Anhydride acétique

L'anhydride acétique ou anhydride éthanoïque est l'anhydride de l'acide acétique; il est obtenu en liant deux molécules d'acide acétique par condensation avec élimination d'eau (d'où le nom d'anhydride).

Anhydride acétique
formule semi-développée et représentation 3D de l'anhydride acétique
Identification
Nom UICPA	Anhydride éthanoïque
No CAS	108-24-7
No ECHA	100.003.241
No CE	203-564-8
SMILES	CC(=O)OC(=O)C PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1/C4H6O3/c1-3(5)7-4(2)6/h1-2H3
Apparence	liquide incolore, très mobile, d'odeur âcre[1].
Propriétés chimiques
Formule	C4H6O3  [Isomères]
Masse molaire[2]	102,088 6 ± 0,004 5 g/mol C 47,06 %, H 5,92 %, O 47,02 %,
Moment dipolaire	≈2,8 D [3]
Diamètre moléculaire	0,554 nm [4]
Propriétés physiques
T° fusion	−73 °C[1]
T° ébullition	139 °C[1]
Solubilité	120 g·l-1 (eau, 20 °C)[5], soluble dans l'éthanol l'acétone, le chloroforme, l'éther diéthylique, l'acétate d'éthyle et le DMSO
Paramètre de solubilité δ	21,1 MPa1/2 (25 °C)[6]; 22,1 J1/2·cm-3/2 (30 °C)[4]
Masse volumique	1,08 g·cm-3[1] équation[7] : ${\displaystyle \rho =0.86852/0.25187^{(1+(1-T/606)^{0.31172})}}$ Masse volumique du liquide en kmol·m-3 et température en kelvins, de 200,15 à 606 K. Valeurs calculées : 1,07508 g·cm-3 à 25 °C. T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 200,15 −73 11,643 1,18863 227,21 −45,94 11,34583 1,1583 240,74 −32,42 11,19453 1,14285 254,26 −18,89 11,04141 1,12722 267,79 −5,36 10,88637 1,11139 281,32 8,17 10,72926 1,09535 294,85 21,7 10,56995 1,07909 308,38 35,23 10,40828 1,06258 321,91 48,76 10,24405 1,04581 335,43 62,28 10,07707 1,02877 348,96 75,81 9,90711 1,01142 362,49 89,34 9,7339 0,99373 376,02 102,87 9,55714 0,97569 389,55 116,4 9,37648 0,95724 403,08 129,93 9,19152 0,93836 T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 416,6 143,45 9,00177 0,91899 430,13 156,98 8,80667 0,89907 443,66 170,51 8,60552 0,87854 457,19 184,04 8,39748 0,8573 470,72 197,57 8,18152 0,83525 484,25 211,1 7,95628 0,81226 497,77 224,62 7,72006 0,78814 511,3 238,15 7,47051 0,76266 524,83 251,68 7,20441 0,7355 538,36 265,21 6,91702 0,70616 551,89 278,74 6,60093 0,67389 565,42 292,27 6,24334 0,63738 578,94 305,79 5,81844 0,59401 592,47 319,32 5,25602 0,53659 606 332,85 3,448 0,35201
T° d'auto-inflammation	316 °C[1]
Point d’éclair	49 °C (coupelle fermée)[1]
Limites d’explosivité dans l’air	2,7–10,3 %vol[1]
Pression de vapeur saturante	5 hPa (20 °C) équation[7] : ${\displaystyle P_{vs}=exp(100.95+{\frac {-8873.2}{T}}+(-11.451)\times ln(T)+(6.1316E-6)\times T^{2})}$ Pression en pascals et température en kelvins, de 200,15 à 606 K. Valeurs calculées : 659,2 Pa à 25 °C. T (K) T (°C) P (Pa) 200,15 −73 0,022 227,21 −45,94 1,08 240,74 −32,42 5,22 254,26 −18,89 20,67 267,79 −5,36 69,51 281,32 8,17 203,59 294,85 21,7 530,21 308,38 35,23 1 248,65 321,91 48,76 2 696,5 335,43 62,28 5 402,1 348,96 75,81 10 138,2 362,49 89,34 17 970,92 376,02 102,87 30 299,2 389,55 116,4 48 881,26 403,08 129,93 75 847,13 T (K) T (°C) P (Pa) 416,6 143,45 113 697,92 430,13 156,98 165 294,64 443,66 170,51 233 840,29 457,19 184,04 322 859,44 470,72 197,57 436 179,57 484,25 211,1 577 917,83 497,77 224,62 752 476,38 511,3 238,15 964 548,72 524,83 251,68 1 219 138,54 538,36 265,21 1 521 592,4 551,89 278,74 1 877 646,8 565,42 292,27 2 293 490,27 578,94 305,79 2 775 840,9 592,47 319,32 3 332 039,82 606 332,85 3 970 200
Point critique	46,8 bar, 295,85 °C [8]
Thermochimie
