Ангидрид органической кислоты

представляет Ангидрид органической кислоты собой ангидрид кислоты , который также является органическим соединением . Ангидрид кислоты – это соединение, имеющее две ацильные группы , связанные с одним и тем же атомом кислорода . ^{[ 1 ]} Распространенным типом ангидрида органической кислоты является ангидрид карбоновой кислоты , где исходной кислотой является карбоновая кислота , формула ангидрида: (RC(O)) ₂ O. Симметричные ангидриды кислот этого типа называются путем замены слова кислота в название исходной карбоновой кислоты словом ангидрид . ^{[ 2 ]} Таким образом, (CH ₃ CO) ₂ O называют уксусным ангидридом. смешанные (или несимметричные ) ангидриды кислот, такие как уксусно-муравьиный ангидрид Известны (см. ниже), при которых реакция происходит между двумя разными карбоновыми кислотами. В номенклатуре несимметричных ангидридов кислот перед словом «ангидрид» указаны названия обеих прореагировавших карбоновых кислот (например, реакция дегидратации между бензойной кислотой и пропановой кислотой приведет к образованию «бензойно-пропанового ангидрида»). ^{[ 3 ]}

Одна или обе ацильные группы ангидрида кислоты также могут быть получены из другого типа органической кислоты , такой как сульфоновая кислота или фосфоновая кислота . Одна из ацильных групп ангидрида кислоты может быть получена из неорганической кислоты, такой как фосфорная кислота . Смешанный ангидрид 1,3-бисфосфоглицериновой кислоты , промежуточный продукт образования АТФ посредством гликолиза . ^{[ 4 ]} представляет собой смешанный ангидрид 3-фосфоглицериновой кислоты и фосфорной кислоты . Кислотные оксиды также классифицируются как ангидриды кислот.

Номенклатура

Номенклатура ангидридов органических кислот образована от названий входящих в их состав карбоновых кислот. В симметричных ангидридах кислот используется только префикс исходной карбоновой кислоты и добавляется суффикс «ангидрид». Для большинства несимметричных ангидридов кислот, также называемых смешанными ангидридами, перед суффиксом указываются префиксы обеих прореагировавших кислот, например бензойно-пропановый ангидрид. ^{[ 5 ]}

Подготовка

Ангидриды органических кислот получают в промышленности различными способами. Уксусный ангидрид основном получают карбонилированием метилацетата в . ^{[ 6 ]} Малеиновый ангидрид получают окислением бензола или бутана . Лабораторные маршруты подчеркивают обезвоживание соответствующих кислот. Условия варьируются от кислоты к кислоте, но пятиокись фосфора является распространенным дегидратирующим агентом :

2 CH ₃ COOH + P ₄ O ₁₀ → CH ₃ C(O)OC(O)CH ₃ + «P ₄ O ₉ (OH) ₂ »

Хлориды кислот также являются эффективными предшественниками: ^{[ 7 ]}

CH ₃ C(O)Cl + HCO ₂ Na → HCO ₂ COCH ₃ + NaCl

получают смешанные ангидриды, содержащие ацетильную группу Из кетена :

RCO ₂ H + H ₂ C=C=O → RCO ₂ C(O)CH ₃

Классы ангидридов

Помимо симметричных и несимметричных («смешанных») ангидридов, различают и другие классы ангидридов.

Циклические ангидриды

Примеры включают малеиновый ангидрид и янтарный ангидрид . ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}

Диангидриды и триангидриды

Примерами в основном являются циклические ангидриды:

1,2,3,4-бутантетракарбоновый диангидрид, полученный дегидратацией 1,2,3,4-бутантетракарбоновой кислоты .
диангидрид нафталинтетракарбоновой кислоты
1,2,4,5-бензолтетракарбоновый диангидрид и 1,2,3,4-бензолтетракарбоновый диангидрид
Меллитовый ангидрид , триангидрид

Эти соединения иногда являются полезными сшивающими агентами .

Реакции

Ангидриды кислот являются источником реакционноспособных ацильных групп, а их реакции и применение напоминают реакции ацилгалогенидов . Ангидриды кислот имеют тенденцию быть менее электрофильными , чем ацилхлориды , и на молекулу ангидрида кислоты переносится только одна ацильная группа, что приводит к более низкой эффективности атома . Однако низкая стоимость уксусного ангидрида делает его обычным выбором для ацетилирования реакций .

