- Sifat anhidrida
- Reaksi kimia
- Hidrolisis
- Esterifikasi
- Amidation
- Bagaimana anhidrida terbentuk?
- Anhidrida siklik
- Tata nama
- Aplikasi
- Anhidrida organik
- Contoh
- Anhidrida suksinat
- Anhidrida glutarat
- Referensi
The anhidrida adalah senyawa kimia yang berasal dari penyatuan dua molekul dengan melepaskan air. Jadi, ini bisa dilihat sebagai dehidrasi zat awal; meskipun itu tidak sepenuhnya benar.
Dalam kimia organik dan anorganik, mereka disebutkan, dan di kedua cabang pemahaman mereka berbeda-beda sampai taraf tertentu. Misalnya, dalam kimia anorganik, oksida basa dan asam masing-masing dianggap sebagai anhidrida hidroksida dan asam, karena asam oksida bereaksi dengan air untuk membentuk asam oksida.
Struktur umum anhidrida. Sumber: DrEmmettBrownie, dari Wikimedia Commons
Di sini, kebingungan bisa muncul antara istilah 'anhydrous' dan 'anhydride'. Umumnya, anhydrous mengacu pada senyawa yang telah mengalami dehidrasi tanpa perubahan sifat kimianya (tidak ada reaksi); sedangkan dengan anhidrida, terjadi perubahan kimiawi yang tercermin dalam struktur molekul.
Jika hidroksida dan asam dibandingkan dengan oksida (atau anhidrida) yang sesuai, maka akan terlihat adanya reaksi. Sebaliknya, beberapa oksida atau garam dapat terhidrasi, kehilangan air, dan tetap senyawa yang sama; tapi, tanpa air, itu anhidrat.
Sebaliknya, dalam kimia organik, yang dimaksud dengan anhidrida adalah definisi awal. Misalnya, salah satu anhidrida paling terkenal adalah yang berasal dari asam karboksilat (gambar atas). Ini terdiri dari penyatuan dua gugus asil (-RCO) melalui atom oksigen.
Dalam struktur umum, R 1 diindikasikan untuk satu kelompok asil, dan R 2 untuk kelompok asil kedua. Karena R 1 dan R 2 yang berbeda, mereka berasal dari asam karboksilat yang berbeda dan hal ini kemudian anhidrida asam asimetris. Jika kedua substituen R (aromatik atau tidak) sama, dalam hal ini disebut sebagai asam anhidrida simetris.
Ketika dua asam karboksilat berikatan untuk membentuk anhidrida, air bisa terbentuk atau tidak, serta senyawa lainnya. Semuanya akan bergantung pada struktur asam-asam ini.
Sifat anhidrida
Sifat anhidrida akan bergantung pada yang mana yang Anda maksud. Kebanyakan dari mereka memiliki kesamaan yaitu bereaksi dengan air. Akan tetapi, untuk anhidrida basa anorganik, sebenarnya beberapa di antaranya bahkan tidak larut dalam air (MgO), jadi pernyataan ini akan difokuskan pada anhidrida asam karboksilat.
Titik leleh dan titik didih terletak pada struktur molekul dan pada interaksi antarmolekul untuk (RCO) 2 O, ini adalah rumus kimia umum dari senyawa organik ini.
Jika massa molekul (RCO) 2 O rendah, kemungkinan cairan tersebut tidak berwarna pada suhu dan tekanan kamar. Misalnya, asetat anhidrida (atau anhidrida etanoat), (CH 3 CO) 2 O, adalah cairan dan salah satu kepentingan industri terbesar, produksinya sangat besar.
Reaksi antara anhidrida asetat dan air diwakili oleh persamaan kimia berikut:
(CH 3 CO) 2 O + H 2 O => 2CH 3 COOH
Perhatikan bahwa ketika molekul air ditambahkan, dua molekul asam asetat dilepaskan. Reaksi sebaliknya, bagaimanapun, tidak dapat terjadi untuk asam asetat:
2CH 3 COOH => (CH 3 CO) 2 O + H 2 O (Tidak terjadi)
Anda perlu menggunakan rute sintetis lain. Sebaliknya, asam dikarboksilat dapat melakukannya dengan pemanasan; tetapi itu akan dijelaskan di bagian selanjutnya.
