Acid Anhydride Formation
酸無水物の生成
酸無水物の合成：塩化アセチル＋酢酸イオン（カルボキシラート）→ 無水酢酸＋Cl⁻。求核アシル置換（付加–脱離）の最小例。
出発物から生成物へ
反応の基本形
R–COCl + R'–COO⁻ → R–CO–O–CO–R' + Cl⁻
カルボキシラートが酸塩化物のカルボニルを攻め、塩化物イオンが抜けて酸無水物ができる求核アシル置換である。
反応機構（段ごと）
巻矢印はA＝攻撃 / B＝脱離・π形成 / C＝プロトン移動。本文の (A)(B)(C) は図中の同色の矢印を指します。
カルボキシラートの付加（四面体中間体の生成）
試薬・条件酢酸イオン（カルボキシラート＝求核剤）
酢酸イオンの負に帯びた酸素O10の孤立電子対結合に使われず、原子の上に対で残っている非共有の電子対。求核剤として攻める手になる。が、塩化アセチルのカルボニル炭素と酸素が二重結合したC=O構造。炭素が電子不足で、求核剤に攻められる。炭素C1を攻撃して新しいO10–C1結合を作る(A)。玉突きでC1=O2のπ電子が酸素O2へ降り(B)、O2はマイナスを帯びる。炭素C1に4本の結合がついた四面体中間体カルボニルに求核剤が付き、炭素がsp3の四面体形になった中間体。（アルコキシドアルコールのO–Hが外れ、酸素上に負電荷を持った陰イオン。強い求核剤・塩基である。型）ができる。カルボニル炭素は電子求引性のClと二重結合の酸素にはさまれて強くδ⁺なので、弱い求核剤電子が余っていて、電子の足りない相手（求電子剤）へ電子対を差し出して結合をつくる化学種。のカルボキシラートでも付加できる。
Q.なぜ酢酸イオンの酸素がカルボニル炭素を攻めるのか
A.カルボニル炭素C1が求電子的（δ⁺）で、酢酸イオンの酸素O10が負電荷をもつ求核剤だから。C1は電気陰性なClと二重結合O2の両方に電子を引かれていて特に電子不足なので、求核剤の攻撃を受けやすい。
塩化物イオンの脱離（無水酢酸の完成）
四面体中間体カルボニルに求核剤が付き、炭素がsp3の四面体形になった中間体。で負電荷をもった酸素O2の孤立電子対結合に使われず、原子の上に対で残っている非共有の電子対。求核剤として攻める手になる。が、C1との間に二重結合を作りに戻る(B)。玉突きでC1–Cl3の結合電子が塩素Cl3へ降りて、Cl⁻として脱離する(B, 脱離矢印)。カルボニル炭素と酸素が二重結合したC=O構造。炭素が電子不足で、求核剤に攻められる。C1=O2が再生し、O10を橋にした無水酢酸（CH3CO–O–COCH3）が完成する。Cl⁻は塩基性が低く安定なので良い脱離基結合の電子対を持ったまま分子から抜けていく原子や原子団。抜けたあと安定なほど良い脱離基となる。として抜けられる。
Q.なぜHではなくCl⁻が抜けるのか（ケトンとの違い）
A.Cl⁻は脱離基になれるが、ケトンのアルキル基やHは脱離基にならないから。脱離のしやすさは共役二重結合と単結合が交互に並び、π電子がひと続きに広がった状態。酸のpKaで決まり、Cl⁻（共役酸HCl, pKa約-7）は非常に抜けやすい。だからカルボン酸誘導体は付加のあとに脱離が続き、ケトン・アルデヒドは付加で止まる。
なぜこう進むのか
- 原理
- カルボン酸誘導体（塩化アシル・酸無水物・エステル・アミドなど）は、ケトンやアルデヒドと違って『求核付加求核剤がカルボニルなどの二重結合に付き、π結合が開いて新しい結合ができる反応。–脱離（求核アシル置換カルボニルに求核剤が付いてから脱離基が抜け、正味で置換になる二段の型。）』で反応する。求核剤電子が余っていて、電子の足りない相手（求電子剤）へ電子対を差し出して結合をつくる化学種。がカルボニル炭素と酸素が二重結合したC=O構造。炭素が電子不足で、求核剤に攻められる。炭素に付加して四面体中間体カルボニルに求核剤が付き、炭素がsp3の四面体形になった中間体。を作り(付加)、そこから脱離基結合の電子対を持ったまま分子から抜けていく原子や原子団。抜けたあと安定なほど良い脱離基となる。が抜けて新しいカルボニルが再生する(脱離)。ここでは酢酸イオンの酸素が塩化アセチルのカルボニル炭素を攻め、四面体中間体反応の途中で一時的にできる、ある程度の寿命を持つ化学種。遷移状態とは別物である。を経てCl⁻が脱離し、無水酢酸ができる。
- 選択性
- Q.なぜ塩化アシルは酸無水物に変換できて、その逆（酸無水物→塩化アシル）は起きにくいのか
A.求電子性（反応性）の序列が 塩化アシル ＞ 酸無水物 だから。反応性の高い（不安定な）塩化アシルから、反応性の低い（安定な）酸無水物への変換は下り坂で容易。逆向きは登り坂で起きにくい。 - 駆動力
- Q.なぜ四面体中間体からCl⁻が抜けて反応が進むのか
A.Cl⁻が良い脱離基だから。脱離のしやすさは共役二重結合と単結合が交互に並び、π電子がひと続きに広がった状態。酸のpKaが低いほど大きく、HClのpKa(約-7)はカルボン酸(約5)よりずっと低い。Cl⁻は塩基性が低く安定に抜けられるので、四面体中間体からCl⁻が脱離してカルボニルが再生する方向に進む。
近い反応・対になる反応
同じ中間体・対になる選択性・連続する変換など、位置の近い反応です。反応マップで全体の中での位置も見られます。
機構の正しさを機械で確かめる
原子の保存・電子の流れ・生成物への到達を機械で検証しています。妥当な経路は複数ありえます。
検算の内訳を見る
| 矢印⇄結合変化の整合 | 整合 — fail=0 / check=0（全2段） |
|---|---|
| 電荷保存 | 保存 — 全段で電荷保存 |
| 中間体の鎖の連続 | 連続 — 中間体の鎖が連続 |
| 生成物への到達（内部整合） | 到達 — 看板の生成物が機構中で実際に生成 |
| 生成物の分子式 | C4H6O3 |
| PubChem 照合 | 緑・完全一致（CID 7918） acetyl acetate |