anhídrido acético

El anhídrido acético , o anhídrido etanoico , es el compuesto químico con la fórmula (CH₃CO ₎ ₂O _. Comúnmente abreviado como _Ac₂O , es uno de los anhídridos más simples de un ácido carboxílico y se utiliza ampliamente en la producción de acetato de celulosa y heroína , así como reactivo en síntesis orgánica . Es un líquido incoloro con un fuerte olor a ácido acético , que se forma por su reacción con la humedad del aire.

El anhídrido acético, como la mayoría de los anhídridos de ácidos orgánicos , es una molécula flexible con una estructura no planar. Las distancias C=O y CO son de 1,19 y 1,39 Å. ^{[ 4 ]} El enlace del sistema pi a través del oxígeno central ofrece una estabilización por resonancia muy débil en comparación con la repulsión dipolo-dipolo entre los dos oxígenos carbonílicos . Las barreras energéticas para la rotación del enlace entre cada una de las conformaciones aplanares óptimas son bastante bajas. ^{[ 5 ]}

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 benzoílo . ^{[ 6 ]}

El anhídrido acético se produce por carbonilación del 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 . La carbonilación del yoduro de metilo produce yoduro de acetilo , que reacciona con la fuente de acetato para dar el anhídrido deseado. Se emplea cloruro de rodio en presencia de yoduro de litio como catalizador. Dado que el anhídrido acético no es estable en agua, la conversión se lleva a cabo en condiciones anhidras.

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

H2C = C=O + _CH3COOH → ( _{CH3CO ) 2O}

(Δ H = −63 kJ/mol)

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

También es posible crear anhídrido acético mediante la tosilación del ácido acético en laboratorios, aunque debido a su ineficiencia y a que el anhídrido acético es muy barato, no se utiliza ampliamente. El proceso se puede realizar de la siguiente manera:

${\displaystyle {C_{6}H_{4}CH_{3}SO_{2}Cl{\text{ (TsCl)}}+CH_{3}COOH\longrightarrow CH_{3}COOSO_{2}C_{6}H_{4}CH_{3}{\text{ (Tosilato de acetilo)}}+HCl}}$

Aquí, el cloruro de tosilo (TsCl), también conocido como cloruro de p-toluenosulfonilo o cloruro de 4-toluenosulfonilo, reacciona con ácido acético o ácido etanoico para formar un anhídrido mixto (AcOTs o TsOAc), que es inestable y reacciona con otra molécula de ácido acético a través de SN2 _para formar anhídrido acético:

${\displaystyle AcOTs{\text{ (Tosilato de acetilo)}}+CH_{3}COOH\rightleftharpoons (CH_{3}CO)_{2}O{\text{ }}+TsOH}$

Debido a que el TsOH es un ácido fuerte, podría separar la molécula de anhídrido acético y perturbar la tracción, por lo que es reversible. Aquí, Ac significa el grupo etanoilo o acetilo y Ts significa tosil o 4-toluenosulfonilo. Para solucionar el problema, necesitamos una base; sin embargo, no podemos usar iones hidróxido u óxido, ya que podrían reaccionar y crear agua, que también puede descomponer el anhídrido acético en 2 moléculas de ácido acético, por lo que debemos usar algo que no produzca agua pero que absorba iones hidrógeno o protones, y para eso podemos usar trietilamina o acetato de potasio (o acetato de sodio) para aumentar el rendimiento, y dado que el agua puede descomponer el anhídrido acético y el aire tiene humedad que puede perturbar la reacción, aunque no mucho, se recomienda hacerla en vacío o en una atmósfera inerte de N₂ _o argón y en condiciones anhidras como en THF. Luego, debemos filtrarlo. Primero, se puede lavar con disolventes como el hexano para disolver el anhídrido acético y dejar las sales polares en el disolvente polar, mientras que el anhídrido acético queda disuelto en el hexano. Posteriormente, se puede realizar una destilación para separar el anhídrido acético, el agua y el hexano. También se puede utilizar la destilación fraccionada para separarlos según su punto de ebullición.

Debido a su bajo coste, el anhídrido acético se suele comprar, no preparar, para su uso en laboratorios de investigación.

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

Como lo indica su química orgánica, el anhídrido acético se utiliza principalmente para acetilaciones que dan lugar a materiales de importancia comercial. Su principal aplicación es la conversión de celulosa en acetato de celulosa , un componente de películas fotográficas y otros materiales recubiertos, y que 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 . ^{[ 22 ]} También se utiliza como agente modificador activo mediante impregnación en autoclave y posterior acetilación para obtener madera duradera y resistente. ^{[ 23 ]}

El anhídrido acético se utiliza comúnmente para la producción de almidones modificados (E1414, E1420, E1422).

Debido a su uso para la síntesis de heroína mediante la diacetilación de la morfina , el anhídrido acético figura como precursor en la Lista II de la DEA de EE. UU. y está restringido en muchos otros países. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

El anhídrido acético es un líquido irritante e inflamable; es altamente corrosivo para la piel y cualquier contacto directo provoca quemaduras. Debido a su reactividad con el agua y el alcohol, se prefiere la espuma o el dióxido de carbono para la extinción de incendios. ^{[ 26 ]}

• ICSC 0209
• Guía de bolsillo del NIOSH sobre riesgos químicos