Bezwodnik octowy (zwany też tlenkiem acetylu, eterem diacetylowym lub octanem acetylu) jest żrącą, higroskopijną, toksyczną cieczą o wzorze sumarycznym (CH₃CO)₂O. Krzepnie w temp. -73°C, zaś wrze w temp. 139°C. Pary 3,5 raza gęstsze od powietrza. Ma niewielkie ciśnienie par - 4 mmHg w temp. 20°C. Temperatura zapłonu (palności par) wynosi 54°C. Pod wpływem wilgoci z powietrza rozkłada się na kwas octowy. Bezwodnik octowy stosuje się jako środek odwadniający i rozpuszczalnik w syntezie materiałów wybuchowych (np. HMX) i ogólnie w chemii organicznej, oraz do produkcji leków np. aspiryny. Jest też używany jako prekursor do otrzymywania narkotyków, dlatego od razu na wstępie zaznaczam, że sposób otrzymywania tego związku nie został podany w celu wykorzystania go do syntezy środków odurzających.

 

Istnieje kilka metod na wytworzenie bezwodnika octowego. Są to: synteza z chlorku acetylu i octanu sodu, synteza z octanu sodu i chlorku siarki S₂Cl₂ oraz synteza z octanu sodu i roztworu siarki w bromie.

Synteza z chlorku acetylu i octanu sodu

Odczynniki

• Chlorek acetylu CH₃COCl
• Octan sodu NaCH₃CO)

Skąd to wziąć?
Chlorek acetylu można gdzieniegdzie tzn. w niektórych sklepach chemicznych kupić, być może będziesz mógł zsyntetyzować go samemu. Jest to najsłabszy punkt tej metody gdyż zazwyczaj chlorek acetylu jest mniej dostępny i droższy od bezwodnika octowego. Octan sodu można kupić za niewielkie pieniądze lub uzyskać przez neutralizację octu sodą oczyszczoną, lepiej w tym wypadku kupić uwodniony gdyż i tak trzeba będzie go wysuszyć.

Sprzęt

• Kolba okrągłodenna 250 ml
• Kolba trójszyjna 250 ml
• Chłodnica
• Adapter próżniowy
• Nasadka do destylacji
• Termometr
• Duża miska lub garnek
• Suszka z CaCl₂

Syntezę zaczynamy od odpowiedniego ustawienia aparatury. Kolbę trójszyjną okrągłodenną 250 ml łączymy z nasadką destylacyjną i wkraplaczem, trzecią szyję zamykamy korkiem. Do nasadki podłączamy chłonicę i termometr z zakresem do co najmniej 150°C. do chłodnicy podłączamy adapter próżniowy i kolbę okrągłodenną 250 ml jako odbieralnik. Do adaptera za pomocą rurki podłączamy suszkę z chlorkiem wapnia. Służy ona do  zabezpiecznia produktu przed wilgocią. Wszystkie części aparatury muszą być suche. Zmontowaną aparaturę przedstawia rysunek:

Przed rozpoczęciem wszystkiego sprawdzamy szczelność aparatury. W kolbie trójszyjnej umieszczamy 60 g świeżo wysuszonego i sproszkowanego octanu sodu. Do wkraplacza wlewamy 36 ml (40 g) chlorku acetylu. Ustawiamy kolbę w dużym garnku bądź misce z wodą i po kropli dodajemy chlorek acetylu. Potrząsamy nieco kolbą aby dobrze wymieszać składniki. Wycieramy kolbę ręcznikiem czy czymś innym i wstawiamy do płaszcza grzejnego lub na łaźnię olejową (lub inną wysokotemperaturową). Włączamy ogrzewanie i zbieramy to co destyluje aż zostanie tylko stały osad.
W ten sposób otrzymaliśmy zanieczyszczony bezwodnik octowy. Dodajemy do niego 4-6 gram świeżo wysuszonego i sproszkowanego octanu sodu aby zniszczyć pozostałe ślady chlorku acetylu. Wlewamy wszystko do kolby okrągłodennej, dorzucamy kamyk wrzenny i destylujemy w podobnym aparacie jak poprzednio zbierając frakcję wrzącą w temp. 132-138°C. W ten sposób otrzymujemy około 30-40 g bezwodnika octowego. W tej syntezie operuje się chlorkiem acetylu który do najprzyjemniejszych nie należy, dlatego wszystko należy robić w rękawiczkach i najlepiej pod wyciągiem.

