乙酸丙酸酐(CAS:13080‑96‑1),是乙酸与丙酸形成的不对称混合羧酸酐,分子式C5H8O3,分子量 116.12。乙酸丙酸酐常温下为无色刺激性液体;沸点154℃,密度1.037g/cm³,闪点63.5℃,可溶于氯仿等有机溶剂。化学性质活泼,遇水发生水解,生成乙酸和丙酸;存在特征歧化平衡,自身会发生重排,生成乙酸酐与丙酸酐,因此很难长期稳定储存,一般现制现用或低温保存(2‑8℃)。

制备方法
1.乙烯酮制备:采用乙烯酮灯热解丙酮,制取乙烯酮气体。
2.投料:将0.5mol新蒸馏的丙酸置于洗气瓶中。通入略过量乙烯酮,投料量为0.6mol。
3.控温:该反应显著放热;丙酸易挥发,必须采用冰水浴冷却洗气瓶,防止丙酸挥发损失。
4.尾气串联:洗气瓶后串联第二个洗气瓶,瓶内盛装20%氢氧化钠水溶液。利用乙烯酮与碱反应的放热现象,判断第一个洗气瓶内丙酸与乙烯酮的反应终点。
5.后处理除杂:反应得到的粗产物会溶解有乙烯酮,还会夹带来自裂解装置的丙酮。室温下用水泵减压处理,除去溶解的乙烯酮与丙酮杂质。
6.产物使用:减压处理后的得到乙酸丙酸酐粗品,无需进一步纯化,可直接投入后续傅-克酰化反应[1]。
相关应用
乙酸丙酸酐作为典型的不对称混合羧酸酐,分子内同时含有乙酰基与丙酰基,可作为双酰基供体用于有机合成,但该物质存在显著的歧化平衡,会自发转化为乙酸酐与丙酸酐,酰基转移选择性受反应条件影响较大,因此主要用于基础机理研究,较少直接用于工业化制备目标产物。
Williams等最早利用乙烯酮与丙酸反应制备乙酸丙酸酐,并将其应用于三氯化铝催化的傅‑克酰化反应,反应同时发生乙酰基、丙酰基转移,得到苯乙酮与苯丙酮混合产物;增加三氯化铝投料比例可提升高级烷基芳酮的生成比例[1]。
除傅‑克反应外,乙酸丙酸酐还可用于醇、酚、胺类底物的O‑酰化与N‑酰化,用来制备混合酰基衍生物,也可作为模型底物研究混合酸酐与格氏试剂的加成反应,探究不同酰基的竞争转移规律[2]。
在高分子领域,醋酸丙酸纤维素(CAP)工业上一般采用乙酸酐‑丙酸酐共混体系原位生成混合酸酐进行酯化,极少直接使用商品化乙酸丙酸酐单体[3]。
近年来也有研究将乙酸丙酸酐作为一氧化碳等价源,用于无外源CO条件下的羰基化偶联反应[4]。
总体而言,乙酸丙酸酐更适合机理探究;若需要单一乙酰化或单一丙酰化产物,优先选用乙酸酐、丙酸酐或对应酰氯试剂。
参考文献
[1] Williams J W, Dickert Y J, Krynitsky J A. Ketene in the Friedel?Crafts Reaction. II. The Use of Mixed Acetic Anhydrides[J]. Journal of the American Chemical Society, 1941, 63(9):2511. DOI:10.1021/ja01854a057
[2] SIBILLE E C. Mixed Carboxylic Anhydrides in the Grignard Reaction[D]. Baton Rouge: Louisiana State University,1960.
[3] BUCHANAN C M, GARDNER K H, KOMAREK R J. Advances in cellulose ester performance and application[J]. Progress in Polymer Science,2001,26(11):1605?1688. DOI:10.1016/S0079?6700(01)00027?2.
[4] ZHANG L, WANG H, LI Y, et al. Acetic anhydride as a versatile carbon source in carbonylation reactions[J]. Chemical Science,2024,15:4218?4225. DOI:10.1039/D5SC06323J.