Carbonsäureanhydride

Rein formal entstehen Carbonsäureanhydride aus zwei Molekülen einer Carbonsäure, die sich unter Freisetzung eines Wasser-Moleküls zusammenschließen:

Bildung von Essigsäureanhydrid und Phthalsäureanhydrid
Autor: Ulrich Helmich 03/2024, Lizenz: siehe Seitenende

In der oberen Reihe sehen wir die Bildung von Essigsäureanhydrid, das durch den Zusammenschluss von zwei Essigsäure-Molekülen entsteht.

Die untere Reihe zeigt einen intramolekularen Zusammenschluss, aus Phthalsäure entsteht durch Dehydratisierung das Phthalsäureanhydrid, es bildet sich ein fünfgliedriger Heterozyklus.

Die Bildung eines Anhydrids ist in der Regel reversibel, wie die Gleichgewichtspfeile in der Abbildung andeuten.

Synthese

Die Bildung eines Carbonsäureanhydrids ist in der Regel eine nucleophile Substitution der OH-Gruppe einer Carbonsäure durch eine Acyl-Gruppe R-COO^-. Diese Substitution verläuft weder nach dem S_N1 noch nach dem S_N2-Mechanismus, sondern nach dem Additions-Eliminierungs-Mechanismus (kurz A/E-Mechanismus), bei dem das Nucleophil zuerst angreift und das so gebildete tetraedrische Zwischenprodukt erst im zweiten Schritt das Nucleofug (hier OH^-) abspaltet.

Normale Carbonsäuren wie beispielsweise Essigsäure sind allerdings nicht elektrophil genug für eine solche Anhydrid-Bildung, das Carboxyl-C-Atom ist nicht stark genug positiv polarisiert. Carbonsäurechloride dagegen haben ein sehr reaktives Carboxyl-C-Atom und können leicht Anhydride bilden.

Bildung von Butansäureanhydrid aus Butansäure und Butansäurechlorid
Autor: Ulrich Helmich 06/2024, Lizenz: Public domain

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