В реакциях со спиртами и аминами образуются равные количества ацилированного продукта и карбоновой кислоты:

RC(O)OC(O)R + R'OH → RC(O)OR' + RCO ₂ H

RC(O)OC(O)R + R' ₂ NH → RC(O)NR' ₂ + RCO ₂ H

Аналогично по Фриделю-Крафтсу ацилированию аренов (ArH):

RC(O)OC(O)R + ArH → RC(O)Ar + RCO ₂ H

Для прохиральных циклических ангидридов реакция алкоголиза может проводиться асимметрично. ^{[ 11 ]}

Применение и появление ангидридов кислот

Иллюстративные ангидриды кислот
Уксусный ангидрид производится в больших масштабах для многих применений.
Нафталентетракарбоновый диангидрид , строительный блок для сложных органических соединений, является примером диангидрида.
Малеиновый ангидрид — циклический ангидрид, широко используемый для изготовления промышленных покрытий.
АТФ в протонированной форме представляет собой ангидрид, полученный из фосфорной кислоты .
«Смешанный ангидрид» 1,3-бисфосфоглицериновой кислоты широко встречается в метаболических путях.
3'-Фосфоаденозин-5'-фосфосульфат (PAPS) представляет собой смешанный ангидрид серной и фосфорной кислот и является наиболее распространенным коферментом в реакциях биологического переноса сульфата.

Уксусный ангидрид является основным промышленным химикатом, широко используемым для получения ацетатных эфиров, например ацетата целлюлозы . Малеиновый ангидрид является предшественником различных смол путем сополимеризации со стиролом . Малеиновый ангидрид является диенофилом в реакции Дильса-Альдера . ^{[ 12 ]}

Диангидриды, молекулы, содержащие две функции ангидрида кислоты, используются для синтеза полиимидов , а иногда и полиэфиров. ^{[ 13 ]} и полиамиды . ^{[ 14 ]} Примеры диангидридов: пиромеллитовый диангидрид (ПМДА), 3,3', 4,4'-диангидрид оксидифталевой кислоты (ОДПА), 3,3', 4,4'-бензофенонтетракарбоновый ангидрид (БТДА) , 4,4'-дифталевый ( гексафторизопропилиден) ангидрид (6FDA), бензохинотетракарбоновая кислота диангидрид , этилентетракарбоновый диангидрид . Полиангидриды представляют собой класс полимеров, характеризующихся ангидридными связями, которые соединяют повторяющиеся звенья полимера основной цепи .

Биологическое явление

Натуральные продукты, содержащие ангидриды кислот, были выделены из животных, бактерий и грибов. ^{[ 15 ]}^{[ 16 ]}^{[ 17 ]} Примеры включают кантаридин из видов жуков-нарывников, включая шпанскую мушку , Lytta vesicatoria и таутомицин из бактерии Streptomyces spiroverticillatus . Семейство вторичных метаболитов грибов малеидридов, обладающих широким спектром антибиотической и противогрибковой активности, представляет собой алициклические соединения с функциональными группами малеинового ангидрида. ^{[ 18 ]} Ряд белков у прокариот ^{[ 19 ]} и эукариоты ^{[ 20 ]} подвергаются спонтанному расщеплению между аминокислотными остатками аспарагиновой кислоты и пролина через промежуточный ангидрид кислоты. В некоторых случаях ангидрид может затем реагировать с нуклеофилами других клеточных компонентов, например, на поверхности бактерии Neisseria meningitidis или с белками, локализованными поблизости. ^{[ 21 ]}

Аналоги

Азот

Имиды представляют собой родственные по структуре аналоги, в которых мостиковый кислород заменен азотом. Они аналогичным образом образуются при конденсации дикарбоновых кислот с аммиаком. Замена всех атомов кислорода на азот дает имидины — редкую функциональную группу, очень склонную к гидролизу.

сера

Сера может заменять кислород либо в карбонильной группе, либо в мостике. В первом случае название ацильной группы заключено в круглые скобки во избежание двусмысленности названия. ^{[ 2 ]} например, (тиоуксусный) ангидрид (CH ₃ C(S)OC(S)CH ₃ ). Когда к одному и тому же атому серы присоединяются две ацильные группы, образующееся соединение называется тиоангидридом. ^{[ 2 ]} например, тиоангидрид уксусной кислоты ((CH ₃ C(O)) ₂ S).

