ACIDOS CARBOXILICOS.ppt

Compuestos Orgánicos oxigenados

1. Ácidos Carboxílicos

2. 2
Introducción
Elgrupofuncionaldelosácidoscarboxílicosconsistede
unC═Ocon—OHenlazadoalmismocarbón.
ElgrupoCarboxilogeneralmenteseescribedela
siguientemanera:—COOH.
ÁcidosAlifáticostienenungrupoalquílicoenlazadoal—
COOH.Losácidosaromáticostienenungrupoarílico
unidoal—COOH.
Losácidosgrasossonácidosalifáticosconunacadena
larga.
Losácidoscarboxílicosformannumerososderivados
importantes,entreelloslosésteres,amidas,etc.

3. 3
Nombres Comunes
Muchosácidosalifáticostienennombreshistóricos.
Laposicióndelossustituyentesenlacadenase
especificanconletrasgriegas.
Observequelasletrascomienzanconelátomode
carbonosiguientealcarbonodelgrupocarboxilo,el
carbonoα.

4. Nombres Comunes
Elácidofórmicoseextrajodelashormigas.
Elácidoacéticoseaislódelvinagre.
Elácidopropiónicofueconsideradoelprimerácido
graso.
Elácidobutíricoresultadelaoxidacióndel
butiraldehído,elsaborprincipaldelamantequilla.
Losácidoscaproico,caprílicoycápricoseencuentran
enlassecrecionesdelapieldelascabras.

5. Nombres IUPAC
Seañadeala“o”finaldelnombredelalcanoporlaterminación
“ico”yseanteponelapalabraácido.
ElCdelgrupocarboxiloeselC#1.
Alnombrarlos,elgrupocarboxilotieneprioridadsobre
cualquieradelosotrosgruposfuncionalesquehemos
explicado.

6. Nombres comunes y IUPAC
Formula Nombre común Fuente IUPAC Nombre
HCO
2
H Ácido fórmico Hormiga (L. formica)Ácido metanoico
CH
3
CO
2
H Ácido acetico Vinagre (L. acetum) Ácido etanoico
CH
3
CH
2
CO
2
H Ácido propionico
Leche (Gk. protus
prion)
Ácido propanoico
CH
3
(CH
2
)
2
CO
2
H Ácido butírico
Mantequilla (L.
butyrum)
Ácido butanoico
CH
3
(CH
2
)
3
CO
2
H Ácido valérico Valeriana raiz Ácido pentanoico
CH
3
(CH
2
)
4
CO
2
H Ácido caproico Cabras (L. caper) Ácido hexanoico
CH
3
(CH
2
)
5
CO
2
H Ácido enántico Vid (Gk. oenanthe) Ácido heptanoico
CH
3
(CH
2
)
6
CO
2
H Ácido caprílico Cabras (L. caper) Ácido octanoico
CH
3
(CH
2
)
7
CO
2
H Ácido pelargónicoPelargonium(hierba)Ácido nonanoico
CH
3
(CH
2
)
8
CO
2
H Ácido cáprico Cabras (L. caper) Ácido decanoico

7. Ácidos Insaturados
Paso1y2igual.Unnúmeroproporcionalaubicacióndel
enlacedoble.
Lostérminosestereoquímicoscisytrans(ZyE)seusancomo
seencuentranenlosotrosalquenos.
Loscicloalcanosconsustituyentes-COOHsenombranporlo
generalcomoácidoscicloalcanocarboxílicos.

8. Isómeros Geométricos
Sonestereoisomerosquenopuedenconvertirseuno
enotrosinqueserompaunenlacequímica,estose
presentanenpares.
Laisomeríacis-transogeométricaesdebidaala
rotaciónrestringidaentornoaunenlacecarbono-
carbono,debidaalapresenciadedoblesenlaceso
ciclos.

