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Ácidos Carboxílicos. Semana N°10. 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. O. H. C. O. H. - PowerPoint PPT Presentation
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Ácidos Carboxílicos
Semana N°10
IntroducciónLa 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.
C O
H
H
O
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 MasaMolecular
Punto Ebullición
Solubilidad en agua
CH3(CH2)2CO2
H 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)2CONH2
Butanamida 87 216 ºC soluble
CH3CON(CH3)2N,N-
dimetiletanamida 87 165 ºC muy soluble
CH3(CH2)4NH2 1-aminobutano 87 103 ºC muy soluble
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.
H3CC
O H O
OHO
H
H
H
Nomenclatura ComúnAlgunos 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:
9
10
C
NH2
CH
CH3
O
OH
Ácido α-aminopropiónicoAlanina (aminoácido)
Nomenclatura UIQPA11
• 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
R CO
OH
R COOH R CO2H
CH3-CH2-COOH CH3-CH2-CH2-CH2-COOH
Ácido propanoico Ácido pentanoico
12
C1
NH2
CH
CH3
O
OH
Ácido 2-aminopropanoicoAlanina (aminoácido)
C
O
H
C: ácido benzoicoU: aceptado
C
O
H
C: ácido m-bromobenzoicoU: aceptado
Br
COOH
C
C
C
COOH
HH
COOHHO
HH
Ácido cítrico
Propiedades Físicas y nomenclaturaFormula Nombre
común Fuente IUPAC Nombre
Punto fusión
Punto ebullición
HCO2HÁcido
fórmicoHormiga (L.
formica)Ácido
metanoico 8.4 ºC 101 ºC
CH3CO2H Ácido acetico vinagre (L. acetum)
Ácido etanoico 16.6 ºC 118 ºC
CH3CH2CO2HÁcido
propionicoleche (Gk. protus
prion)Ácido
propanoico -20.8 ºC 141 ºC
CH3(CH2)2CO2
H Ácido
butíricomantequilla (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
pelargónicopelargonium
(hierba)Ácido
nonanoico 12.0 ºC 253 ºC
CH3(CH2)8CO2
H Ácido cáprico cabras (L. caper) Ácido decanoico 31.0 ºC 219 ºC
Formación de dímeros
H3CC
O H O
CCH3
OHO
Los ácidos carboxílicos existen como moléculas dobles o dímeros
Propiedades Químicas
AcidezLos 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
HOOC-COOH Ácido etanodioico Ácido oxálico
HOOCCH2COOH 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 1,2-bencenodicarboxílico
Ácido ftálico
C
C
O
OH
O
OH
Esterificación18
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 Sales19
2 RCOOH + Na2CO3 2 RCOO a+ + H2O + CO2
RCOOH + NaHCO3 + RCOO Na++ H2O CO2+
HC O
OH+ NaOH Na+
HCO
O-+ H2O
ácido fórmicoácido metanoico
formiato de sodiometanoato de sodio
Ejemplo de formación de sales20
C
O
OH + NaOH Na+
O
O-
ácidobenzoico benzoato de sodo
+ H2O
Derivados de ácidos carboxílicos21
R CO
L
L = Halógeno (halogenuros de acilo)L = O-R (Ester)L = NH2, NHR ó NR2 (Amidas)L = O-CO-R (Anhídridos)
R CO
XR C
O
NH2R C
O
O-R´ RC
O
OC
O
R
Halogenuros
de acilo
Amidas Ésteres Anhídridos
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.
EL BALSAMO DE TOLUAcido ftalico
Ácido benzoico
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.
Esteres29
En un éster, se remplaza un hidrógeno del grupo carboxilo por un grupo alquilo o arilo.
O
CH3 — C—O —CH3 CH3—COO —CH3
Grupo éster
30
Los ésteres le dan el olor y fragancia característico a las plantas y frutas
31
Nombre el alquilo del alcohol con –o-
Nombre 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)
32
HC
O
O CH3
U: metanoato de metiloC: formiato de metilo
CCH3
O
OCH3
U: Etanoato de metiloC: acetato de metilo
CCH3
O
OCH2
CH3U: etanoato de etiloC: acetato de etilo
C
O
O CH2 CH3C y U: benzoato de etilo
33
CCH3
O
O
U: etanoato de feniloC: 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.
Tioésteres35
En un tioéster, se remplaza un oxígeno de un éster con un azufre.
O
R — C—S —R´ R—COS —R´ Grupo tioéster
36
Nomenclatura Común
O
CH3— C—S —CH3 Tioacetato de metilo
AmidasLas 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:
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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.
Amidas38
Nomenclatura comúnNombre comúnPara 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 formamida CH 3CONH 2 acetamida
IUPACSe quita la palabra ácido y se reemplaza la terminación -oico de la nomenclatura IUPAC del ácido precursor por la palabra amida.
Acido metanoico = metanamidaAcido 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 COMÚN CH3CONCH3 N- metiletanamida N- metilacetamida
CH 3CH 2CH 2CON(CH2CH3)2 N,N- dietilbutanamida N,N- dietilbutiramida
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