Reaksi kimia
Hidrolisis
Salah satu reaksi anhidrida yang paling sederhana adalah hidrolisisnya, yang baru saja ditunjukkan untuk anhidrida asetat. Selain contoh ini, ada asam sulfat anhidrida:
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
Di sini Anda memiliki anhidrida asam anorganik. Perhatikan bahwa untuk H 2 S 2 O 7 (juga disebut asam disulfuric), reaksinya dapat dibalik, sehingga pemanasan H 2 SO 4 yang pekat menimbulkan pembentukan anhidrida. Sebaliknya, jika larutan encer H 2 SO 4 , SO 3 , sulfat anhidrida , dilepaskan .
Esterifikasi
Anhidrida asam bereaksi dengan alkohol, dengan piridin di antaranya, menghasilkan ester dan asam karboksilat. Misalnya, perhatikan reaksi antara asetat anhidrida dan etanol:
(CH 3 CO) 2 O + CH 3 CH 2 OH => CH 3 CO 2 CH 2 CH 3 + CH 3 COOH
Sehingga membentuk ester etil etanoat, CH 3 CO 2 CH 2 CH 3 , dan asam etanoat (asam asetat).
Secara praktis, yang terjadi adalah substitusi hidrogen dari gugus hidroksil, dengan gugus asil:
R 1 -OH => R 1 -OCOR 2
Dalam kasus (CH 3 CO) 2 O, gugus asilnya adalah -COCH 3 . Oleh karena itu, gugus OH dikatakan mengalami asilasi. Namun, asilasi dan esterifikasi bukanlah konsep yang dapat dipertukarkan; asilasi dapat terjadi langsung pada cincin aromatik, yang dikenal sebagai asilasi Friedel-Crafts.
Jadi, alkohol dengan adanya anhidrida asam diesterifikasi dengan asilasi.
Di sisi lain, hanya satu dari dua gugus asil yang bereaksi dengan alkohol, yang lainnya tetap dengan hidrogen, membentuk asam karboksilat; bahwa untuk kasus (CH 3 CO) 2 O, itu adalah asam etanoat.
Amidation
Anhidrida asam bereaksi dengan amonia atau amina (primer dan sekunder) menghasilkan amida. Reaksinya sangat mirip dengan esterifikasi yang baru saja dijelaskan, tetapi ROH digantikan oleh amina; misalnya, amina sekunder, R 2 NH.
Sekali lagi, reaksi antara (CH 3 CO) 2 O dan dietilamina, Et 2 NH dipertimbangkan:
(CH 3 CO) 2 O + 2Et 2 NH => CH 3 CONEt 2 + CH 3 COO - + NH 2 Et 2
Dan dietilasetamida, CH 3 CONEt 2 , dan garam amonium karboksilasi, CH 3 COO - + NH 2 Et 2 terbentuk .
Meskipun persamaan tersebut mungkin tampak agak sulit untuk dipahami, cukup mengamati bagaimana gugus –COCH 3 menggantikan H dari Et 2 NH untuk membentuk amida:
Et 2 NH => Et 2 NCOCH 3
Alih-alih midasi, reaksinya masih asilasi. Semuanya diringkas dalam kata itu; kali ini, amina mengalami asilasi dan bukan alkohol.
Bagaimana anhidrida terbentuk?
Anhidrida anorganik dibentuk dengan mereaksikan unsur dengan oksigen. Jadi, jika unsurnya adalah logam, oksida logam atau anhidrida basa akan terbentuk; dan jika bukan logam, oksida non-logam atau anhidrida asam akan terbentuk.
Untuk anhidrida organik, reaksinya berbeda. Dua asam karboksilat tidak dapat bergabung secara langsung untuk melepaskan air dan membentuk anhidrida asam; partisipasi suatu senyawa yang belum disebutkan masih diperlukan: asil klorida, RCOCl.