См. также

Базовый ангидрид
Пероксид бензоила - структурно похож, но химически сильно отличается.

Ссылки

^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Ангидриды кислот ». два : 10.1351/goldbook.A00072
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Панико, Р.; Пауэлл, Вашингтон; Ричер, Дж.С., ред. (1993). «Рекомендация Р-5.7.7» . Руководство по номенклатуре органических соединений ИЮПАК . ИЮПАК / Блэквелл Сайенс . стр. 123–25. ISBN 0-632-03488-2 .
^ «Номенклатура ангидридов» . 8 ноября 2013 г.
^ Нельсон, DL; Кокс, М.М. «Ленингер, Принципы биохимии» 3-е изд. Стоит публикации: Нью-Йорк, 2000. ISBN 1-57259-153-6 .
^ «Номенклатура ангидридов» . 8 ноября 2013 г.
^ Зеллер, младший; Агреда, В.Х.; Кук, СЛ; Лафферти, Нидерланды; Полихновский, SW; Понд, Д.М. «Катализ процесса уксусного ангидрида Eastman Chemical Company» сегодня (1992), том 13, стр. 73-91. два : 10.1016/0920-5861(92)80188-С
^ Льюис И. Краймен (1988). «Уксусный муравьиный ангидрид» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 6, с. 8 .
^ Спанедда, Мария Виттория; Бурель-Бонне, Линия (2021). «Циклические ангидриды как мощные инструменты биоконъюгации и умной доставки» (PDF) . Биоконъюгатная химия . 32 (3): 482–496. doi : 10.1021/acs.bioconjchem.1c00023 . ПМИД 33662203 .
^ Чен, Юнган; Макдэйд, Пол; Дэн, Ли (2003). «Асимметричный алкоголиз циклических ангидридов». Химические обзоры . 103 (8): 2965–2984. дои : 10.1021/cr020037x . ПМИД 12914488 .
^ Гонсалес-Лопес, Маркос; Шоу, Джаред Т. (2009). «Циклические ангидриды в формальных циклоприсоединениях и многокомпонентных реакциях». Химические обзоры . 109 (1): 164–189. дои : 10.1021/cr8002714 . ПМИД 19140773 .
^ Карстен Болм, Юлиана Атодиресей и Инго Шифферс (2005). «Асимметричный алкоголиз мезоангидридов, опосредованный алкалоидами». Органические синтезы . 82 : 120. дои : 10.15227/orgsyn.082.0120 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Хеймо Хелд, Альфред Ренгстль, Дитер Майер «Уксусный ангидрид и смешанные ангидриды жирных кислот», Энциклопедия промышленной химии Ульмана, 2002, Wiley-VCH, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a01_065
^ Чан, Вэнь-Йен; Чан, Вэнь-Чанг (5 мая 1988 г.). «Конденсационная полимеризация многофункциональных мономеров и свойства родственных полиэфирных смол. II. Термические свойства полиэфирно-имидных лаков» . Журнал прикладной науки о полимерах . 35 (6): 1433–1439. дои : 10.1002/app.1988.070350603 .
^ Фагихи, Халил; Ашури, Мостафа; Хаджибейги, Мохсен (25 октября 2013 г.). «Высокотемпературные и органорастворимые поли(амид-имиды) на основе 1,4-бис[4-аминофенокси]бутана и ароматических двухкислот методом прямой поликонденсации: синтез и свойства» . Высокотемпературные материалы и процессы . 32 (5): 451–458. дои : 10.1515/htmp-2012-0164 . ISSN 2191-0324 .
^ Салим, Мухаммед; Хусейн, Хидаят; Ахмед, Иштиак; Дрегер, Зигфрид; Шульц, Барбара; Мейер, Катрин; Штайнерт, Майкл; Пескителли, Дженнаро; Куртан, Тибор; Флёрке, Ульрих; Крон, Карстен (февраль 2011 г.). «Вибурспиран, противогрибковый представитель класса октадридов натуральных продуктов малеинового ангидрида». Европейский журнал органической химии . 2011 (4): 808–812. дои : 10.1002/ejoc.201001324 .
^ Хан, Чуньгуан; Фурукава, Хироюки; Томура, Томохико; Фудо, Рёске; Кайда, Кеничи; Чхве, Бонг-Гын; Имокава, Гэндзи; Оджика, Макото (24 апреля 2015 г.). «Биоактивные малеиновые ангидриды и родственные дикислоты из водного гипомицета Tricladium castaneicola». Журнал натуральных продуктов . 78 (4): 639–644. дои : 10.1021/np500773s . ПМИД 25875311 .
^ Херд, Дэвид М.; Тайлер, Эмир Р.; Кокс, Рассел Дж.; Симпсон, Томас Дж.; Уиллис, Кристин Л. (3 января 2020 г.). «Структурные и синтетические исследования малеинового ангидрида и родственных ему натуральных продуктов двухкислотных кислот» (PDF) . Тетраэдр . 76 (1): 130717. doi : 10.1016/j.tet.2019.130717 . hdl : 1983/53998d06-9017-4cfb-822b-c6453348000a . S2CID 209714625 .
^ Чен, Сяолун; Чжэн, Юго; Шен, Иньчу (май 2007 г.). «Натуральные продукты со структурой малеинового ангидрида: нонадриды, таутомицин, хетомелловый ангидрид и другие соединения». Химические обзоры . 107 (5): 1777–1830. дои : 10.1021/cr050029r . ПМИД 17439289 .
^ Кубань, Войтех (2020). «Структурные основы Са 2+-зависимой активности самообработки повторяющихся в токсинах белков» . мБио . 11 (2): e00226-20. дои : 10.1128/mBio.00226-20 . ПМК 7078468 . ПМИД 32184239 .
^ Белл, Кристиан (2013). «Структура сигнального узла отталкивающей направляющей молекулы (RGM)-неогенина» . Наука . 341 (6141): 77–80. Бибкод : 2013Sci...341...77B . дои : 10.1126/science.1232322 . ПМЦ 4730555 . ПМИД 23744777 .
^ Шой, Арне (2021). «NeissLock обеспечивает индуцируемый белковый ангидрид для ковалентного воздействия на эндогенные белки» . Природные коммуникации . 12 (1): 717. Бибкод : 2021NatCo..12..717S . дои : 10.1038/s41467-021-20963-5 . ПМЦ 7846742 . ПМИД 33514717 .