9. Isómeros Geométricos
ISOMEROCIS
Significaquedosátomosenparticularessonadyacentesque
estándelmismoladodeldobleenlaceoenlamismacara
ISOMEROTRANS
Cuandodosgruposde2átomosexistendeladoopuestodela
formulaestructural

10. 10
Ácidos Aromáticos
Senombrancomoderivadosdeácidobenzoico.
Seusanlosprefijosorto-,meta-ypara-para
especificarlaposicióndelsegundosustituyente.
Sihaymásdedossustituyentesseusannúmeros.
Muchosácidosaromáticostienennombres
históricosquenoestánrelacionadosconsus
estructuras.

11. 11
Ácidos Dicarboxílicos
DiácidosAlifáticosgeneralmentese
nombranusandonomenclaturacomún.
Estructura Nombre IUPAC Nombre común
HOOC-COOH Ácido etanodioicoÁcido oxálico
HOOCCH
2COOH Ácido propanodioicoÁcido malónico
HOOC(CH
2)
2COOH Ácido butanodioicoAcido succínico
HOOC(CH
2)
3COOHÁcido pentanodioico Acido glutárico
HOOC(CH
2)
4COOHÁcido hexanodioico Acido adípico
Acido 1,2-
bencenodicarboxílico Ácido ftálico C
C
O
OH
O
OH

12. Ácidos Dicarboxílicos
Enlosácidosdicarboxílicossustituidosse
proporcionanlosnombrescomunes
usandoletrasgriegas,deigualmanera
queenlosácidoscarboxílicossencillos.
Ácido 3-bromohexanodioico
Ácido -bromoadipico
HOOCCH
2CHCH
2CH
2COOH
Br

13. 13
Ácidos Dicarboxílicos
Loscompuestosbencenoidescondos
gruposcarboxilossenombrancomo
ácidosftálicos.
Elácidoftálicoensíeselisómeroorto.El
isómerometasellamaácidoisoftálicoyal
isómeroparasellamaácidotereftálico.

14. 14
Ácidos Dicarboxílicos
según IUPAC
Losácidosdicarboxilicosalifáticosseiniciacon
lapalabraácidoyadicionandoelsufijo-dioico
delalcanoprecursor.
Paralosácidosdicarboxilicosdecadenalineal,
elnombredelalcanoprecursorsedetermina
usandolacadenacontinuamáslargaque
contieneambosgruposcarboxilo.

15. 15
Ácidos Dicarboxílicos
según IUPAC
Lacadenasenumeracomenzandoconel
átomodecarbonodelcarboxiloqueestémás
cercanoalossustituyentes.

16. 16
Estructura y propiedades físicas
de los ácidos carboxílicos
ElCsp
2
delcarboniloestrigonalplanar.
ElenlaceO—Htambiénestáenelmismoplano,
eclipsadoconelC═O.
ElánguloC—O—Hesde106°.
Estructura de Acido Fórmico

17. ElátomodeCarbonotieneunahibridaciónsp
2
enel
grupocarbonilo,paraformar3orbitaleshíbridos,que
sedisponenenunplanoformandoángulosde120º.
Alosenlacessimplesselesconocecomoenlaces
sigma(σ)ylosenlacesdoblesestáncompuestospor
unenlacesigmayunenlacepi(π).
Geometría trigonal planar

18. 18
Puntos de Ebullición
Losácidoscarboxílicostienenpuntosde
ebulliciónmásaltosquelosalcoholes,
cetonasyaldehídosdemasamoleculares
similaresdebidoalaformacióndedímeros
porPuentesdeHidrógeno.

19. 19
Puntos de Ebullición
Eldímerocontieneunanillodeocho
miembrosunidopordosenlacesporpuente
dehidrógeno,duplicandoconeficaciala
masamoleculardelasmoléculassalientes
delafaselíquida.

20. O
OH
O
OH
O
OH
Ac. Esteárico
Ac. Oleico
Ac. Linoleico
72
o
16
o
-5
o Puntos de Fusión
Ácidosalifáticosconmásde8Carbonossonsólidosa
temperaturaambiente,amenosquetenganenlaces
dobles.
Losdoblesenlaces(especialmenteloscis)bajanlos
puntosdefusión,impidenlaformacióndeunared
cristalinaestable.Lossiguientesácidostienen18C:
p.f.

