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
[ редактировать ]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
[ редактировать ]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
Диангидриды и триангидриды
[ редактировать ]Примеры:
- 1,2,3,4-бутантетракарбоновый диангидрид, полученный дегидратацией 1,2,3,4-бутантетракарбоновой кислоты .
- диангидрид нафталентетракарбоновой 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
[ редактировать ]Ангидриды кислот являются источником реакционноспособных ацильных групп, а их реакции и применение напоминают реакции ацилгалогенидов . В реакциях с протонными субстратами образуются равные количества ацилированного продукта и карбоновой кислоты:
- RC(O)OC(O)R + HY → RC(O)Y + RCO 2 H
для HY = HOR (спирты), HNR' 2 (аммиак, первичные, вторичные амины), ароматическое кольцо (см. ацилирование Фриделя-Крафтса ).
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 .
Применение и появление ангидридов кислот
[ редактировать ]- 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 . [8]
Диангидриды, молекулы, содержащие две функции ангидрида кислоты, используются для синтеза полиимидов , а иногда и полиэфиров. [9] и полиамиды . [10] 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), диангидрид бензохинонтетракарбоновой кислоты , диангидрид этилентетракарбоновой кислоты . Полиангидриды представляют собой класс полимеров, характеризующихся ангидридными связями, которые соединяют повторяющиеся звенья полимера основной цепи .
Биологическое явление
[ редактировать ]Натуральные продукты, содержащие ангидриды кислот, были выделены из животных, бактерий и грибов. [11] [12] [13] Примеры включают кантаридин из видов жуков-нарывников, включая шпанскую мушку , Lytta vesicatoria и таутомицин из бактерии Streptomyces spiroverticillatus . Семейство малеидридов грибковых вторичных метаболитов, обладающих широким спектром антибиотической и противогрибковой активности, представляет собой алициклические соединения с функциональными группами малеинового ангидрида. [14] Ряд белков у прокариот [15] и эукариоты [16] 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. [17]
Аналоги
[ редактировать ]Азот
[ редактировать ]
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
[ редактировать ]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
[ редактировать ]
- Базовый ангидрид
- Пероксид бензоила - структурно похож, но химически сильно отличается.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ 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. К., 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 .
- ^ 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 Ca 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 .