stringtranslate.com

Anhídrido acético

El anhídrido acético , o anhídrido etanoico , es el compuesto químico de fórmula (CH 3 CO) 2 O. Comúnmente abreviado Ac 2 O , es el anhídrido aislable más simple de un ácido carboxílico y se usa ampliamente como reactivo en síntesis orgánica . Es un líquido incoloro que huele fuertemente a ácido acético , que se forma por su reacción con la humedad del aire.

Estructura y propiedades

Anhídrido acético en una botella de vidrio.

El anhídrido acético, como la mayoría de los anhídridos ácidos, es una molécula flexible con una estructura no plana. [4] El enlace del sistema pi a través del oxígeno central ofrece una estabilización de resonancia muy débil en comparación con la repulsión dipolo-dipolo entre los dos oxígenos carbonílicos . Las barreras de energía para la rotación del enlace entre cada una de las conformaciones aplanares óptimas son bastante bajas. [5]

Como la mayoría de los anhídridos de ácido, el átomo de carbono carbonilo del anhídrido acético tiene carácter electrófilo , ya que el grupo saliente es carboxilato . La asimetría interna puede contribuir a la potente electrofilicidad del anhídrido acético, ya que la geometría asimétrica hace que un lado de un átomo de carbono carbonilo sea más reactivo que el otro y, al hacerlo, tiende a consolidar la electropositividad de un átomo de carbono carbonilo en un lado (ver diagrama de densidad electrónica). ).

Producción

El anhídrido acético fue sintetizado por primera vez en 1852 por el químico francés Charles Frédéric Gerhardt (1816-1856) calentando acetato de potasio con cloruro de benzoilo . [6]

El anhídrido acético se produce por carbonilación de acetato de metilo : [7]

CH 3 CO 2 CH 3 + CO → (CH 3 CO) 2 O

El proceso de anhídrido acético de Tennessee Eastman implica la conversión de acetato de metilo en yoduro de metilo y una sal de acetato. La carbonilación del yoduro de metilo a su vez produce yoduro de acetilo , que reacciona con sales de acetato o ácido acético para dar el producto. Como catalizador se emplea cloruro de rodio en presencia de yoduro de litio . Debido a que el anhídrido acético no es estable en agua, la conversión se realiza en condiciones anhidras.

En menor medida, el anhídrido acético también se prepara mediante la reacción de cetena ( etenona ) con ácido acético a 45-55 °C y baja presión (0,05-0,2 bar). [8]

H2C = C=O + CH3COOH ( CH3CO ) 2O
(ΔH = −63 kJ/mol)

La ruta del ácido acético al anhídrido acético a través de la cetena fue desarrollada por Wacker Chemie en 1922, [9] cuando la demanda de anhídrido acético aumentó debido a la producción de acetato de celulosa .

Debido a su bajo costo, el anhídrido acético generalmente se compra, no se prepara, para su uso en laboratorios de investigación.

Reacciones

El anhídrido acético es un reactivo versátil para acetilaciones , la introducción de grupos acetilo en sustratos orgánicos. [10] En estas conversiones, el anhídrido acético se considera una fuente de CH 3 CO + .

Acetilación de alcoholes y aminas.

Los alcoholes y las aminas se acetilan fácilmente. [11] Por ejemplo, la reacción de anhídrido acético con etanol produce acetato de etilo :

( CH3CO ) 2O + CH3CH2OH CH3CO2CH2CH3 + CH3COOH​​​

A menudo se añade una base como la piridina para que funcione como catalizador. En aplicaciones especializadas, las sales ácidas de escandio de Lewis también han demostrado ser catalizadores eficaces. [12]

Acetilación de anillos aromáticos.

Los anillos aromáticos se acetilan con anhídrido acético. Normalmente se utilizan catalizadores ácidos para acelerar la reacción. Son ilustrativas las conversiones de benceno en acetofenona [13] y ferroceno en acetilferroceno: [14]

(C 5 H 5 ) 2 Fe + (CH 3 CO) 2 O → (C 5 H 5 ) Fe (C 5 H 4 COCH 3 ) + CH 3 CO 2 H

Preparación de otros anhídridos de ácido.