Cp	équation[7] : ${\displaystyle C_{P}=(3.6600E4)+(511.00)\times T}$ Capacité thermique du liquide en J·kmol-1·K-1 et température en kelvins, de 250 à 350 K. Valeurs calculées : 188,955 J·mol-1·K-1 à 25 °C. T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 250 −23,15 164 350 1 610 256 −17,15 167 416 1 640 260 −13,15 169 460 1 660 263 −10,15 170 993 1 675 266 −7,15 172 526 1 690 270 −3,15 174 570 1 710 273 −0,15 176 103 1 725 276 2,85 177 636 1 740 280 6,85 179 680 1 760 283 9,85 181 213 1 775 286 12,85 182 746 1 790 290 16,85 184 790 1 810 293 19,85 186 323 1 825 296 22,85 187 856 1 840 300 26,85 189 900 1 860 T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 303 29,85 191 433 1 875 306 32,85 192 966 1 890 310 36,85 195 010 1 910 313 39,85 196 543 1 925 316 42,85 198 076 1 940 320 46,85 200 120 1 960 323 49,85 201 653 1 975 326 52,85 203 186 1 990 330 56,85 205 230 2 010 333 59,85 206 763 2 025 336 62,85 208 296 2 040 340 66,85 210 340 2 060 343 69,85 211 873 2 075 346 72,85 213 406 2 090 350 76,85 215 450 2 110 équation[9] : ${\displaystyle C_{P}=(9.500)+(3.4425E-1)\times T+(-8.6736E-5)\times T^{2}+(-7.6769E-8)\times T^{3}+(3.6721E-11)\times T^{4}}$ Capacité thermique du gaz en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 200 à 1 500 K. Valeurs calculées : 102,683 J·mol-1·K-1 à 25 °C. T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 200 −73,15 74 325 728 286 12,85 99 311 973 330 56,85 111 334 1 091 373 99,85 122 565 1 201 416 142,85 133 271 1 305 460 186,85 143 673 1 407 503 229,85 153 294 1 502 546 272,85 162 371 1 590 590 316,85 171 098 1 676 633 359,85 179 080 1 754 676 402,85 186 530 1 827 720 446,85 193 611 1 896 763 489,85 200 013 1 959 806 532,85 205 919 2 017 850 576,85 211 469 2 071 T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 893 619,85 216 431 2 120 936 662,85 220 961 2 164 980 706,85 225 180 2 206 1 023 749,85 228 925 2 242 1 066 792,85 232 331 2 276 1 110 836,85 235 503 2 307 1 153 879,85 238 339 2 335 1 196 922,85 240 954 2 360 1 240 966,85 243 451 2 385 1 283 1 009,85 245 766 2 407 1 326 1 052,85 248 009 2 429 1 370 1 096,85 250 287 2 452 1 413 1 139,85 252 554 2 474 1 456 1 182,85 254 925 2 497 1 500 1 226,85 257 524 2 523
Propriétés optiques
Indice de réfraction	${\displaystyle {\textit {n}}_{D}^{25}}$ 1,3904 [4]
Précautions
SGH[10]
Danger H226, H302, H314 et H332 H226 : Liquide et vapeurs inflammables H302 : Nocif en cas d'ingestion H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires H332 : Nocif par inhalation
SIMDUT[11]
B3, D1A, E, B3 : Liquide combustible point d'éclair = 49 °C coupelle fermée (méthode non rapportée) D1A : Matière très toxique ayant des effets immédiats graves létalité aiguë : CL50 inhalation/4 heures (rat) <1 500 ppm E : Matière corrosive Transport des marchandises dangereuses : classe 8 Divulgation à 1,0% selon la liste de divulgation des ingrédients
NFPA 704
2 3 1
Transport
83 1715 Code Kemler : 83 : matière corrosive ou présentant un degré mineur de corrosivité et inflammable (point d'éclair de 23 à 60 °C, valeurs limites comprises) Numéro ONU : 1715 : ANHYDRIDE ACÉTIQUE Classe : 8 Étiquette : 3 : Liquides inflammables
Écotoxicologie
DL50	1 780 mg·kg-1 (rat, oral)[5]
CL50	1 000 ppm/4H (rat, inhalation)[5]
Seuil de l’odorat	bas : 0,12 ppm haut : 0,36 ppm[12]
Composés apparentés
Autres composés	acide acétique
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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L'anhydride acétique dégage des vapeurs irritantes pour les muqueuses oculaires et respiratoires. Ses effets sur le corps humain sont principalement des brûlures cutanées dues à un contact avec la peau et des effets lacrymogènes dus aux gaz volatils. Il faut donc le manipuler avec du matériel de protection et sous une hotte qui aspire les gaz dangereux. Il s'hydrolyse facilement avec l'humidité de l'air et est inflammable.