Asam karboksilat bereaksi dengan asil klorida, menghasilkan masing-masing anhidrida dan hidrogen klorida:
R 1 COCl + R 2 COOH => (R 1 CO) O (COR 2 ) + HCl
CH 3 COCl + CH 3 COOH => (CH 3 CO) 2 O + HCl
Satu CH 3 berasal dari gugus asetil, CH 3 CO–, dan yang lainnya sudah ada dalam asam asetat. Pilihan asil klorida tertentu, serta asam karboksilat, dapat mengarah pada sintesis anhidrida asam simetris atau asimetris.
Anhidrida siklik
Berbeda dengan asam karboksilat lain yang membutuhkan asil klorida, asam dikarboksilat dapat mengembun menjadi anhidrida yang sesuai. Untuk melakukan ini, mereka perlu dipanaskan untuk mendorong pelepasan H 2 O. Misalnya, pembentukan ftalat anhidrida dari asam ftalat ditunjukkan.
Pembentukan phthalic anhydride. Sumber: Jü, dari Wikimedia Commons
Perhatikan bagaimana cincin pentagonal diselesaikan, dan oksigen yang bergabung dengan kedua kelompok C = O adalah bagian darinya; ini adalah anhidrida siklik. Selain itu, dapat dipahami bahwa ftalat anhidrida adalah anhidrida simetris, karena keduanya R 1 dan R 2 adalah identik: cincin aromatik.
Tidak semua asam dikarboksilat mampu membentuk anhidrida, karena ketika gugus COOH-nya terpisah jauh, mereka dipaksa untuk menyelesaikan cincin yang semakin besar. Cincin terbesar yang dapat terbentuk adalah cincin heksagonal, lebih besar dari itu reaksi tidak berlangsung.
Tata nama
Bagaimana anhidrida dinamai? Mengesampingkan anorganik, yang berkaitan dengan masalah oksida, nama-nama anhidrida organik yang dijelaskan sejauh ini bergantung pada identitas R 1 dan R 2 ; yaitu, dari gugus asilnya.
Jika kedua R sama, cukup ganti kata 'asam' dengan 'anhidrida' di masing-masing nama asam karboksilat. Dan jika, sebaliknya, kedua R itu berbeda, keduanya dinamai menurut urutan abjad. Oleh karena itu, untuk mengetahui apa yang menyebutnya, Anda harus terlebih dahulu melihat apakah itu anhidrida asam simetris atau asimetris.
(CH 3 CO) 2 O simetris, karena R 1 = R 2 = CH 3 . Ini berasal dari asam asetat atau etanoat, demikian namanya, mengikuti penjelasan sebelumnya: anhidrida asetat atau etanoat. Hal yang sama juga terjadi pada phthalic anhydride yang baru saja disebutkan.
Misalkan kita memiliki anhidrida berikut:
CH 3 CO (O) COCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3
Gugus asetil di sebelah kiri berasal dari asam asetat, dan di sebelah kanan berasal dari asam heptanoat. Untuk menamai anhidrida ini, Anda harus memberi nama grup R dalam urutan abjad. Jadi, namanya adalah: heptanoic acetic anhydride.
Aplikasi
Anhidrida anorganik memiliki segudang kegunaan, mulai dari sintesis dan formulasi material, keramik, katalis, semen, elektroda, pupuk, dll., Hingga sebagai pelapis kerak bumi dengan ribuan mineral besi dan aluminiumnya, serta dioksida. karbon yang dihembuskan oleh organisme hidup.
Mereka mewakili sumber awal, titik di mana banyak senyawa yang digunakan dalam sintesis anorganik diturunkan. Salah satu anhidrida terpenting adalah karbon dioksida, CO 2 . Ini, bersama dengan air, penting untuk fotosintesis. Dan di tingkat industri, SO 3 sangat penting karena asam sulfat yang diminta diperoleh darinya.
Mungkin anhidrida dengan aplikasi terbanyak dan untuk dimiliki (selama ada kehidupan) adalah salah satu dari asam fosfat: adenosin trifosfat, lebih dikenal sebagai ATP, hadir dalam DNA dan "mata uang energi" metabolisme.
