乙酸酐
乙酸酐（Acetic Anhydride、Acetic 氧化物等），又称醋酸酐、乙酐、醋酐、乙酰化氧等，是一种重要的有机溶剂，也是常用的乙酰化试剂。其分子式为C4H6O3或(CH3CO)2O，摩尔质量102.09g/摩尔，它是一种无色透明流动性液体，有强烈的冰醋刺激性气味和腐蚀性，易挥发，可与苯、丙酮、乙醇、乙醚和乙酸乙酯等互溶。乙酸酐能进行乙酰化反应，有一定的抗氧化和抗甲基断裂的能力；在一定温度下，乙酸酐也可发生分解反应。
乙酸酐是一种重要的有机化工原料，主要用于醋酸纤维素、药物、香料等的生产。在医药行业，乙酸酐是合成药物的重要中间体，用于制造合霉素、地巴唑、阿司匹林、非那西汀、麻醉剂等药物。在香料工业中，它用于生产香豆素、乙酸龙脑酯、葵子麝香和乙酸柏木酯等香料。此外，乙酸酐还用于生产分散深蓝HGL等染料、聚合反应的引发剂和漂白剂、改性淀粉，以及用作木材的改性试剂等。
乙酸酐的制备方法有很多，如乙醛氧化法、乙酸裂解法、羰基化法等。乙酸酐是一种有机腐蚀物品，易燃，遇明火、高温、氧化剂有燃烧危险，其蒸气浓度达到爆炸极限时遇火星会爆炸。此外，它也有很大的毒性，对眼及呼吸道粘膜有刺激性，其高浓度蒸气能引起结膜炎、畏光、流泪，严重刺激鼻和咽喉，中毒需对症处理。乙酸酐与Morphine反应可用于合成海洛因，因此在中华人民共和国《易制毒化学品管理条例》中被列为第二类易制毒化学品，《中华人民共和国刑法》第350条也将其列为违禁物质。
相关历史
1865年，舒策伯格（Schützenberger）将棉花与乙酸酐封入玻璃管中，在180℃下反应，首次得到醋酸纤维素。直到1905年，德国拜耳集团（Bayer）公司才开始大规模生产醋酸纤维素，用作涂料、电影胶片。20世纪60年代以来，包装用的醋酸纤维素大幅度增长，大量地用于糖果包装等。
1931年，肖维尼根（Shawinigan）化学公司开始用乙醛氧化法制乙酸酐，德国瓦克（Wacker）化学公司用乙烯酮与乙酸反应制乙酸酐。1980年，伊士曼化学产品公司（Eastman Chemical）和哈尔康（Halcon）科研开发公司开发了甲醇羰基合成法。1983年，世界上第1套以煤为原料，通过生产甲醇、乙酸甲酯继而生产乙酸酐的装置在美国田纳西州的伊士曼化学产品公司投产，实现了乙酸酐规模化生产。
理化性质
物理性质
乙酸酐是一种无色透明流动性液体，有强烈的乙酸刺激性气味和腐蚀性，易挥发，折射能力很强，可与苯、丙酮、乙醇、乙醚和乙酸乙酯等互溶。它的分子式为C4H6O3或(CH3CO)2O，摩尔质量102.09g/摩尔，密度为1.08g/cm³，熔点73.4℃，沸点139.5℃，脂水分配系数（logP）为-0.480，爆炸极限2.7%~10.3%，闪点49°C（闭口杯），自燃温度为316℃。
化学性质
乙酰化反应
乙酸酐能进行乙酰化反应，有强烈的乙酰化能力（比乙酸强）。
（1）胺的乙酰化：伯胺和仲胺可与乙酸酐发生酰基化反应，氨基上的氢原子被酰基取代，生成相应的N-取代酰胺。例如，二乙胺和苯胺分别与乙酸酐反应，生成相应的酰胺和乙酸。
（2）芳香烃的乙酰化：芳烃与乙酸酐在氯化铝作用下进行酰基化反应，可以直接在芳环上引入乙酰，从而得到芳酮。例如，乙酸酐和苯在碘化钠三氯化铝等催化剂作用下，发生酰基化反应生成苯乙酮。
（3）醛的乙酰化：将高氯酸固定在硅胶上用于催化醛与乙酸酐偕二酰化反应十分有效且方便。室温无溶剂条件下，0.5ωt%HCIO4/SiO2存在时2~20min内许多芳香醛和脂肪醛可以很容易转化为相应的缩醛。例如，4-氯代苯甲醛在2min内就发生转化得到产率98%的相应缩醛。
分解反应
在280~650℃时，乙酸酐可热分解为乙烯酮和乙酸。在一定温度下，乙酸酐还能分解为乙烷和一氧化碳、二氧化碳等产物。此外，它还能与高碳羧酸进行复分解反应，生成冰醋和高碳羧酸酐。
