酸酐

此條目介紹的是有機酸的酸酐。關於無機酸酐，請見「酸性氧化物」。

酸酐^{[註 1]}（英語：Organic acid anhydride；法語：Anhydride d'acide），是具有兩個酰基鍵合於同一氧原子上的有機化合物。^[2]

酸酐通式

稱為「酐」的原因因為它是由兩個羧酸脫水而成。若兩側酰基由同種羧酸衍生而來則稱為對稱酸酐，分子式可表達為：(RC(O))₂O。對稱酸酐命名取決於相應羧酸命名，即詞綴「酸」改為「酸酐」。^[3] 因此(CH₃CO)₂O稱為：「乙酸酐」（或醋酸酐、醋酐）。混合酸酐（或不對稱酸酐）以兩側酰基分別對應的羧酸命名，如：甲酸乙酸酐。低級酸酐遇水水解，但高級酸酐不溶於水。

反應

參見：傅－克酰化反應

酸酐是活性酰基的主要來源，其相關反應與酰鹵之反應類似。當酸酐與含活潑氫的底物反應時，可得到等當量的酰化產物與羧酸副產物：

RC(O)OC(O)R + HY → RC(O)Y + RCO₂H

其中：HY可以是HOR（醇），HNR'₂=（氨，伯或仲胺），芳香環

酸酐跟格氏試劑反應與酸跟格氏試劑的反應類似，但反應時酸酐的一部分被浪費掉了，所以一般不用於製備反應。但二元酸的酸酐則不存在浪費的問題，可以與格氏試劑反應製備酮酸。

酸酐的親電性弱於酰鹵，且酸酐每次反應只可傳遞一分子酰基於底物，原子效率相對較低。乙酸酐價格低廉，使其仍作為酰化反應的常用試劑。

製備

酸酐在工業中可通過不同的方法合成。

• 乙酸酐主要通過乙酸甲酯的羰基化合成。^[4]
• 馬來酸酐在工業中主要通過苯或丁烷的氧化反應製備。
• 酸酐的實驗室製法主要通過相應羧酸的脫水反應製備，具體的方法取決於羧酸底物，五氧化二磷是該反應的通用脫水劑：

2 CH₃COOH + P₄O₁₀ → CH₃C(O)OC(O)CH₃ + "(HO)₂P₄O₉"

• 酰氯也是製備酸酐的重要前體：^[5]

CH₃C(O)Cl + HCO₂Na → HCO₂COCH₃ + NaCl

• 具有乙酰基的混合酸酐可通過烯酮合成：

RCO₂H + H₂C=C=O → RCO₂C(O)CH₃

內酸酐

• 內酸酐是指二羧酸等多元酸分子內脫水形成的環狀化合物，常見的有丁二酸酐、戊二酸酐、順丁烯二酸酐（也稱「馬來酸酐」）等，常見的應用的氨基酸N-羧基環內酸酐（也稱「Leuchs酸酐」）等^[6]。

多酸酐

• 二酸酐是一個分子內具有兩個酸酐官能團的化合物。它們主要用於合成聚酰亞胺、聚酯或聚酰胺。
• 聚酸酐是由酸酐鍵連接聚合物骨架內重複單元的一類聚合物。

重要的酸酐

• 重要酸酐
• 
  乙酸酐，常用於製備其他酸的酸酐和乙酸酯。
• 
  萘四甲酸二酐， 為二酸酐，複雜有機物的前體。
• 
  順丁烯二酸酐，馬來酸酐，是一種環狀酸酐，廣泛用於製備工業塗料。
• 
  三磷酸腺苷，ATP，作為細胞內能量傳遞的「分子通貨」，儲存和傳遞化學能。
• 
  1,3-二磷酸甘油酸通常是糖解作用與卡爾文循環的中間產物。
• 
  3-磷酸腺苷-5-磷酰硫酸 (APS)新陳代謝的中間產物。

• 乙酸酐是一種重要的工業化學品，被廣泛的應用於製備乙酸酯和其他酸的酸酐，如：乙酸纖維素。
• 順丁烯二酸酐可與苯乙烯發生共聚反應得到不同的樹脂。在狄爾斯－阿爾德反應中其可作為親雙烯體參與反應。^[7]

其他

非羧酸衍生酸酐

• 其他有機酸衍生酸酐：酸酐的其中一個或兩個酰基還可由非羧基有機酸衍生，如有機磺酸或有機磷酸。
• 無機酸衍生酸酐：酸酐中任意一個酰基還可衍生自無機酸，如：磷酸。混合酸酐1,3-二磷酸甘油酸，其為通過糖酵解形成ATP過程中的中間體，^[8]是3-磷酸甘油酸和磷酸形成的混合酸酐。

硫類似物

硫原子可替代酸酐當中的任何氧原子，包括羰基雙鍵氧原子和羰基之間連接的氧原子。當硫原子替代羰基氧原子時，將酰基用括號封閉防止歧義發生， ^[3] 如：（硫代乙酸）酐（CH₃C(S)OC(S)CH₃）。當硫原子替代橋接氧原子時，得到的化合物稱為硫代酸酐，^[3] 如：乙酰硫醚((CH₃C(O))₂S)。

註解

1. 「酐」，拼音：gān，注音：ㄍㄢ，音同「甘」^[1]

參考文獻

1. 教育部異體字字典「酐」. [2018-04-23]. （原始內容存檔於2022-11-29）.
2. 國際純化學和應用化學聯合會，化學術語概略，第二版。（金皮書）(1997)。在線校正版: (2006–) "acid anhydrides"。doi:10.1351/goldbook.A00072
3. Panico, R.; Powell, W. H.; Richer, J. C. (編). Recommendation R-5.7.7. A Guide to IUPAC Nomenclature of Organic Compounds. IUPAC/Blackwell Science. 1993: 123–25. ISBN 0-632-03488-2.
4. Zoeller, J. R.; Agreda, V. H.; Cook, S. L.; Lafferty, N. L.; Polichnowski, S. W.; Pond, D. M. "Eastman Chemical Company Acetic Anhydride Process" Catalysis Today (1992), volume 13, pp.73-91. doi:10.1016/0920-5861(92)80188-S
5. Lewis I. Krimen (1988). "Acetic Formic Anhydride". Org. Synth.; Coll. Vol. 6: 8.
6. Polypeptide Nanomaterials 1–4. Soft Matter and Biomaterials on the Nanoscale: World Scientific. 2020: 115–180. Bibcode:2020smb3.book..115K.
7. Heimo Held, Alfred Rengstl, Dieter Mayer "Acetic Anhydride and Mixed Fatty Acid Anhydrides" Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a01_065
8. Nelson, D. L.; Cox, M. M. "Lehninger, Principles of Biochemistry" 3rd Ed. Worth Publishing: New York, 2000. ISBN 978-1-57259-153-0.

• INTRODUCING ACID ANHYDRIDES （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）