Transcript Ácidos Carboxílicos

Semana N°10
Ácidos Carboxílicos
Introducción
 La propiedad química más importante de los ácidos carboxílicos, es su acidez,
debido a su grupo carbonilo.
 Además, los ácidos carboxílicos forman numerosos derivados importantes, entre
ellos los ésteres, amidas, etc.
 El grupo funcional de un ácido carboxílico es el grupo carboxilo, llamado así
porque está formado por un grupo carbonilo y un grupo hidroxilo (grupo
carboxilo). A continuación se incluye una estructura de Lewis para el grupo
carboxilo y también tres representaciones del mismo:
 Pueden contener uno, dos o más grupos carboxilo.
 El más simple es el ácido metanoico (ácido fórmico), y uno de los más familiares
es el ácido etanoico (ácido acético), que en estado diluido e impuro forma parte del
vinagre.
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 Los ácidos carboxílicos con un único grupo carboxilo y, generalmente, de cadena
lineal se denominan ácidos grasos; la cadena hidrocarbonada puede ser saturada o
bien contener uno o más enlaces dobles.
Propiedades Físicas
Fórmula
IUPAC Nombre
Masa
Molecular
Punto
Ebullición
Solubilidad en
agua
CH3(CH2)2CO2H
Ácido butanoico
88
164 ºC
muy soluble
CH3(CH2)4OH
1-pentanol
88
138 ºC
poco soluble
CH3(CH2)3CHO
pentanal
86
103 ºC
poco soluble
CH3CO2C2H5
Etanoato de etilo
88
77 ºC
moderadamente
soluble
CH3CH2CO2CH3
Propanoato de metilo
88
80 ºC
poco soluble
CH3(CH2)2CONH
Butanamida
87
216 ºC
soluble
CH3CON(CH3)2
N,Ndimetiletanamida
87
165 ºC
muy soluble
CH3(CH2)4NH2
1-aminobutano
87
103 ºC
muy soluble
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Sus puntos de fusión y ebullición crecen al aumentar la masa molar.
Los ácidos de menos de 5 carbones son solubles en agua; su solubilidad decrece a
partir del ácido butírico con el aumento del carácter hidrocarbonado de la molécula.
Todos los ácidos son solubles en solventes orgánicos
Solubilidad en agua
• Los ácidos carboxílicos son similares a los alcoholes en cuanto a su solubilidad
en agua ya que también pueden formar puentes de hidrógeno.
Nomenclatura Común
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Algunos ácidos alifáticos se conocen desde hace cientos de años y sus nombres
comunes reflejan sus orígenes históricos. El ácido carboxílico más simple, el ácido
fórmico, es el causante de la irritación causada por la picadura de las hormigas (del
latín formica, hormiga). El ácido acético se aisló del vinagre, cuyo nombre en latín
es acetum (agrio). El ácido propiónico se consideró como el primer ácido graso, y
su nombre deriva del griego protos pion (primera grasa). El ácido butírico se
obtiene por oxidación del butiraldehído, que se encuentra en la mantequilla (en
latín butyrum). Los ácidos caproico, caprílico y cáprico se encuentran en las
secreciones cutáneas de las cabras (capri en latín).
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 Los ácidos que se encuentran con más frecuencia se conocen por sus nombres
comunes; muchos de ellos se basan en la procedencia del ácido. A los ácidos
sustituidos se les da nombre ubicando la posición del sustituyente por medio de
las letras griegas a, ß, etc. como se ilustra a continuación:
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O


CH3
CH
NH2
C
OH
Nomenclatura UIQPA
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• Según la nomenclatura IUPAC, se cambia la terminación –o del alcano por –oico
y anteponiendo la palabra ácido
• Para los ácidos carboxílicos polifuncionales se utilizan las reglas anteriormente
descritas
O
R
R
C
COOH
R
CO2H
OH
CH3-CH2-COOH
CH3-CH2-CH2-CH2-COOH
Ácido propanoico
Ácido pentanoico
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O


