O anidridos São compostos químicos que se originam da união de duas moléculas por meio da liberação de água. Assim, poderia ser visto como uma desidratação das substâncias iniciais; embora não seja exatamente verdade.
Na química orgânica e inorgânica, é feita menção a eles, e em ambos os ramos sua compreensão difere em grau apreciável. Por exemplo, na química inorgânica, os óxidos básicos e ácidos são considerados os anidridos de seus hidróxidos e ácidos, respectivamente, uma vez que os primeiros reagem com a água para formar os últimos..
Aqui, pode surgir confusão entre os termos 'anidro' e 'anidrido'. Geralmente, anidro refere-se a um composto ao qual foi desidratado sem alterações em sua natureza química (não há reação); enquanto com um anidrido, há uma mudança química, refletida na estrutura molecular.
Se os hidróxidos e ácidos forem comparados com seus correspondentes óxidos (ou anidridos), verá que houve uma reação. Por outro lado, alguns óxidos ou sais podem ser hidratados, perdem água e permanecem os mesmos compostos; mas, sem água, ou seja, anidro.
Em química orgânica, por outro lado, o que se entende por anidrido é a definição inicial. Por exemplo, um dos anidridos mais conhecidos são aqueles derivados de ácidos carboxílicos (imagem superior). Estes consistem na união de dois grupos acil (-RCO) através de um átomo de oxigênio.
Em sua estrutura geral é indicado R1 para um grupo acil, e Rdois para o segundo grupo acil. Porque R1 e Rdois eles são diferentes, eles vêm de diferentes ácidos carboxílicos e, portanto, é um anidrido de ácido assimétrico. Quando ambos os substituintes R (sejam eles aromáticos ou não) são iguais, nesse caso falamos de um anidrido de ácido simétrico.
Quando dois ácidos carboxílicos se ligam para formar o anidrido, a água pode ou não se formar, assim como outros compostos. Tudo vai depender da estrutura desses ácidos.
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As propriedades dos anidridos dependerão de quais deles você está se referindo. Quase todos eles têm em comum o fato de reagirem com a água. No entanto, para os chamados anidridos básicos em inorgânicos, na verdade vários deles são até insolúveis em água (MgO), então esta declaração se concentrará nos anidridos de ácidos carboxílicos.
Os pontos de fusão e ebulição recaem sobre a estrutura molecular e as interações intermoleculares para o (RCO)doisOu, sendo esta a fórmula química geral desses compostos orgânicos.
Se a massa molecular de (RCO)doisOu é baixo, provavelmente um líquido incolor à temperatura e pressão ambiente. Por exemplo, anidrido acético (ou anidrido etanóico), (CH3CO)doisOu seja, é um líquido e o de maior importância industrial, sendo sua produção muito vasta..
A reação entre o anidrido acético e a água é representada pela seguinte equação química:
(CH3CO)doisO + HdoisO => 2CH3COOH
Observe que, quando a molécula de água é adicionada, duas moléculas de ácido acético são liberadas. A reação reversa, no entanto, não pode ocorrer para o ácido acético:
2CH3COOH => (CH3CO)doisO + HdoisO (não ocorre)
É necessário recorrer a outra rota sintética. Os ácidos dicarboxílicos, por outro lado, podem fazê-lo por aquecimento; mas será explicado na próxima seção.
Uma das reações mais simples dos anidridos é sua hidrólise, que acaba de ser demonstrada para o anidrido acético. Além deste exemplo, existe o do anidrido de ácido sulfúrico:
HdoisSdoisOU7 + HdoisOU <=> 2hdoisSW4
Aqui você tem um anidrido de ácido inorgânico. Observe que para o HdoisSdoisOU7 (também chamado de ácido dissulfúrico), a reação é reversível, portanto, o aquecimento HdoisSW4 concentrado dá origem à formação de seu anidrido. Se, por outro lado, for uma solução diluída de HdoisSW4, SO é lançado3, anidrido sulfúrico.
Os anidridos ácidos reagem com álcoois, com piridina no meio, para dar um éster e um ácido carboxílico. Por exemplo, considere a reação entre o anidrido acético e o etanol:
(CH3CO)doisO + CH3CHdoisOH => CH3COdoisCHdoisCH3 + CH3COOH
Formando assim o etanoato de éster etílico, CH3COdoisCHdoisCH3, e ácido etanóico (ácido acético).