21. Formula IUPAC Nombre Punto fusión Punto ebullición
HCO
2
H Ácido metanoico 8.4 ºC 101 ºC
CH
3
CO
2
H Ácido etanoico 16.6 ºC 118 ºC
CH
3
CH
2
CO
2
H Ácido propanoico -20.8 ºC 141 ºC
CH
3
(CH
2
)
2
CO
2
H Ácido butanoico -5.5 ºC 164 ºC
CH
3
(CH
2
)
3
CO
2
H Ácido pentanoico -34.5 ºC 186 ºC
CH
3
(CH
2
)
4
CO
2
H Ácido hexanoico -4.0 ºC 205 ºC
CH
3
(CH
2
)
5
CO
2
H Ácido heptanoico -7.5 ºC 223 ºC
CH
3
(CH
2
)
6
CO
2
H Ácido octanoico 16.3 ºC 239 ºC
CH
3
(CH
2
)
7
CO
2
H Ácido nonanoico 12.0 ºC 253 ºC
CH
3
(CH
2
)
8
CO
2
H Ácido decanoico 31.0 ºC 219 ºC

22. 22
Solubilidad
Lasolubilidadenaguadisminuyeconla
longituddelacadena,ácidosconmasde10
átomosdeCsoncasiinsolubles.
Hasta4Carbonos,losácidossonmisciblesen
agua.
Sonmuysolublesenalcoholesporla
formacióndeenlacespuentesdehidrogeno.
Tb.sonsolublesensolventespocopolares
comoCHCl
3.

23. Acidez de Ácidos Carboxílicos
LaconstantedeequilibrioK
aparaestareacciónsellama
constantededisociacióndelácido.
ElpK
adeunácidoesellogaritmonegativodelaK
ay
usamosporloregularelpK
acomounaindicacióndela
acidezrelativadelosdiferentesácidos.
ion carboxilato protón

24. Acidez de Ácidos Carboxílicos
Relación entre pKa y pH
LarelacióncorrectaentrepK
aypHes:
A.Ambossonfuncioneslogarítmicas.
B.Ambossonsiempre<7paraácidosy>7parabases.
C.CuandopH=pKa,elcompuestoencuestióntendrácarga
de+0,5.
D.CuandopH=pKa,elcompuestoionizableencuestión(ya
seaácidoobase)estarálamitadprotonadoylamitad
desprotonado.
LarelaciónentrepK
aypHestárepresentada
matemáticamenteporlaecuacióndeHenderson-
Hasselbalch:
pH = pK
a+ log [A-] / [HA]

25. Acidez de Ácidos Carboxílicos

26. Acidos Carboxílicos y Alcoholes
Losácidoscarboxílicossonmásácidosquelosalcoholesdebidoa
quelosionescarboxilatosonmásestablesquelosionesalcóxido.
Unioncarboxilatotienesucarganegativadeslocalizadasobrelos
dosátomosdeoxígeno,comparadoconsólounátomodeoxígeno
quetienelacarganegativaenunionalcóxido.
Estabilidad de los
iones carboxilato

27. Ion Acetato
Lacargaestádeslocalizadauniformementeentrelos
dosOaumentandolaestabilidaddelanión.
CadaenlaceC-Otieneunordendeenlacede3/2de
unenlaceσylamitaddeunenlaceπ.
Cadaátomodeoxígenotienelamitaddelacarga
negativa.

28. Efecto de Sustituyentes
Cualquiersustituyentequeestabiliceelioncarboxilato
concarganegativaestimulaladisociaciónydacomo
resultadounácidomásfuerte.
Losátomoselectronegativospotencianlafuerzadeun
ácidoretirandodensidadelectrónicadelion
carboxilato.