CH3
CH
NH2
C
1
OH
H
C
O
COOH
O
C
C
H
H
H
C: ácido benzoico
U: aceptado
HO
C
COOH
H
C
H
Br
COOH
C: ácido m-bromobenzoico
U: aceptado
Propiedades Físicas y nomenclatura
Formula
Nombre común
Fuente
IUPAC Nombre
Punto
fusión
Punto
ebullición
HCO2H
Ácido fórmico
Hormiga (L.
formica)
Ácido metanoico
8.4 ºC
101 ºC
CH3CO2H
Ácido acetico
vinagre (L. acetum)
Ácido etanoico
16.6 ºC
118 ºC
CH3CH2CO2H
Ácido
propionico
leche (Gk. protus
prion)
Ácido
propanoico
-20.8 ºC
141 ºC
CH3(CH2)2CO2
H
Ácido butírico
mantequilla (L.
butyrum)
Ácido butanoico
-5.5 ºC
164 ºC
CH3(CH2)3CO2
H
Ácido valérico
Valeriana raiz
Ácido
pentanoico
-34.5 ºC
186 ºC
CH3(CH2)4CO2
H
Ácido caproico
cabras (L. caper)
Ácido hexanoico
-4.0 ºC
205 ºC
CH3(CH2)5CO2
H
Ácido enántico
vid (Gk. oenanthe)
Ácido
heptanoico
-7.5 ºC
223 ºC
CH3(CH2)6CO2
H
Ácido caprílico
cabras (L. caper)
Ácido octanoico
16.3 ºC
239 ºC
CH3(CH2)7CO2
H
Ácido
pelargónico
pelargonium
(hierba)
Ácido nonanoico
12.0 ºC
253 ºC
CH3(CH2)8CO2
H
Ácido cáprico
cabras (L. caper)
Ácido decanoico
31.0 ºC
219 ºC
Propiedades Químicas
Formación de dímeros
Acidez
Los ácidos carboxílicos suelen disociarse ligeramente en soluciones acuosas para
formar H3O+ y el anión carboxilato, RCOO-. Como en todo ácido, es posible definir
una constante de acidez, ka.
Casi en la mayoría de los ácidos carboxílicos, la constante de acidez Ka es del
orden de 10-5, que corresponde a un pKa de 4.72.
Carácter básico del grupo carbonilo
mayor densidad
de carga negativa
Estructura
Nombre IUPAC
Nombre común
Ácido etanodioico
Ácido oxálico
Ácido propanodioico
Ácido malónico
HOOC(CH2)2COOH
Ácido butanodioico
Acido succínico
HOOC(CH2)3COOH
Ácido pentanodioico
Acido glutárico
HOOC(CH2)4COOH
Ácido hexanodioico
Acido adípico
Acido 1,2bencenodicarboxílico
Ácido ftálico
HOOC-COOH
HOOCCH2COOH
O
C
OH
OH
C
O
Esterificación
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Las reacciones de esterificación se efectúan bajo catálisis ácida, puesto que en
ausencia de ácidos fuertes estas reacciones proceden de forma muy lenta. Si está
presente una cantidad catalítica de ácido el equilibrio se alcanza al cabo de unas
horas, calentando a reflujo una mezcla del ácido carboxílico y del alcohol.
Formación de Sales
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2 RCOOH + Na2CO3
RCOOH + NaHCO3 +
HC
ácido fórmico
ácido metanoico
RCOONa+ + H2O + CO2
O
O
OH
2 RCOOa+ + H2O + CO2
HC
+
NaOH
-
+
O Na
+ H2O
formiato de sodio
metanoato de sodio
Ejemplo de formación de sales
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O
O
C
OH
ácidobenzoico
+ NaOH
O- Na+
benzoato de sodo
+ H2O
Derivados de ácidos carboxílicos
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L = Halógeno (halogenuros de acilo)
L = O-R (Ester)
L = NH2, NHR ó NR2 (Amidas)
L = O-CO-R (Anhídridos)
O
R
C
L
O
O
R
R
C
X
Halogenuros
de acilo
C
O
R
NH2
Amidas
C
O-R´
Ésteres
R
O
O
C
C
O
Anhídridos
R
Importancia del ácido salicílico
• El ácido salicílico (o ácido 2-hidroxibenzóico) recibe su nombre de Salix, la
denominación latina del sauce de cuya corteza fue aislado por primera vez. Se
trata de un sólido incoloro que suele cristalizar en forma de agujas. Tiene un
buena solubilidad en etanol y éter.
• Tiene características antiinflamatórias pero debido a que provoca irritaciones
estomacales no se aplica como tal.
Importancia del ácido acetilsalicílico
 El ácido acetilsalicílico o AAS es un antiinflamatorio no esteroideo de la familia
de los salicilatos, usado frecuentemente como analgésico, antipirético,
antiagregante plaquetario y antiinflamatorio. Aspirina es el nombre comercial
acuñado por laboratorios Bayer para el fármaco.
 Entre los ácido carboxílicos aromáticos se encuentran el Ácido benzoico, C6H5-
COOH y sus derivados como el Ácido o hidroxibenzoico o Ácido salicílico, el
Ácido para aminobenzoico o PABA y el Ácido acetilsalicílico o ASPIRINA.
Ácido benzoico
Acido ftalico
EL BALSAMO DE TOLU
Ácidos grasos
Los ácidos grasos son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada de
tipo lineal, y con un número par de átomos de carbono. Tienen en un extremo de la
cadena un grupo carboxilo (-COOH).
Se conocen unos 70 ácidos grasos que se pueden clasificar en dos grupos. Los
ácidos grasos saturados sólo tienen enlaces simples entre los átomos de carbono.
Son ejemplos de este tipo de ácidos el mirístico (14C);el palmítico (16C) y el
esteárico (18C) .
Los ácidos grasos insaturados tienen uno o varios enlaces dobles en su cadena y sus
moléculas presentan codos, con cambios de dirección en los lugares dónde aparece
un doble enlace. Son ejemplos el oléico (18C, un doble enlace) y el linoleíco (18C
y dos dobles enlaces).
Una molécula de grasa está formada por tres ácidos grasos unidos a una molécula de
glicerol ("triglicérido").
Los ácidos grasos pueden estar saturados, es decir, no presentar enlaces dobles.
También pueden estar insaturados, es decir, tener átomos de carbono unidos por
enlaces dobles.
Algunas plantas almacenan energía en forma de aceites, especialmente en las
semillas y en los frutos.
Los ácidos grasos se utilizan, entre otras cosas , para fabricar detergentes
biodegradables. Los ácidos grasos se utilizan también en productos plásticos, como
los recubrimientos para madera y metal, y en los automóviles, desde el alojamiento
del filtro de aire hasta la tapicería.
Esteres
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En un éster, se remplaza un hidrógeno del grupo carboxilo por un grupo alquilo o
arilo.
O

