酸酐

酸酐[註 1]（英語：；法語：），是具有两个酰基键合于同一氧原子上的有机化合物。[2]

  此條目介紹的是有机酸的酸酐。关于无机酸酐，请见「酸性氧化物」。
酸酐通式

稱為“酐”的原因因為它是由兩個羧酸脫水而成。若两侧酰基由同种羧酸衍生而来则称为对称酸酐，分子式可表达为：(RC(O))2O。对称酸酐命名取决于相应羧酸命名，即词缀“酸”改为“酸酐”。[3] 因此(CH3CO)2O称为：“乙酸酐”（或醋酸酐、醋酐）。混合酸酐（或不对称酸酐）以两侧酰基分别对应的羧酸命名，如：甲酸乙酸酐。低级酸酐遇水水解，但高级酸酐不溶于水。

反应
参见：傅－克酰化反应

酸酐是活性酰基的主要来源，其相关反应与酰卤之反应类似。当酸酐与含活泼氢的底物反应时，可得到等当量的酰化产物与羧酸副产物：

RC(O)OC(O)R + HY → RC(O)Y + RCO2H

其中：HY可以是HOR（醇），HNR'2=（氨，伯或仲胺），芳香环

酸酐跟格氏试剂反应与酸跟格氏试剂的反应类似，但反应时酸酐的一部分被浪费掉了，所以一般不用于制备反应。但二元酸的酸酐则不存在浪费的问题，可以与格氏试剂反应制备酮酸。

酸酐的亲电性弱于酰卤，且酸酐每次反应只可传递一分子酰基于底物，原子效率相对较低。乙酸酐价格低廉，使其仍作为酰化反应的常用试剂。

制备

酸酐在工业中可通过不同的方法合成。

  • 乙酸酐主要通过乙酸甲酯的羰基化合成。[4]
  • 马来酸酐在工业中主要通过苯或丁烷的氧化反应制备。
  • 酸酐的实验室制法主要通过相应羧酸的脱水反应制备，具体的方法取决于羧酸底物，五氧化二磷是该反应的通用脱水剂：
2 CH3COOH + P4O10 → CH3C(O)OC(O)CH3 + "(HO)2P4O9"
  • 酰氯也是制备酸酐的重要前体：[5]
CH3C(O)Cl + HCO2Na → HCO2COCH3 + NaCl
  • 具有乙酰基的混合酸酐可通过烯酮合成：
RCO2H + H2C=C=O → RCO2C(O)CH3

内酸酐
  • 内酸酐是指二羧酸等多元酸分子内脱水形成的环状化合物，常见的有丁二酸酐、戊二酸酐、顺丁烯二酸酐（也称“马来酸酐”）等，常见的应用的氨基酸N-羧基环内酸酐（也称“Leuchs酸酐”）等[6]。

多酸酐
  • 二酸酐是一个分子内具有两个酸酐官能团的化合物。它们主要用于合成聚酰亚胺、聚酯或聚酰胺。
  • 聚酸酐是由酸酐键连接聚合物骨架内重复单元的一类聚合物。

重要的酸酐
  • 重要酸酐
  • 乙酸酐，常用于制备其他酸的酸酐和乙酸酯。
    乙酸酐，常用于制备其他酸的酸酐和乙酸酯。
  • 萘四甲酸酐， 为二酸酐，复杂有机物的前体。
    萘四甲酸酐， 为二酸酐，复杂有机物的前体。
  • 顺丁烯二酸酐，马来酸酐，是一种环状酸酐，广泛用于制备工业涂料。
    顺丁烯二酸酐，马来酸酐，是一种环状酸酐，广泛用于制备工业涂料。
  • 三磷酸腺苷，ATP，作为细胞内能量传递的“分子通货”，储存和传递化学能。
    三磷酸腺苷，ATP，作为细胞内能量传递的“分子通货”，储存和传递化学能。
  • 1,3-二磷酸甘油酸通常是糖解作用与卡尔文循环的中间产物。
    1,3-二磷酸甘油酸通常是糖解作用与卡尔文循环的中间产物。
  • 3-磷酸腺苷-5-磷酰硫酸 (APS)新陈代谢的中间产物。
    3-磷酸腺苷-5-磷酰硫酸 (APS)新陈代谢的中间产物。

其他

非羧酸衍生酸酐
  • 其他有机酸衍生酸酐：酸酐的其中一个或两个酰基还可由非羧基有机酸衍生，如有机磺酸或有机磷酸。
  • 无机酸衍生酸酐：酸酐中任意一个酰基还可衍生自无机酸，如：磷酸。混合酸酐1,3-二磷酸甘油酸，其为通过糖酵解形成ATP过程中的中间体，[8]是3-磷酸甘油酸和磷酸形成的混合酸酐。

硫类似物

硫原子可替代酸酐当中的任何氧原子，包括羰基双键氧原子和羰基之间连接的氧原子。当硫原子替代羰基氧原子时，将酰基用括号封闭防止歧义发生， [3] 如：（硫代乙酸）酐（CH3C(S)OC(S)CH3）。当硫原子替代桥接氧原子时，得到的化合物称为硫代酸酐，[3] 如：乙酰硫醚((CH3C(O))2S)。

註解
  1. 「酐」，拼音：，注音：，音同「甘」[1]

参考文献
  1. . [2018-04-23]. （原始内容存档于2022-11-29）.
  2. 國際純化學和應用化學聯合會，化學術語概略，第二版。（金皮書）(1997)。在線校正版: (2006–) "acid anhydrides"。doi:10.1351/goldbook.A00072
  3. Panico, R.; Powell, W. H.; Richer, J. C. (编). . . IUPAC/Blackwell Science. 1993: 123–25. ISBN 0-632-03488-2.
  4. Zoeller, J. R.; Agreda, V. H.; Cook, S. L.; Lafferty, N. L.; Polichnowski, S. W.; Pond, D. M. "Eastman Chemical Company Acetic Anhydride Process" Catalysis Today (1992), volume 13, pp.73-91. doi:10.1016/0920-5861(92)80188-S
  5. Lewis I. Krimen (1988). "Acetic Formic Anhydride". Org. Synth.; Coll. Vol. 6: 8.
  6. 1–4. Soft Matter and Biomaterials on the Nanoscale: World Scientific. 2020: 115–180. Bibcode:2020smb3.book..115K.
  7. Heimo Held, Alfred Rengstl, Dieter Mayer "Acetic Anhydride and Mixed Fatty Acid Anhydrides" Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a01_065
  8. Nelson, D. L.; Cox, M. M. "Lehninger, Principles of Biochemistry" 3rd Ed. Worth Publishing: New York, 2000. ISBN 978-1-57259-153-0.
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