). Tento způsob byl vyvinut v roce 1922 firmou Wacker Chemie v reakci na rostoucí poptávku acetanhydridu pro výrobu acetátu celulózy.^[7]

Díky nízké ceně není acetanhydrid běžně v laboratořích připravován.

Acetanhydrid je vhodným činidlem pro acetylaci, tedy navázání acetylové skupiny na organické substráty. V těchto reakcích figuruje jako zdroj CH3CO⁺.

Alkoholy lze acetylovat snadno,^[8] reakce probíhá dle obecné rovnice

• R-OH + (CH₃CO)₂O → R-OCOCH₃ + CH₃COOH

za vzniku esterů kyseliny octové a kyseliny octové. Katalyzátorem je často báze, např. pyridin, pro specializované aplikace se využívají skandiové soli jakožto Lewisovy kyseliny.^[9] Obdobná je reakce s aminy.

Acetanhydrid rovněž acetyluje aromatická jádra, obvykle za katalýzy kyselinami. Mezi názorné reakce patří acetylace benzenu na acetofenon^[10] a ferrocenu na acetylferrocen:^[11]

• (C₅H₅)₂Fe + (CH₃CO)₂O → (C₅H₅)Fe(C₅H₄COCH₃) + CH₃CO₂H

Dikarboxylové kyseliny tvoří po reakci s acetanhydridem příslušné anhydridy.^[12] Lze tak připravit i směsné anhydridy, např. acetyl-nitrát reakcí s kyselinou dusičnou.

Acetanhydrid se pouze omezeně rozpouští ve vodě, protože s ní reaguje, a lze tedy dosáhnout maximální koncentrace přibližně 2,6 gramů ve 100 mililitrech vody;^[13] stabilita vodných roztoku je omezená, protože sloučenina reaguje na produkt volně mísitelný s vodou:^[14]

(CH₃CO)₂O + H₂O → 2CH₃COOH

Aby se předešlo znehodnocení acetanhydridu vzdušnou vlhkostí, je nutné jej skladovat ve vzduchotěsných ampulích a po otevření se musí rychle spotřebovat.

Acetanhydrid se využívá zejména na acetylaci průmyslově významných chemických surovin. Nejrozšířenějším použitím je převádění celulózy na acetát celulózy, který je součástí fotografického filmu, jiných potažených materiálů a cigaretových filtrů. Acetylací kyseliny salicylové vzniká kyselina kyselina acetylsalicylová, známá pod obchodními názvy aspirin či acylpyrin. V autoklávu lze acetanhydrid využít k napuštění a následné acetylaci dřeva za účelem zvýšení jeho odolnosti.^[15] V potravinářství je běžným acetylačním činidlem při výrobě modifikovaných škrobů (E1414, E1420, E1422).

Rovněž se používá při výrobě heroinu (diacetylmorfinu) z morfia.

Acetanhydrid lze využít k acetylaci morfinu na heroin (diacetylmorfin). Z tohoto důvodu je na seznamu regulovaných látek americké DEA, a v mnoha dalších zemích je jeho prodej omezen.^[16][17]

Acetanhydrid je dráždivou a hořlavou kapalinou, způsobuje závažné poleptání kůže a má slzotvorné účinky. Škodlivé jsou i páry.^[18] Kvůli reaktivitě s vodou a alkoholem jsou pro hašení požáru preferované pěnové nebo sněhové hasicí přístroje.^[19]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Acetic anhydride na anglické Wikipedii.

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Acetanhydrid na Wikimedia Commons