29. 29
Efecto de Substituyentes

30. Acidos Carboxílicos Aromáticos
Gruposelectroatrayentesaumentanlaacidezygrupos
electrodonantesladisminuyen.
Losefectossonmásmarcadosparalossustituyentesen
posicionesortoypara.
Enlosejemplos,seobservaqueunsustituyentenitro(atractorde
densidadelectrónica)aumentalafuerzadelácido.
Unsustituyentemetoxi(donadordedensidadelectrónica)la
disminuye.
efecto más
grande

31. 31

32. Aspirina
Laabsorcióndemuchosfármacosadministradosdemanera
oralquecontienenácidoscarboxílicosdependedesus
valoresdepK
a.
Porejemplo,laaspirinaseabsorbeengranmedidadel
entornoácidodelestómagodebidoaqueestápresente
comoácido,elcualpasaconrapidezatravésdelas
membranasenlasangre.

33. Deprotonación de Ácidos
Carboxílicos
Elionoxidrilodeprotonaalácidoformandoel
carboxilato.
Añadiendounácidofuerteseregeneraelácido.
ion oxidrilo
ion carboxilato

34. 34
Deprotonación de Acidos Carboxílicos

35. Nomenclatura de sales de los
ácidos carboxílicos.
Lassalestienenpropiedadesmuydiferentesalos
ácidos,incluyendounamayorsolubilidadenaguay
menosolor.
Senombrandemanerasimilaralassales
inorgánicas.

36. 36
Propiedades de las Sales
Generalmentesólidossinolor.
Fundenatemperaturasaltasyconfrecuenciase
descomponenantesdesuspuntosdefusión.
CarboxilatosdeNa
+
,K
+
,Li
+
yNH
4
+
sonsolubles
enagua.
Losjabonessonlassalessódicas“solubles”de
ácidosgrasos.

37. 37
Propiedades de las Sales
Eljabónenagua"dura"quecontieneionesCa
2+
,
Mg
2+
oFe,lassalescarboxilatoinsolubles
precipitan.
Lassalespuedenserformadasporreacciónde
unácidoconNaHCO
3,liberandoCO
2.

38. 38
Hidrólisis de grasas y Aceites
•Lahidrólisisbásicadegrasasyaceitesproducelos
jabones(saponificación).

39. 39
Extracción de Acidos Carboxílicos
Elácidocarboxílicoesmássolubleenlafase
orgánica,perolasalesmássolubleenlafase
acuosa.

40. 40
Algunos Ácidos Importantes
CH
3–COOH:
Vinagre:Esunadisoluciónacuosaal5%,
usadoenlosalimentos
Seproduceporfermentacióndeazúcaresy
almidones.
Enlaindustriaseusacomosolvente,
catalizadoryreactivoenotrasíntesis.

41. 41
ÁCIDO BENZOICO.
Utilizadocomouncomponenteenmedicinas,
conservadordealimentosymateriaprima
parasíntesis.
Seobtieneporlaoxidacióndeltoluenocon
permanganatodepotasio,ácidonítricou
otrosoxidantesfuertes.C
O
OH

42. Acidoadípico:Nylon66
Ácido ftálico: poliésteresHO
OH
O
O C
O
OH
O
OH

43. Ejemplos
43
Acido adípico Nylon 66HO
OH
O
O
hexametilendiaminaC
O
OH
O
OH
Acido phtálico poliéster

44. 44
Síntesis de Acidos
Oxidacióndealcoholes1rios.yaldehídos
conácidocrómico.
RompimientodeunalquenoconKMnO
4
caliente(sielalquenotieneunHenelCdel
dobleenlace).
Losalquilbencenosseoxidanaácido
benzoicoconKMnO
4oácidocrómico
caliente.

45. 45
Oxidación de Alcoholes 1rios. a
Acidos Carboxílicos
H
2CrO
4se forma con Na
2Cr
2O
7y H
2SO
4.

46. 46
Derivados de Acidos
Elgrupoenlazadoalgrupoacilo
determinaelderivado:
—OH, ácido carboxílico
—Cl, cloruro de ácido
—OR’, éster
—NH
2, amida

47. Chapter 20 47
Substitución Acil Nucleofílica

48. 48
Esterificación Fischer
Reaccióndeunácidocarboxílicoconunalcoholen
medioácidoproduceunéster.Esunareacciónde
equilibrio.
Seusaunexcesodealcoholparadesplazarel
equilibrio.