CH3 — C—O —CH3
CH3—COO —CH3
30
Los ésteres le dan el olor y fragancia característico a las plantas y frutas
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Nombre el alquilo del alcohol con –oNombre el ácido con el C=O con –ato
acido
alcohol
O

metil
CH3 — C—O —CH3
Etanoato
etanoato de metilo (UIQPA)
(acetato)
acetato de metilo (común)
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O
HC
O
O
CH3
C
U: metanoato de metilo
C: formiato de metilo
CH3
CH3
O
U: Etanoato de metilo
C: acetato de metilo
O
C
CH3
O
CH2
O
U: etanoato de etilo
C: acetato de etilo
CH3
C
O
CH2
CH3
C y U: benzoato de etilo
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O
C
CH3
O
U: etanoato de fenilo
C: acetato de fenilo
Importancia del salicilato de metilo
• El salicilato de metilo es un aceite que se encuentra en muchas plantas y tiene
una fragancia que se asocia con la gaulteria.
• Se utiliza ampliamente como ingrediene analgésico en linimentos.
Tioésteres
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En un tioéster, se remplaza un oxígeno de un éster con un azufre.
O

R — C—S —R´
R—COS —R´
Nomenclatura Común
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O

CH3— C—S —CH3
Amidas
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 Las amidas son derivados de los ácidos carboxílicos. Todas las amidas contienen
un átomo de nitrógeno unido a un grupo carbonilo. La fórmula general de una
amida es:
 Si uno de los átomos de hidrógeno que está unido al átomo de nitrógeno se
remplaza por un grupo R´ , se produce una amida monosustituida. Si ambos
átomos de hidrógeno se remplazan por grupos R´ , se produce una amida
disustituida.
Amidas
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Nomenclatura común
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Nombre común
Para escribir el nombre común de una amida, se debe quitar la palabra
ácido y reemplazar la terminación -ico del ácido precursor por amida.
HCONH 2
CH 3CONH 2
formamida
acetamida
IUPAC
Se quita la palabra ácido y se reemplaza la terminación -oico de la
nomenclatura IUPAC del ácido precursor por la palabra amida.
Acido metanoico = metanamida
Acido etanoico = etanamida
Acido propanoico = propanamida
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Si uno de los átomos de H que está unido al átomo de N se reemplaza por un grupo
R, se produce una amida monosustituida o disustituida.
RCONHR,
RCONR2
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En las amidas sustituidas se coloca el prefijo N para identificar los grupos que están
unidos al átomo de Nitrógeno, luego se indica el nombre de los grupos alquilo y
finalmente el nombre de la amida
IUPAC
CH3CONCH3
COMÚN
N- metiletanamida
N- metilacetamida
CH 3CH 2CH 2CON(CH2CH3)2
N,N- dietilbutanamida
N,N- dietilbutiramida