Synthèse

La synthèse de l'anhydride acétique peut être menée selon trois processus^[1] :

via le cétène

L'acide acétique est craqué à haute température et sous vide :

CH₃COOH → CH₂=C=O + H₂O

cette réaction est catalysée par des esters de l'acide phosphorique comme le phosphate de triéthyle puis le cétène réagit sur l'acide acétique :

CH₂=C=O + CH₃COOH → (CH₃CO)₂O

Procédé Eastman

L’anhydride acétique est fabriqué industriellement par carbonylation de l’acétate de méthyle :

CH₃COOCH₃ + CO → (CH₃CO)₂O

cette réaction est catalysée avec du rhodium.

Procédé BP Chemicals

Il s'agit comme le procédé Eastman d'une insertion de CO dans l'acétate de méthyle mais un sel d'ammonium quaternaire est utilisé comme cocatalyseur pour produire un mélange d’acide acétique et d’anhydride acétique.

Applications

Rôle dans la synthèse de l'aspirine

L'anhydride acétique est utilisé pour faire la synthèse de l'acide acétylsalicylique, plus connu sous le nom d'aspirine en réagissant avec l'acide salicylique. La réaction à reflux est rapide et totale.

Rôle dans la synthèse du paracétamol

L'acylation du p-aminophénol avec de l'anhydride acétique permet d'obtenir du paracétamol.

Rôle dans la synthèse de l'acétate de cellulose

L'anhydride acétique est utilisé pour faire de l'acétate de cellulose par réaction avec la cellulose.

Rôle dans la synthèse de la vanilline

L'anhydre acétique est employé lors de la synthèse de la vanilline pour transformer l'isoeugénol en acétate d'isoeugénol. Cette réaction est une acétylation.

Autres

En raison de son utilisation pour la synthèse de l'héroïne par la diacétylation de la morphine, l'anhydride acétique est répertorié comme précurseur dans la liste DEA II des États-Unis et son usage est limité dans de nombreux autres pays^[13].