無水物は、水を放出することにより、2つの分子の結合に由来する化合物です。したがって、それは初期物質の脱水と見なすことができます。それは正確には当てはまりませんが。
有機化学および無機化学ではそれらが言及されており、両方のブランチでそれらの理解はかなりの程度異なります。たとえば、無機化学では、前者は水と反応して後者を形成するため、塩基性酸化物と酸性酸化物はそれぞれ水酸化物と酸の無水物と見なされます。
無水物の一般的な構造。出典：DrEmmettBrownie、Wikimedia Commonsから
ここでは、「無水」と「無水物」という用語の間に混乱が生じる可能性があります。一般に、無水とは、化学的性質を変化させずに脱水した化合物を指します（反応はありません）。無水物では、分子構造に反映される化学変化があります。
水酸化物と酸を対応する酸化物（または無水物）と比較すると、反応があったことがわかります。対照的に、一部の酸化物または塩は、水和して水を失い、同じ化合物のままである場合があります。しかし、水がなければ、つまり無水です。
一方、有機化学では、無水物が意味するものは最初の定義です。たとえば、最もよく知られている無水物の1つは、カルボン酸に由来するものです（上の画像）。これらは、酸素原子を介した2つのアシル基（-RCO）の結合で構成されます。
その一般構造では、R 1は1つのアシル基を示し、R 2は2番目のアシル基を示します。R 1とR 2が異なるため、それらは異なるカルボン酸に由来し、非対称酸無水物となります。両方のR置換基が（それらが芳香族であるかどうかに関係なく）同じである場合、それはこの場合対称酸無水物と呼ばれます。
2つのカルボン酸が結合して無水物を形成する場合、他の化合物と同様に、水が形成される場合とされない場合があります。すべてはこれらの酸の構造に依存します。
無水物の特性
無水物の特性は、参照しているものによって異なります。それらのほとんどは、水と反応するという共通点を持っています。ただし、無機のいわゆる塩基性無水物については、実際にはそれらのいくつかは水（MgO）にさえ不溶であるため、このステートメントではカルボン酸の無水物に焦点を当てます。
融点と沸点は、（RCO）2 O の分子構造と分子間相互作用に依存します。これは、これらの有機化合物の一般的な化学式です。
（ＲＣＯ）２Ｏの分子量が低い場合、それはおそらく室温および圧力で無色の液体である。たとえば、無水酢酸（または無水エタン酸）、（CH 3 CO）2 Oは液体であり、最も重要な産業であり、その生産量は非常に膨大です。
無水酢酸と水との反応は、次の化学式で表されます。
（CH 3 CO）2 O + H 2 O => 2CH 3 COOH
水分子を加えると、2分子の酢酸が放出されることに注意してください。ただし、逆反応は酢酸では発生しません。
2CH 3 COOH =>（CH 3 CO）2 O + H 2 O（発生しません）
別の合成ルートに頼る必要があります。一方、ジカルボン酸は加熱することでそれを行うことができます。次のセクションで説明します。
化学反応
加水分解
無水物の最も単純な反応の1つは、加水分解です。これは、無水酢酸で示されています。この例に加えて、無水硫酸の例があります。
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
ここに無機酸無水物があります。H 2 S 2 O 7（二硫酸とも呼ばれる）の場合、反応は可逆的であるため、濃縮H 2 SO 4を加熱すると無水物が生成することに注意してください。一方、それがH 2 SO 4の希釈溶液である場合、SO 3、無水硫酸が放出されます。
エステル化
酸無水物はアルコールと反応し、その間にピリジンがあり、エステルとカルボン酸を生成します。たとえば、無水酢酸とエタノールの間の反応を考えます。
（CH 3 CO）2 O + CH 3 CH 2 OH => CH 3 CO 2 CH 2 CH 3 + CH 3 COOH
したがって、エタン酸エチルエステル、CH 3 CO 2 CH 2 CH 3、およびエタン酸（酢酸）が形成されます。
実際には、ヒドロキシル基の水素がアシル基で置換されます。
R 1 -OH => R 1 -OCOR 2