Los ácidos dicarboxílicos se convierten en anhídridos tras el tratamiento con anhídrido acético. [15] También se utiliza para la preparación de anhídridos mixtos como el del ácido nítrico, nitrato de acetilo .

Precursor de los diacetatos geminales

Los aldehídos reaccionan con anhídrido acético en presencia de un catalizador ácido para dar diacetatos geminales. [16] Una antigua ruta industrial para obtener acetato de vinilo implicaba el intermedio diacetato de etilideno , el diacetato geminal obtenido a partir de acetaldehído y anhídrido acético: [17]

CH3 CHO + ( CH3CO ) 2O ( CH3CO2 ) 2CHCH3

Hidrólisis

El anhídrido acético se disuelve en agua hasta aproximadamente un 2,6% en peso. [18] Las soluciones acuosas tienen una estabilidad limitada porque, como la mayoría de los anhídridos ácidos, el anhídrido acético se hidroliza para dar ácidos carboxílicos. En este caso se forma ácido acético, siendo este producto de reacción totalmente miscible en agua: [19]

( CH3CO ) 2O + H2O2CH3COOH

Aplicaciones

Como lo indica su química orgánica, el anhídrido acético se utiliza principalmente para acetilaciones que conducen a materiales comercialmente importantes. Su mayor aplicación es la conversión de celulosa en acetato de celulosa , que es un componente de películas fotográficas y otros materiales recubiertos, y se utiliza en la fabricación de filtros de cigarrillos. De manera similar se utiliza en la producción de aspirina (ácido acetilsalicílico), que se prepara mediante la acetilación del ácido salicílico . [20] También se utiliza como agente de modificación activo mediante impregnación en autoclave y posterior acetilación para fabricar una madera resistente y duradera. [21]

En la industria del almidón, el anhídrido acético es un compuesto de acetilación común, utilizado para la producción de almidones modificados (E1414, E1420, E1422).

Estatus legal

Debido a su uso para la síntesis de heroína mediante la diacetilación de morfina , el anhídrido acético figura como precursor de la Lista II de la DEA de EE. UU. y está restringido en muchos otros países. [22] [23]

Seguridad

El anhídrido acético es un líquido irritante y combustible; Es altamente corrosivo para la piel y cualquier contacto directo provocará quemaduras graves. Debido a su reactividad con el agua y el alcohol, se prefiere la espuma o el dióxido de carbono para la extinción de incendios. [24] El vapor de anhídrido acético es nocivo. [25]