Внешние ссылки

Представляем ангидриды кислот

[Gold-1] ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Ангидриды кислот ». два : 10.1351/goldbook.A00072

[Blue-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с Панико, Р.; Пауэлл, Вашингтон; Ричер, Дж.С., ред. (1993). «Рекомендация Р-5.7.7» . Руководство по номенклатуре органических соединений ИЮПАК . ИЮПАК / Блэквелл Сайенс . стр. 123–25. ISBN 0-632-03488-2 .

[3] «Номенклатура ангидридов» . 8 ноября 2013 г.

[4] Нельсон, DL; Кокс, М.М. «Ленингер, Принципы биохимии» 3-е изд. Стоит публикации: Нью-Йорк, 2000. ISBN 1-57259-153-6 .

[5] «Номенклатура ангидридов» . 8 ноября 2013 г.

[6] Зеллер, младший; Агреда, В.Х.; Кук, СЛ; Лафферти, Нидерланды; Полихновский, SW; Понд, Д.М. «Катализ процесса уксусного ангидрида Eastman Chemical Company» сегодня (1992), том 13, стр. 73-91. два : 10.1016/0920-5861(92)80188-С

[7] Льюис И. Краймен (1988). «Уксусный муравьиный ангидрид» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 6, с. 8 .

[8] Спанедда, Мария Виттория; Бурель-Бонне, Линия (2021). «Циклические ангидриды как мощные инструменты биоконъюгации и умной доставки» (PDF) . Биоконъюгатная химия . 32 (3): 482–496. doi : 10.1021/acs.bioconjchem.1c00023 . ПМИД 33662203 .

[9] Чен, Юнган; Макдэйд, Пол; Дэн, Ли (2003). «Асимметричный алкоголиз циклических ангидридов». Химические обзоры . 103 (8): 2965–2984. дои : 10.1021/cr020037x . ПМИД 12914488 .

[10] Гонсалес-Лопес, Маркос; Шоу, Джаред Т. (2009). «Циклические ангидриды в формальных циклоприсоединениях и многокомпонентных реакциях». Химические обзоры . 109 (1): 164–189. дои : 10.1021/cr8002714 . ПМИД 19140773 .