（CH 3 CO）2 Oの場合、そのアシル基は-COCH 3である。したがって、OH基はアシル化を受けていると言われています。ただし、アシル化とエステル化は互換性のある概念ではありません。アシル化は、Friedel-Craftsアシル化として知られている芳香環上で直接起こります。
したがって、酸無水物の存在下でのアルコールは、アシル化によってエステル化される。
一方、2つのアシル基のうち1つだけがアルコールと反応し、もう1つは水素と結合してカルボン酸を形成します。（CH 3 CO）2 Oの場合、それはエタン酸である。
アミド化
酸無水物は、アンモニアまたはアミン（一次および二次）と反応して、アミドを生成します。反応は、前述のエステル化と非常に似ていますが、ROHはアミンに置き換えられています。例えば、第二級アミン、R 2 NH。
ここでも、（CH 3 CO）2 Oとジエチルアミン、Et 2 NHの間の反応が考慮されます。
（CH 3 CO）2 O + 2ET 2 NH => CH 3 CONET 2 + CH 3 COO - + NH 2をEt 2
そしてジエチル、CH 3 CONET 2、及びカルボキシル化アンモニウム塩、CH 3 COO - + NH 2をEt 2が形成されています。
方程式を理解するのは少し難しいように思えるかもしれませんが、アミド-COCH 3がEt 2 NHのHをどのように置き換えてアミドを形成するかを観察するだけで十分です。
Et 2 NH => Et 2 NCOCH 3
アミド化ではなく、反応はまだアシル化です。その言葉ですべてが要約されます。今回、アミンはアルコールではなくアシル化を受けます。
無水物はどのようにして形成されますか？
無機無水物は、元素を酸素と反応させることによって形成されます。したがって、元素が金属である場合、金属酸化物または塩基性無水物が形成される。そしてそれが非金属である場合、非金属の酸化物または酸無水物が形成される。
有機無水物の場合、反応は異なります。2つのカルボン酸が直接結合して水を放出し、酸無水物を形成することはできません。まだ言及されていない化合物の参加が必要です：塩化アシル、RCOCl。
カルボン酸は塩化アシルと反応して、それぞれの無水物と塩化水素を生成します。
R 1 COCl + R 2 COOH =>（R 1 CO）O（COR 2）+ HCl
CH 3 COCl + CH 3 COOH =>（CH 3 CO）2 O + HCl
1つのCH 3はアセチル基、CH 3 CO–に由来し、もう1つはすでに酢酸中に存在しています。特定の塩化アシルとカルボン酸の選択により、対称または非対称の酸無水物の合成が可能になります。
環状無水物
塩化アシルを必要とする他のカルボン酸とは異なり、ジカルボン酸は対応する無水物に縮合することができます。これを行うには、H 2 Oの放出を促進するためにそれらを加熱する必要があります。たとえば、フタル酸からの無水フタル酸の形成が示されています。
無水フタル酸の形成。出典：Jü、ウィキメディア・コモンズより
五角形のリングがどのように完成し、両方のC = Oグループを結合する酸素もその一部であることに注意してください。これは環状無水物です。また、Ｒ1とＲ2の両方が同一である、すなわち芳香環であるので、無水フタル酸は対称無水物であることを理解することができる。
すべてのジカルボン酸がそれらの無水物を形成できるわけではありません。それらのCOOH基が広く分離されると、それらはますます大きな環を完成させなければならないからです。形成できる最大のリングは六角形のリングで、反応が起こらない場合よりも大きくなります。
命名法
無水物はどのように命名されますか？酸化物の問題に関連する無機のものは別として、これまでに説明された有機無水物の名前は、R 1とR 2の同一性に依存します。つまり、そのアシル基の。
2つのRが同じである場合は、カルボン酸のそれぞれの名前の「酸」を「無水物」に置き換えるだけです。逆に、2つのRが異なる場合は、アルファベット順に名前が付けられます。したがって、それを何と呼ぶかを知るには、まずそれが対称または非対称の酸無水物であるかどうかを確認する必要があります。
（CH 3 CO）2 OはRので、対称である1 = R 2 = CH 3。それは酢酸またはエタン酸に由来するので、その名前は前の説明に続いて、酢酸または無水エタン酸です。同じことが今述べた無水フタル酸にも当てはまる。