酯化反应
在酯化反应中，由于产生的酯会发生水解反应，因而使用在产生酯的同时而不使酯水解的乙酸酐，在反应中生成的酯和乙酸不再发生反应，所以生成酯的产率高。如乙酸酐与乙醇发生酯化反应，生成乙酸乙酯。
Perkin反应
乙酸酐和芳香醛在碱性催化剂的作用下，首先发生亲核加成反应（类似交叉羟醛缩合反应），然后不稳定的中间体再发生反式消除反应，得到目标产物。例如，在无水碳酸钾的催化下，乙酸酐与苯甲醛反应生成肉桂酸和乙酸：
其它反应
乙酸酐也有一定的抗氧化和抗甲基断裂的能力。在无催化剂和自由基引发剂的一般情况下，氧和空气难与乙酸酐发生反应。此外，乙酸酐可迅速与H2O2进行反应，生成过氧乙酸，也能与空气中的蒸汽生成冰醋。
应用
醋酸纤维素
乙酸酐的主要用途为制造醋酸纤维素。纤维素被乙酸酐或乙酸盐类酯化后的纤维素酯，称为醋酸纤维素。醋酸纤维素可在熔铸混合炸药、热塑性燃气发生剂中作为粘合剂，在固体推进剂中采用二醋酸纤维素主要作为交联剂，提高推进剂强度。醋酸纤维素易着色、易加工抛光、不会老化、不易燃烧、耐光性好，在民用上用途十分广泛。例如，它既可用于制造药物肠溶原料、印刷制版和电影胶片片基的铜带流延机上表面皂化镜光层，也可用于制作香烟过滤嘴、分析薄膜、细菌滤膜、逆渗透和超滤膜、微孔过滤膜等。
医药原料
乙酸酐在医药领域中主要用于药物合成，可以制造合霉素、地巴唑、阿司匹林、非那西汀、麻醉剂等药物。例如，在酸催化下，乙酸酐与水扬酸反应，可以制得解热镇痛药阿司匹林（乙酰水扬酸）。此外，乙酸酐与苯胺反应，也可生成乙酰苯胺，它是较早使用的一种解热镇痛药，也是磺胺类药物合成中重要的中间体。
香料
乙酸酐在香料工业中用于生产香豆素、乙酸龙脑酯、葵子麝香、乙酸柏木酯、乙酸松香酯、乙酸苯乙酯、乙酸香叶酯等。其中的香豆素是由乙酸酐和水杨醛在乙酸钾的存在下反应而得。香豆素为有机合成原料，用于配制日用化学品用的香精，也用于橡胶制品、塑料制品的增香剂，但不能用于食品、香烟等的香精中。
其他
乙酸酐是重要的乙酰化试剂，可用于制造乙酸塑料、不燃性电影胶片，还可用于生产分散深蓝HGL、分散大红S-SWEL、分散黄棕S-2REC等染料。乙酸酐所制造的过氧化乙酰，是聚合反应中常用的引发剂和漂白剂。在淀粉改性方面，用乙酸酐对淀粉进行酯化，制备淀粉醋酸酯，是淀粉改性中常见的一种。此外，乙酸酐还被用作木材改性试剂，有效提升木材对生物败坏的抵抗力以及在湿度变化下的尺寸稳定性等。
毒性
毒理数据
大鼠经口吸入的LD50为1780mg/kg，兔经皮吸收的LD50为4000mg/kg，大鼠吸入的LC50为4170mg/m3·4h。
中毒表现
乙酸酐有很大的毒性，对眼及呼吸道粘膜有刺激性，其蒸气的刺激性更强，空气中乙酸酐的最高容许浓度为5ppm。乙酸酐的高浓度蒸气能引起结膜炎，畏光，流泪，严重刺激鼻和咽喉。液态乙酸酐与皮肤接触后不会引起严重灼伤，但如果不清除，皮肤可能变白和产生皱纹，并可能出现迟发性严重灼伤。液态和蒸气态乙酸酐都能引起结膜水肿和角膜灼伤，也可能发展成暂时性或永久性的间质性角膜炎。乙酸酐引起接触性或过敏性皮炎者较常见。此外，乙酸酐能刺激食道、胃，引起呕吐、腹泻，也可引起循环系统的麻痹、酸中毒、尿毒症和血尿病。乙酸酐中毒严重者，会致死亡。
急救
乙酸酐若溅入眼中，需立即用流水冲洗；若溅及或粘附于皮肤时，立即用清水或2%苏打水冲洗；如大量吸入，立即移离现场至新鲜空气处，必要时，进行人工呼吸；如被吞服，服以大量水，洗胃，不诱吐。后两种情况如引起全身中毒时，应注射咖啡因和盐酸肾上腺素；严重者急送医院抢救。
制备方式
乙醛氧化法
乙醛在催化剂（醋酸铜、乙酸钴混合物）的存在下，通入空气或氧气进行氧化，便可得到冰醋和乙酸酐的混合物。反应式为：
（1）
（2）
（3）