Na prática, o que ocorre é a substituição do hidrogênio do grupo hidroxila, por um grupo acila:
R1-OH => R1-OCORdois
No caso de (CH3CO)doisOu, seu grupo acil é -COCH3. Portanto, diz-se que o grupo OH está sofrendo acilação. No entanto, acilação e esterificação não são conceitos intercambiáveis; a acilação pode ocorrer diretamente em um anel aromático, conhecida como acilação de Friedel-Crafts.
Assim, os álcoois na presença de anidridos de ácido são esterificados por acilação.
Por outro lado, apenas um dos dois grupos acila reage com o álcool, o outro fica com o hidrogênio, formando um ácido carboxílico; isso para o caso de (CH3CO)doisOu, é ácido etanóico.
Os anidridos ácidos reagem com a amônia ou aminas (primárias e secundárias) para dar origem às amidas. A reação é muito semelhante à esterificação que acabamos de descrever, mas a ROH é substituída por uma amina; por exemplo, uma amina secundária, RdoisNH.
Novamente, a reação entre (CH3CO)doisO e dietilamina, EtdoisNH:
(CH3CO)doisO + 2EtdoisNH => CH3CONEtdois + CH3COO- +NHdoisEtdois
E dietilacetamida, CH3CONEtdois, e um sal carboxilado de amônio, CH3COO- +NHdoisEtdois.
Embora a equação possa parecer um pouco difícil de entender, basta olhar como o grupo -COCH3 substitua o H de um EtdoisNH para formar a amida:
EtdoisNH => EtdoisNCOCH3
Em vez de amidação, a reação ainda é acilação. Tudo se resume nessa palavra; desta vez, a amina sofre acilação e não o álcool.
Os anidridos inorgânicos são formados pela reação do elemento com o oxigênio. Assim, se o elemento for metálico, forma-se um óxido metálico ou anidrido básico; e se for não metálico, um óxido não metálico ou anidrido ácido é formado.
Para anidridos orgânicos, a reação é diferente. Dois ácidos carboxílicos não podem se juntar diretamente para liberar água e formar anidrido de ácido; é necessária a participação de um composto ainda não citado: cloreto de acila, RCOCl.
O ácido carboxílico reage com o cloreto de acila, produzindo o respectivo anidrido e cloreto de hidrogênio:
R1COCl + RdoisCOOH => (R1CO) OU (CORdois) + HCl
CH3COCl + CH3COOH => (CH3CO)doisO + HCl
A CH3 vem do grupo acetil, CH3CO-, e o outro já está presente no ácido acético. A escolha de um cloreto de acila específico, bem como do ácido carboxílico, pode levar à síntese de um anidrido de ácido simétrico ou assimétrico.
Ao contrário de outros ácidos carboxílicos que requerem um cloreto de acila, os ácidos dicarboxílicos podem se condensar em seu anidrido correspondente. Para isso, é necessário aquecê-los para promover a liberação de HdoisO. Por exemplo, a formação de anidrido ftálico a partir de ácido ftálico é mostrada.
Observe como o anel pentagonal é completado, e o oxigênio que une os dois grupos C = O é parte dele; este é um anidrido cíclico. Da mesma forma, pode ser apreciado que o anidrido ftálico é um anidrido simétrico, uma vez que ambos R1 como Rdois são idênticos: um anel aromático.
Nem todos os ácidos dicarboxílicos são capazes de formar seu anidrido, pois quando seus grupos COOH são amplamente separados, eles são forçados a completar anéis cada vez maiores. O maior anel que pode ser formado é um hexagonal, maior do que aquele em que a reação não ocorre.
Como são chamados os anidridos? Deixando de lado os inorgânicos, pertinentes às questões de óxidos, os nomes dos anidridos orgânicos explicados até agora dependem da identidade de R1 e Rdois; isto é, de seus grupos acil.
Se os dois Rs forem iguais, simplesmente substitua a palavra 'ácido' por 'anidrido' no respectivo nome do ácido carboxílico. E se, ao contrário, os dois Rs forem diferentes, eles serão nomeados em ordem alfabética. Portanto, para saber como chamá-lo, você deve primeiro ver se é um anidrido de ácido simétrico ou assimétrico.