[11] Карстен Болм, Юлиана Атодиресей и Инго Шифферс (2005). «Асимметричный алкоголиз мезоангидридов, опосредованный алкалоидами». Органические синтезы . 82 : 120. дои : 10.15227/orgsyn.082.0120 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[12] Хеймо Хелд, Альфред Ренгстль, Дитер Майер «Уксусный ангидрид и смешанные ангидриды жирных кислот», Энциклопедия промышленной химии Ульмана, 2002, Wiley-VCH, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a01_065

[13] Чан, Вэнь-Йен; Чан, Вэнь-Чанг (5 мая 1988 г.). «Конденсационная полимеризация многофункциональных мономеров и свойства родственных полиэфирных смол. II. Термические свойства полиэфирно-имидных лаков» . Журнал прикладной науки о полимерах . 35 (6): 1433–1439. дои : 10.1002/app.1988.070350603 .

[14] Фагихи, Халил; Ашури, Мостафа; Хаджибейги, Мохсен (25 октября 2013 г.). «Высокотемпературные и органорастворимые поли(амид-имиды) на основе 1,4-бис[4-аминофенокси]бутана и ароматических двухкислот методом прямой поликонденсации: синтез и свойства» . Высокотемпературные материалы и процессы . 32 (5): 451–458. дои : 10.1515/htmp-2012-0164 . ISSN 2191-0324 .

[15] Салим, Мухаммед; Хусейн, Хидаят; Ахмед, Иштиак; Дрегер, Зигфрид; Шульц, Барбара; Мейер, Катрин; Штайнерт, Майкл; Пескителли, Дженнаро; Куртан, Тибор; Флёрке, Ульрих; Крон, Карстен (февраль 2011 г.). «Вибурспиран, противогрибковый представитель класса октадридов натуральных продуктов малеинового ангидрида». Европейский журнал органической химии . 2011 (4): 808–812. дои : 10.1002/ejoc.201001324 .

[16] Хан, Чуньгуан; Фурукава, Хироюки; Томура, Томохико; Фудо, Рёске; Кайда, Кеничи; Чхве, Бонг-Гын; Имокава, Гэндзи; Оджика, Макото (24 апреля 2015 г.). «Биоактивные малеиновые ангидриды и родственные дикислоты из водного гипомицета Tricladium castaneicola». Журнал натуральных продуктов . 78 (4): 639–644. дои : 10.1021/np500773s . ПМИД 25875311 .

[17] Херд, Дэвид М.; Тайлер, Эмир Р.; Кокс, Рассел Дж.; Симпсон, Томас Дж.; Уиллис, Кристин Л. (3 января 2020 г.). «Структурные и синтетические исследования малеинового ангидрида и родственных ему натуральных продуктов двухкислотных кислот» (PDF) . Тетраэдр . 76 (1): 130717. doi : 10.1016/j.tet.2019.130717 . hdl : 1983/53998d06-9017-4cfb-822b-c6453348000a . S2CID 209714625 .

[18] Чен, Сяолун; Чжэн, Юго; Шен, Иньчу (май 2007 г.). «Натуральные продукты со структурой малеинового ангидрида: нонадриды, таутомицин, хетомелловый ангидрид и другие соединения». Химические обзоры . 107 (5): 1777–1830. дои : 10.1021/cr050029r . ПМИД 17439289 .

[19] Кубань, Войтех (2020). «Структурные основы Са 2+-зависимой активности самообработки повторяющихся в токсинах белков» . мБио . 11 (2): e00226-20. дои : 10.1128/mBio.00226-20 . ПМК 7078468 . ПМИД 32184239 .

[20] Белл, Кристиан (2013). «Структура сигнального узла отталкивающей направляющей молекулы (RGM)-неогенина» . Наука . 341 (6141): 77–80. Бибкод : 2013Sci...341...77B . дои : 10.1126/science.1232322 . ПМЦ 4730555 . ПМИД 23744777 .

[21] Шой, Арне (2021). «NeissLock обеспечивает индуцируемый белковый ангидрид для ковалентного воздействия на эндогенные белки» . Природные коммуникации . 12 (1): 717. Бибкод : 2021NatCo..12..717S . дои : 10.1038/s41467-021-20963-5 . ПМЦ 7846742 . ПМИД 33514717 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]