次の無水物があるとします。
CH 3 CO（O）COCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3
左側のアセチル基は酢酸に由来し、右側のアセチル基はヘプタン酸に由来します。この無水物に名前を付けるには、そのRグループにアルファベット順に名前を付ける必要があります。したがって、その名前は次のとおりです。ヘプタン酸無水酢酸。
用途
無機無水物は、材料、セラミック、触媒、セメント、電極、肥料などの合成と調合から、何千もの鉄やアルミニウムのミネラル、二酸化物の地球の地殻のコーティングまで、無数の用途があります。生物によって吐き出された炭素の。
それらは出発点であり、無機合成で使用される多くの化合物が得られるポイントです。最も重要な無水物の1つは二酸化炭素、CO 2です。水とともに、光合成に不可欠です。そして、工業レベルでは、要求された硫酸がSO 3から得られるため、SO 3は不可欠です。
おそらく、最も多くの用途を持ち、それを持っている（生命がある間）の無水物は、リン酸からのものです：ATPとしてよく知られている、アデノシン三リン酸は、DNAおよび代謝の「エネルギー通貨」に存在します。
有機無水物
酸無水物は、アシル化によってアルコールに反応し、エステル、アミンを形成し、アミドまたは芳香環を生成します。
これらの化合物はそれぞれ数百万あり、無水物を作るための数十万のカルボン酸オプションがあります。したがって、総合的な可能性は劇的に高まります。
したがって、主な用途の1つは、アシル基を化合物に組み込んで、その構造の原子または基の1つを置換することです。
それぞれの無水物には独自の用途がありますが、一般的に言えば、それらはすべて同じように反応します。このため、これらのタイプの化合物は、ポリマー構造を変更して新しいポリマーを作成するために使用されます。つまり、コポリマー、樹脂、コーティングなど。
たとえば、無水酢酸はセルロースのすべてのOHグループをアセチル化するために使用されます（下の画像）。これにより、OHの各Hはアセチル基COCH 3に置き換わります。
セルロース。出典：NEUROtiker、Wikimedia Commons
このようにして、セルロースアセテートポリマーが得られる。同じ反応は、NH 2基を持つ他のポリマー構造でも概説でき、アシル化の影響も受けやすくなります。
これらのアシル化反応は、アスピリン（アセチルサリチル酸）などの薬物の合成にも役立ちます。
例
有機無水物のいくつかの他の例は終了することが示されています。それらについては言及しないが、酸素原子を硫黄の代わりに使用して、硫黄または無水リンを提供することもできる。
-C 6 H 5 CO（O）COC 6 H 5：安息香酸無水物。基C 6 H 5はベンゼン環を表す。その加水分解により2つの安息香酸が生成されます。
-HCO（O）COH：無水ギ酸。その加水分解により2つのギ酸が生成されます。
-C 6 H 5 CO（O）COCH 2 CH 3：安息香酸無水プロパン酸。その加水分解により安息香酸とプロパン酸が生成されます。
-C 6 H 11 CO（O）COC 6 H 11：シクロヘキサンカルボン酸無水物。芳香環とは異なり、これらは二重結合なしで飽和しています。
-CH 3 CH 2 CH 2 CO（O）COCH 2 CH 3：無水ブタン酸無水物。
無水コハク酸
無水コハク酸。出典：Wikimedia CommonsのNinjatacoshell
ここには、コハク酸、ジカルボン酸に由来する別の環状があります。3つの酸素原子がこのタイプの化合物の化学的性質を明らかにしていることに注意してください。
無水マレイン酸は無水コハク酸に非常に似ていますが、五角形のベースを形成する炭素間に二重結合がある点が異なります。
グルタル酸無水物
グルタル酸無水物。出典：Choij、Wikimedia Commonsから
そして最後に、グルタル酸無水物が表示されます。これは、六角形のリングで構成されている点で他のすべてのものと構造的に異なります。この場合も、3つの酸素原子が構造内で目立ちます。
より複雑な他の無水物は、互いに非常に近い3つの酸素原子によって常に証明されます。
参考文献
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