Referencias

  1. ^ abcd Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "#0003". Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  2. ^ John Rumble (18 de junio de 2018). Manual CRC de Química y Física (99ª ed.). Prensa CRC. págs. 5–3. ISBN 978-1138561632.
  3. ^ "Anhídrido acético". Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud (IDLH) . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  4. ^ Seidel, RW; Goddard, R.; Nöthling, N.; Lehmann, CW (2016), "Anhídrido acético a 100 K: la primera determinación de la estructura cristalina", Acta Crystallographica Sección C , 72 (10): 753–757, doi :10.1107/S2053229616015047, PMID  27703123.
  5. ^ Wu, Guang; Van Alsenoy, C.; Geise, HJ; Sluyts, E.; Van Der Veken, BJ; Shishkov, IF; Khristenko (2000), "Anhídrido acético en fase gaseosa, estudiado mediante difracción de electrones y espectroscopia infrarroja, complementado con cálculos ab initio de geometrías y campos de fuerza", The Journal of Physical Chemistry A , 104 (7): 1576–1587, Bibcode :2000JPCA..104.1576W, doi :10.1021/jp993131z.
  6. ^ Charles Gerhardt (1852) “Recherches sur les acides organiques anhydres” (Investigaciones sobre los anhídridos de ácidos orgánicos), Comptes rendus …, 34  : 755-758.
  7. ^ Zoeller, JR; Ágreda, VH; Cocinero, SL; Lafferty, Países Bajos; Polichnowski, SW; Pond, DM (1992), "Proceso de anhídrido acético de Eastman Chemical Company", Catal. Hoy , 13 (1): 73–91, doi :10.1016/0920-5861(92)80188-S
  8. ^ Arpe, Hans-Jürgen (11 de enero de 2007), Industrielle organische Chemie: Bedeutende vor- und Zwischenprodukte (6ª ed.), Weinheim: Wiley-VCH, págs. 200-1, ISBN 978-3-527-31540-6[ enlace muerto permanente ] .
  9. ^ Hitos en la historia de WACKER, Wacker Chemie AG , consultado el 27 de agosto de 2009.
  10. ^ "Anhídridos ácidos", Understanding Chemistry , consultado el 25 de marzo de 2006..
  11. ^ Shakhashiri, Bassam Z., "Ácido acético y anhídrido acético", La ciencia es divertida… , Departamento de Química, Universidad de Wisconsin, archivado desde el original el 3 de marzo de 2006 , consultado el 25 de marzo de 2006.
  12. ^ Macor, Juan; Sampognaro, Anthony J.; Verhoest, Patrick R.; Mack, Robert A. (2000). "Acetato de (R)-(+)-2-hidroxi-1,2,2-trifeniletilo". Síntesis orgánicas . 77 : 45. doi : 10.15227/orgsyn.077.0045; Volúmenes recopilados , vol. 10, pág. 464.
  13. ^ Roger Adams y CR Noller "p-bromoacetofenona" Org. Sintetizador. 1925, vol. 5, pág. 17. doi :10.15227/orgsyn.005.0017
  14. ^ Taber, Douglass F., Cromatografía en columna: preparación de acetilferoceno, Departamento de Química y Bioquímica, Universidad de Delaware, archivado desde el original el 2 de mayo de 2009 , consultado el 27 de agosto de 2009..
  15. ^ BH Nicolet y JA Bender "Anhídrido 3-nitroftálico" Org. Sintetizador. 1927, vol. 7, 74. doi :10.15227/orgsyn.007.0074
  16. ^ RT Bertz "Diacetato de furfurilo" Org. Sintetizador. 1953, 33, 39. doi :10.15227/orgsyn.033.0039
  17. ^ G. Roscher "Vinyl Esters" en la Enciclopedia de tecnología química de Ullmann , 2007 John Wiley & Sons: Nueva York. doi :10.1002/14356007.a27_419
  18. ^ Anhídrido acético: preguntas frecuentes (PDF) , British Petroleum, archivado desde el original (PDF) el 11 de octubre de 2007 , consultado el 3 de mayo de 2006.
  19. ^ Anhídrido acético: Hoja de datos de seguridad del material (PDF) (PDF) , Celanese, archivado desde el original (PDF) el 27 de septiembre de 2007 , consultado el 3 de mayo de 2006.
  20. ^ Anhídrido acético (PDF) , Informe de evaluación inicial de los PEID, Ginebra: Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, p. 5[ enlace muerto ]
  21. ^ Tullo, Alejandro (6 de agosto de 2012). "Hacer que la madera dure para siempre con la acetilación". Noticias de Química e Ingeniería . No. 32. Sociedad Química Estadounidense. ISSN  0009-2347 . Consultado el 17 de septiembre de 2022 .
  22. ^ "§ 1310.02 - Sustancias cubiertas". e-CFR . 2022-02-15. Archivado desde el original el 15 de febrero de 2022.
  23. ^ La ONU intercepta heroína química de los talibanes en una rara victoria afgana, Bloomberg , archivado desde el original el 22 de octubre de 2012 , consultado el 7 de octubre de 2008.
  24. ^ "Hojas de datos". Centro Internacional de Información sobre Seguridad y Salud en el Trabajo . Consultado el 13 de abril de 2006 .
  25. ^ "NIOSH". Guía de bolsillo sobre peligros químicos . Archivado desde el original el 22 de abril de 2006 . Consultado el 13 de abril de 2006 .

enlaces externos