O CH3CO)doisO é simétrico, uma vez que R1= Rdois = CH3. É derivado do ácido acético ou etanóico, daí seu nome, seguindo a explicação anterior: anidrido acético ou etanóico. O mesmo acontece com o anidrido ftálico que acabamos de mencionar.
Suponha que temos o seguinte anidrido:
CH3CO (O) COCHdoisCHdoisCHdoisCHdoisCHdoisCH3
O grupo acetil à esquerda vem do ácido acético e o da direita vem do ácido heptanóico. Para nomear este anidrido, você deve nomear seus grupos R em ordem alfabética. Então, seu nome é: anidrido acético heptanóico.
Os anidridos inorgânicos têm aplicações infinitas, desde a síntese e formulação de materiais, cerâmicas, catalisadores, cimentos, eletrodos, fertilizantes, etc., até como revestimento da crosta terrestre com seus milhares de minerais de ferro e alumínio e dióxido de carbono exalado por organismos vivos.
Eles representam a fonte de partida, o ponto onde muitos compostos usados em sínteses inorgânicas são derivados. Um dos anidridos mais importantes é o dióxido de carbono, COdois. É, junto com a água, essencial para a fotossíntese. E no nível industrial, o SO3 É essencial, uma vez que a partir dele o ácido sulfúrico requerido é obtido.
Talvez o anidrido com mais aplicações e por possuir (enquanto houver vida) seja o do ácido fosfórico: o trifosfato de adenosina, mais conhecido como ATP, presente no DNA e "moeda energética" do metabolismo..
Os anidridos ácidos reagem por meio da acilação, seja em um álcool, formando um éster, uma amina, dando origem a uma amida ou um anel aromático.
Existem milhões de cada um desses compostos e centenas de milhares de opções de ácido carboxílico para fazer um anidrido; portanto, as possibilidades sintéticas crescem dramaticamente.
Assim, uma das principais aplicações é incorporar um grupo acila a um composto, substituindo um dos átomos ou grupos de sua estrutura..
Cada anidrido separado tem suas próprias aplicações, mas em termos gerais, todos reagem de maneira semelhante. Por esse motivo, esses tipos de compostos são usados para modificar estruturas poliméricas, criando novos polímeros; ou seja, copolímeros, resinas, revestimentos, etc..
Por exemplo, o anidrido acético é usado para acetilar todos os grupos OH na celulose (imagem inferior). Com isso, cada H do OH é substituído por um grupo acetil, COCH3.
Desta forma, o polímero de acetato de celulose é obtido. A mesma reação pode ser delineada com outras estruturas poliméricas com grupos NHdois, também suscetível a acilação.
Essas reações de acilação também são úteis para a síntese de drogas, como a aspirina (ácido acetilsalicílico).
Alguns outros exemplos de anidridos orgânicos são mostrados para terminar. Embora nenhuma menção seja feita a eles, os átomos de oxigênio podem ser substituídos por enxofre, dando enxofre ou mesmo anidridos de fósforo..
-C6H5CO (O) COC6H5: anidrido benzóico. Grupo C6H5 representa um anel de benzeno. Sua hidrólise produz dois ácidos benzóicos.
-HCO (O) COH: anidrido fórmico. Sua hidrólise produz dois ácidos fórmicos.
- C6H5CO (O) COCHdoisCH3: anidrido propanóico benzóico. Sua hidrólise produz ácidos benzóico e propanóico.
-C6HonzeCO (O) COC6Honze: anidrido ciclohexanocarboxílico. Ao contrário dos anéis aromáticos, estes são saturados, sem ligações duplas.
-CH3CHdoisCHdoisCO (O) COCHdoisCH3: anidrido butanóico propanóico.
Aqui você tem outro cíclico, derivado do ácido succínico, um ácido dicarboxílico. Observe como os três átomos de oxigênio revelam a natureza química deste tipo de composto.
O anidrido maleico é muito semelhante ao anidrido succínico, com a diferença de que existe uma dupla ligação entre os carbonos que formam a base do pentágono..
E, finalmente, o anidrido do ácido glutárico é mostrado. Este se distingue estruturalmente de todos os outros por consistir em um anel hexagonal. Novamente, os três átomos de oxigênio se destacam na estrutura.
Outros anidridos, mais complexos, sempre podem ser evidenciados pelos três átomos de oxigênio muito próximos uns dos outros.
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