由上述反应式可以看出，要获得乙酸酐，只有设法抑制反应（3），使生成的乙酸酐不发生水解。实践表明，在273K乙酸酐与水不发生反应，低于308K水解反应在很大程度上可被抑制。但为了防止在此温度下生成的过氧乙酸大量的聚集而发生爆炸，故采用较高温度（318~323K），并加入稀释剂（乙酸乙酯），以此抑制乙酸酐的水解和排除反应热，确保反应温度稳定和反应顺利进行。
乙酸裂解法
乙酸裂解是以磷酸盐为催化剂，在高温下生成乙烯酮，乙烯酮经冷冻盐水急冷后再与乙酸反应，便得到产品乙酸酐。
羰基化法
乙酸甲酯羰化法包括甲醇和乙酸酯化生成乙酸甲酯，乙酸甲酯与纯CO进行氢化甲酰化反应生成乙酸酐。
羰基化反应是在液相中进行的，催化系统由铑-碘化物（CH3I），加入锂、膦或4-甲基吡啶等促进剂和配位体组成。
丙酮热解法
以丙酮、食用醋酸为原料，先将丙酮气相裂解成乙烯酮，裂解温度650~800℃，停留时间0.25~0.75秒，加入少量二硫化碳以抑制碳生成，产物用醋酸淬冷即得。
乙烯酮再以乙酸吸收即成乙酸酐，其反应式如下：
乙酸甲酯法
以乙酸甲酯为原料，采用活性炭载体的兰尼镍，助催化剂为碘甲烷（5~20%），约在250℃、3.92兆帕下于耐酸钢反应管中进行反应，乙酸甲酯部分转化为乙酸酐。
安全事宜
GHS分类
H226（99.83%）：危险易燃液体
H302（97.56%）：吞咽有害
H314（99.88%）：腐蚀刺激皮肤，损伤眼睛
H318（42.03%）：严重损伤、刺激眼睛
H330（16.4%）：吸入致命
H331（13.02%）：吸入有毒
H332（68.2%）：吸入有害
消防与泄漏
乙酸酐为有机腐蚀物品，易燃，遇明火、高温、氧化剂有燃烧危险。其蒸气浓度达到爆炸极限时遇火星会爆炸。如发生火灾，用雾状水、干粉灭火剂、抗溶性泡沫或CO2灭火。可用水使暴露在火中的容器冷却。如渗漏或外溢物未燃烧，用雾状水驱散其蒸气，并将溢漏物冲离火场和并将其稀释成不易燃的混合物。制止渗漏时，要用雾状水保护操作人员。
乙酸酐泄露时，需迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。不要直接接触泄漏物，尽可能切断泄漏源。防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏：用沙土、干燥生石灰或碳酸钠灰混合。大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容。喷雾状水冷却和稀释蒸气、保护现场人员、把泄漏物稀释成不燃物。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。
防护措施
设备应密闭，防止漏泄，操作人员工作时应穿防护工作服，戴防护眼镜，以防止眼和皮肤与之接触。工作者如皮肤被弄湿或受到污染，立即用肥皂和清水洗净。可渗透的工作服如被弄湿或受到污染，立即脱去。备置安全信号指示器和洗眼剂。
贮存与运输
乙酸酐需用玻璃瓶或带箱皮保护的大玻瓶或铝桶、不锈钢桶盛装，防止机械性损坏。最好使用露天或附建的仓库。存放在阴凉、通风良好的地方，密封保存。远离火源和热源。避免存放在地窖、洼地和地下室。与其他仓库隔开。室内仓库必须是标准的易燃液体仓库。
搬运时应轻拿轻放，防止包装破损，并且容器上须标出“有腐蚀性”标记。
法律法规
海洛因以吗啡为原料，与乙酸酐等乙酰化试剂反应合成而得。鉴于乙酸酐是一种可用于制毒的化学配剂，故在中华人民共和国《易制毒化学品管理条例》中被列为第二类易制毒化学品。此外，根据《中华人民共和国刑法》第350条的规定，乙酸酐也被列为违禁物质。
参考资料
Acetic Anhydride .PubChem.2024-06-03
乙酸酐.国际化学品安全卡.2024-06-03
易制毒化学品管理条例.应急管理部.2024-06-08
什么是走私制毒物品罪？.中国政府网.2024-06-08