Anhidrida organik
Anhidrida asam bereaksi melalui asilasi, baik menjadi alkohol, membentuk ester, amina, menimbulkan amida, atau cincin aromatik.
Ada jutaan dari masing-masing senyawa ini, dan ratusan ribu pilihan asam karboksilat untuk membuat anhidrida; oleh karena itu, kemungkinan sintetis tumbuh secara dramatis.
Jadi, salah satu aplikasi utamanya adalah menggabungkan gugus asil ke dalam senyawa, menggantikan salah satu atom atau gugus strukturnya.
Setiap anhidrida terpisah memiliki aplikasinya sendiri, tetapi secara umum semuanya bereaksi dengan cara yang sama. Untuk alasan ini, jenis senyawa ini digunakan untuk memodifikasi struktur polimerik, membuat polimer baru; yaitu kopolimer, resin, pelapis, dll.
Misalnya, anhidrida asetat digunakan untuk mengasetilasi semua gugus OH selulosa (gambar bawah). Dengan ini, setiap H dari OH diganti dengan gugus asetil, COCH 3 .
Selulosa. Sumber: NEUROtiker, dari Wikimedia Commons
Dengan cara ini, polimer selulosa asetat diperoleh. Reaksi yang sama dapat diuraikan dengan struktur polimer lain dengan NH 2 kelompok , juga rentan terhadap asilasi.
Reaksi asilasi ini juga bermanfaat untuk sintesis obat-obatan, seperti aspirin ( asam asetilsalisilat ).
Contoh
Beberapa contoh anhidrida organik lainnya terbukti selesai. Meskipun tidak disebutkan akan dibuat, atom oksigen dapat diganti dengan belerang, menghasilkan belerang, atau bahkan fosfor anhidrida.
-C 6 H 5 CO (O) COC 6 H 5 : anhidrida benzoat. Grup C 6 H 5 mewakili cincin benzena. Hidrolisasinya menghasilkan dua asam benzoat.
-HCO (O) COH: anhidrida format. Hidrolisasinya menghasilkan dua asam format.
- C 6 H 5 CO (O) COCH 2 CH 3 : anhidrida propanoat benzoat. Hidrolisasinya menghasilkan asam benzoat dan propanoat.
-C 6 H 11 CO (O) COC 6 H 11 : anhidrida sikloheksanekarboksilat. Tidak seperti cincin aromatik, cincin ini jenuh, tanpa ikatan rangkap.
-CH 3 CH 2 CH 2 CO (O) COCH 2 CH 3 : propanoat butanoat anhidrida.
Anhidrida suksinat
Anhidrida suksinat. Sumber: Ninjatacoshell, dari Wikimedia Commons
Di sini Anda memiliki siklik lain, yang berasal dari asam suksinat, asam dikarboksilat. Perhatikan bagaimana tiga atom oksigen mengungkapkan sifat kimiawi senyawa jenis ini.
Anhidrida maleat sangat mirip dengan anhidrida suksinat, perbedaannya adalah terdapat ikatan rangkap antar karbon yang membentuk dasar segi lima.
Anhidrida glutarat
Anhidrida glutarat. Sumber: Choij, dari Wikimedia Commons
Dan akhirnya, asam glutarat anhidrida ditampilkan. Ini secara struktural berbeda dari yang lain dengan terdiri dari cincin heksagonal. Sekali lagi, tiga atom oksigen menonjol dalam strukturnya.
Anhidrida lain, yang lebih kompleks, selalu dapat dibuktikan dengan tiga atom oksigen yang sangat dekat satu sama lain.
Referensi
- Editor Encyclopaedia Britannica. (2019). Anhidrida. Enclyclopaedia Britannica. Diperoleh dari: britannica.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8 Januari 2019). Definisi Anhidrida Asam dalam Kimia. Diperoleh dari: thinkco.com
- Kimia LibreTexts. (sf). Anhidrida. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Kimia organik. Amina. ( Edisi ke 10. ). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Kimia organik. (Edisi keenam). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (Edisi ke-8). CENGAGE Learning.
- Morrison dan Boyd. (1987). Kimia organik. (Edisi kelima). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Wikipedia. (2019). Anhidrida asam organik. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org