Synteza z octanu sodu i chlorku siarki

Odczynniki

• Octan sodu CH₃COONa
• Chlorek siarki (I) S₂Cl₂
• Nadmanganian potasu KMnO₄
• Dichromian potasu K₂Cr₂O₇
• Amoniak NH_{3 (aq)}
• Octan ołowiu Pb(CH₃COO)₂

Skąd to wziąć?
Chlorek siarki trzeba zrobić samemu z chloru i siarki, jest to pomarańczowa ciecz. Przepis znajduje się w książce "Preparatyka niorganiczna" Supniewskiego - synteza polega na przepuszczaniu gazowego chloru przez stopioną siarkę. Nie widziałem nigdzie aby ktokolwiek to sprzedawał. Octan sodu - jak w poprzednim przepisie.

Sprzęt

• Cienkościenna zlewka lub szklanka
• Garnek lub miska na łaźnię lodową
• Kolba okrągłodenna 1l
• Chłodnica
• Adapter próżniowy
• Pompka wodna
• Nasadka destylacyjna
• Termometr

Suszymy w parownicy octan sodu. Odważamy z tego 100 g, oprócz tego przygotowujemy 65 g (ok. 39 ml) chlorku siarki. Cienkościenną zlewkę lub szklankę umieszczamy na łaźni z lodem i solą. Niewielką ilość suszonego octanu sodu umieszczamy w zlewce, po czym dodajemy trochę chlorku siarki. Mieszamy wszystko drewnianą szpatułką i nie pozwalamy aby temperatura wzrosła. Potem dodajemy znowu nieco octanu sodu i tak na przemian aż dodamy wszystko. Powstałą półpłynną masę przelewamy do 1-litrowej kolby okrągłodennej i zatykamy na razie korkiem. Całą operację powtarzamy 4 razy (zużywamy przy tym ogółem 400 g octanu sodu i 260 g chlorku siarki). Gdy już mamy wszystko w kolbie okrągłodennej przenosimy ją na łaźnię wodną, wyposażamy w chłodnicę zwrotną i powoli ogrzewamy. Gdy ogrzejemy ją do 80-85°C zacznie się reakcja, wtedy szybko usuwamy kolbę z łaźni. Jeśli stanie się ona zbyt gwałtowna chłodzimy kolbę zimną wodą. W czasie reakcji wydziela się dwutlenek siarki SO₂, dlatego tą część reakcji należy prowadzić pod wyciągiem. Gdy po około 20-30 minutach przestanie się wydzielać gaz ustawiamy kolbę z powrotem na wrzącej łaźni wodnej i grzejemy przez 10 minut. Po tym czasie zawartość kolby destylujemy najpierw pod zmniejszonym ciśnieniem zbierając wszystko co przechodzi przez chłodnicę, a następnie pod normalnym ciśnieniem zbierając frakcję wrzącą w 132-142°C. Aby dokładniej oczyścić bezwodnik destyluje się go, uprzednio dodając 2-3% nadmanganianu potasu lub dichromianu potasu po to by usunąć zanieczyszczenia siarką. Można wykonać prostą próbę: czysty produkt nie powinien dawać ciemnego osadu, gdy zneutralizuje się go amoniakiem, a następnie doda kilka kropli roztworu octanu ołowiu (tzw. cukru ołowiowego). Należy pamiętać że octan ołowiu i chlorek siarki są trujące, a dichromian potasu rakotwórczy.

 

Synteza  octanu sodu i siarki w bromie

Odczynniki

• Brom Br₂
• Siarka S₈
• Bezwodnik octowy (CH₃CO)₂O
• Octan sodu Ch₃COONa

Skąd to wziąć?
Brom można kupić w wielu sklepach chemicznych, niestety jest dość drogi - rzędu 100 zł za litr. Siarka z kolei jest bardzo tania, tutaj potrzebna jest w czystości co najmniej cz, zatem będzie droższa niż techniczna. Octan sodu jak poprzednio. Bezwodnik octowy trzeba albo zrobić jedną z poprzednich metod, albo obejść się bez niego (jak to zrobić jest napisane dalej).

Sprzęt

• Kolba okrągłodenna 1,5 l
• Kolba okrągłodenna lub stożkowa 500 ml
• Nasadka destylacyjna
• Chłodnica
• Adapter próżniowy
• Wkraplacz
• Pompka wodna

Do trójszyjnej kolby wlewamy 50 g bezwodnika octowego. Następnie w czasie 30 minut dodajemy do kolby 440 g świeżo wysuszonego octanu sodu i jednocześnie roztwór 22 g siarki w 320 g bromu. Podczas dodawania mieszamy zawartość kolby za pomocą mieszadła. Po dodaniu całości mieszaninę należy mieszać jeszcze 5 minut. Można to też zrobić w dużej zlewce i przelać potem zawartość do kolby. Podczas mieszania znika brązowy kolor mieszaniny i pojawia się jasnożółty. Mieszaninę oddestylowywujemy pod zmniejszonym ciśnieniem otrzymując zanieczyszczony bezwodnik octowy, który destylujemy jeszcze raz - tym razem pod normalnym ciśnieniem, zbierając frakcję wrzącą między 134 a 138°C. Przygotowany w ten sposób bezwodnik octowy nie zawiera zanieczyszczeń związkami siarki ani bromu i nie zostawia osadu po odparowaniu.
Analogiczną syntezę można przeprowadzić w prostszy sposób: do zlewki w której znajduje się 66.5 g świeżo wysuszonego octanu sodu dodajemy roztwór 3,3 g siarki w 48,4 g bromu w przeciągu 5 minut ciągle mieszając. Po dodaniu wszystkiego roztwór przybierze bardzo dziwną konsystencję - będzie się robił płynny przy mieszaniu a zestalał przy pozostawieniu w spokoju. Mieszamy jeszcze 15 minut, po czym przelewamy zawartość zlewki do kolby i destylujemy najpierw pod zmniejszonym ciśnieniem, a następnie pod normalnym. Za drugim razem zbieramy frakcję wrzącą w 134-138°C. Roztwór ciężko jest przelewać i dużo się go rozlewa, więc jeśli mamy taką możliwość to reakcję najlepiej przeprowadzić w tej samej kolbie z której będziemy destylować.

 

Inne metody

Istnieją również inne metody, które nie zostały opisane tutaj. Jedną z nich jest działanie gazowym chlorem na octan sodu, jednak jest to trudne do zrealizowania technicznego (działamy gazem na ciało stałe aby otrzymać ciecz), inną - podobnie trudną do zrealizowania, a przy tym niebezpieczną - jest działanie fosgenem na kwas octowy. Większość z tych metod niestety nie nadaje się do wykorzystania w laboratorium.

Uwagi ogólne i bezpieczeństwo
We wszystkich syntezach potrzebny jest bezwodny octan sodu. Zawsze musi on być świeżo wysuszony i sproszkowany. Nawet w bezwodnym octanie sodu sprzedawanym w sklepach chemicznych są ślady wody, dlatego zawsze trzeba go wysuszyć przez kilka minut w temperaturze ok. 320°C. Podczas tego skawali się on zazwyczaj w jedną bryłę przez częściowe rozpuszczenie się we własnej wodzie krystalizacyjnej, dlatego przed użyciem należy go szybko sproszkować. W pierwszej metodzie używa się chlorku acetylu - jest on żrący i rozkłada się pod wpływem wilgoci do kwasu octowego. Przeżera on korki naturalne i gumowe, dlatego trzeba go przechowywać w kolbach z korkiem na szlif. Sam bezwodnik octowy jest również żrący i rozkłada się do kwasu octowego pod wpływem wilgoci, należy go więc przechowywać w szczelnej butelce. Z oboma tymi odczynnikami należy się obchodzić ostrożnie i nosić w tym czasie rękawiczki.
 

Źródła: