ACIDOS CARBOXILICOS 1- Marco teórico: Los compuestos que contienen al grupo grupo carboxilo carboxilo son ácidos ácidos y y se llaman ácidos carboxílicos.
Los ácidos carboxílicos se clasifican de acuerdo con el sustituyente unido al grupo carboxilo. Un ácido alifático tiene un grupo alquilo unido al grupo carboxilo, mientras que un ácido aromático tiene un grupo arilo. Un ácido carboxílico cede protones por ruptura heterolítica de enlace O-H dando un protn y un in carboxilato.
Propiedades físicas 1.
Los Los ácid ácidos os carb carbox oxíl ílic icos os hier hier!e !en n a temp temper erat atur uras as muy muy supe superi rior ores es que que los alcoholes alcoholes,, cetonas o aldehídos de pesos moleculares seme"antes. Los puntos de ebullicin ebullicin de los ácidos carboxílicos carboxílicos son el resultado resultado de la formacin de un dímero dímero estable con puentes de hidrgeno hidrgeno..
2.
Puntos de ebullición: Los ácidos carboxí carboxílico licoss que contien contienen en más de ocho ocho átomos átomos de carbono carbono,, por lo general son slidos, a menos que contengan dobles enlaces. La presencia de dobles enlaces #especialmente dobles enlaces cis$ en una cadena larga impide la formacin de una red cristalina estable, lo que ocasiona un punto de fusin fusin más más ba"o.
Los puntos de fusin de los ácidos dicarboxílicos son muy altos. %eniendo dos carboxilos por mol&cula , las fuer'as de los puentes de hidrgeno son especialmente fuertes en estos diácidos( se necesita una alta temperatura temperatura para para romper la red red de de puentes de hidrgeno en el cristal y fundir el diácido.
.
Puntos de fusión: Los ácidos carboxílicos forman puentes de hidrgeno con el agua,, y los de peso molecular más peque)o #de hasta cuatro átomos de carbono$ son agua miscibles en agua agua.. * medida que aumenta la longitud de la cadena de carbono disminuye la solubilidad en agua+ los ácidos con más de die' átomos de carbono son esencialmente insolubles.
Los ácidos carboxílicos son muy solubles en los alcoholes, porque forman enlaces de hidrgeno hidrgeno con ellos. *demás, *demás, los alcoholes alcoholes no son tan polares como el agua, de modo que los ácidos de cadena larga son más solubles en ellos que en agua. La mayor parte de los ácidos carboxílicos son bastante solubles en sol!entes no polares como el cloroformo porque el ácido continua existiendo en forma dim&rica en el sol!ente no polar. *sí, los puentes de hidrgeno de dímero cíclico no se rompen cuando se disuel!e el ácido en un sol!ente polar.
- Medició! de "a acide#: Un ácido carboxílico carboxílico se puede disociar disociar en agua para dar un protn y un in carboxilato. La constante de equilibrio a para esta reaccin se
llama constante de acide'. l pa de un ácido es el logaritmo negati!o de a, y normalmente se usa al pa como indicacin de la acide' relati!a de diferente ácidos.
$.
So"%&i"idades: Un sustituyente que estabilice al in carboxilato, con carga negati!a, aumenta la disociacin y produce un ácido más fuerte. e este modo los átomos electronegati!os aumentan la fuer'a de un ácido. ste efecto inducti!o puede ser muy grande si están presentes uno o más grupos que atraen electrones en el átomo de carbono alfa. La magnitud del efecto de un sustituyente depende de su distancia al grupo carboxilo. Los sustituyentes en el átomo de carbono alfa son los más eficaces para aumentar la fuer'a de un ácido. Los sustituyentes más distantes tienen efectos mucho más peque)os sobre la acide', mostrando que los efectos inducti!os decrecen rápidamente con la distancia.
$- Sa"es de acidos car&o'í"icos: Una base fuerte puede desprotonar completamente en un ácido carboxílico. Los productos son el in carboxilato, el catin que queda de la base, y agua. La combinacin de un in carboxilato y un catin constituyen la sal de un ácido carboxílico.
(- Sí!tesis de "os acidos car&o'í"icos 5.
Efectos de los sustituyentes sobre la acidez. Los alcoholes o aldehídos primarios se oxidan normalmente para producir los ácidos empleando ácido crmico. l permanganato de potasio se emplea en ocasiones pero con frecuencia sus rendimientos son inferiores.
).
Oxidación de alcoholes y aldehídos: l permanganato de potasio reacciona con los alquenos para dar glicoles. Las soluciones calientes y concentradas de permanganato de potasio oxidan más los glicoles, rompiendo el enlace carbonocarbono central. ependiendo de la sustitucin del doble enlace original, se podrán obtener cetonas o ácidos.
La o'onlisis o una oxidacin !igorosa con permanganato rompe el triple enlace de los alquinos dando ácidos carboxílicos.
*.
R%pt%ra o'idati+a de a",%e!os a",%i!os. l dixido de carbono se agrega a los reacti!os de /rignard para formar las sales de magnesio de los ácidos carboxílicos. La adicin de ácido diluido protona las sales de magnesio para dar ácidos carboxílicos. ste m&todo es 0til porque con!ierte un grupo funcional halogenuro en un grupo funcional ácido carboxílico, agregando un átomo de carbono en el proceso.
.
Car&o'i"ació! de reacti+os de /ri0!ard. 1ara con!ertir un halogenuro de alquilo en ácido carboxílico con un átomo de carbono adicional es despla'ar al halogenuro con cianuro de sodio. l producto es un nitrilo con un ácido carboxílico más.
Propiedades ,%íicas *unque los ácidos carboxílicos contienen tambi&n al grupo carbonilo, sus reacciones son muy diferentes de las de las cetonas y los aldehídos. Las cetonas y los aldehídos reaccionan normalmente por adicin nucleofílica del grupo carbonilo, pero los ácidos carboxílicos y sus deri!ados reaccionan principalmente por sustitucin nucleofílica de acilo, donde un nuclefilo sustituye a otro en el átomo de carbono del acilo #23O$.
.
Formación de hidrólisis de nitrilos. Los me"ores reacti!os para con!ertir los ácidos carboxílicos en cloruros de ácido son el cloruro de tionilo #4O2l5$ y el
cloruro de oxalilo #2O2l$5, porque forman subproductos gaseosos que no contaminan al producto. l cloruro de oxalilo es muy fácil de emplear porque hier!e a 6572 y se e!apora de la me'cla de reaccin.
13.
11.
Síntesis y empleo de cloruros de ácido. Los ácidos carboxílicos se con!ierten directamente en &steres mediante la esterificacin de 8ischer, al reaccionar con un alcohol con catálisis ácida.
Condensación de los ácidos con los alcoholes. sterificación de Fischer. l hidruro de litio y aluminio #Li*lH9$ reduce los ácidos carboxílicos para formar alcoholes primarios. l aldehído es un intermediario en esta reaccin, pero no se puede ailar porque se reduce con mayor facilidad que el ácido original.
12.
!educción de los ácidos carboxílicos. Un m&todo general para prepara cetonas es la reaccin de un ácido carboxílico con 5 equi!alentes de un reacti!o de organolitio.
1.
*lquilacin de los ácidos carboxílicos para formar cetonas.
"#.
$escarboxilación de los radicales carboxilato.
Los ácidos carboxílicos se pueden con!ertir en halogenuros de alquilo con p&rdida de un átomo de carbono mediante la reaccin de Hunsdiec:er.
eterminacin de otras propiedades físicas. . nsayo de ;gnicin. 4e derriti rápidamente, la llama era de un color amarillo intenso y tenía bastante hollín. . *ccin de ácidos y bases.
PROPI4DAD4S 56SICAS 7 896MICAS D4 LOS ;4R4S structuralmente los &teres pueden considerarse deri!ados del agua o
•
alcoholes, en los que se han reempla'ado uno o dos hidrgenos, respecti!amente, por restos carbonados.
La estructura angular de los &teres se explica bien asumiendo una hibridacin
•
sp< en el oxígeno, que posee dos pares de electrones no compartidos,no puede establecer enlaces de hidrgeno consigo mismo y sus puntos de ebullicin y fusin son muchos más ba"os que los alcoholes referibles. Un caso muy especial lo constituyen los epxidos, que son &teres cíclicos de tres miembros. l anillo contiene mucha tensin, aunque algo menos que en el ciclo propano.
2iclo propano pxido de etileno
•
ebido a que el ángulo del enlace 2-o-2 no es de =>?7, los momentos dipolares de los dos enlaces 2-O no se anulan+ en consecuencia, los &teres presentan un peque)o momento dipolar neto #por e"emplo, =.=> para el dietil &ter$.
PROPI4DAD4S 896MICAS: •
Los &teres tienen muy poca reacti!idad química, debido a la dificultad que presenta la ruptura del enlace
C
inertes en reacciones orgánicas. •
n contacto con el aire sufren una lenta oxidacin en la que se forman perxidos muy inestables y poco !olátiles. stos constituyen un peligro cuando s e destila un &ter, pues se concentran en el residuo y pueden dar lugar a explosiones. sto se e!ita guardando el &ter con hilo de sodio o a)adiendo una peque)a cantidad de un reductor #4O98e, Li*;H9$ antes de la destilacin.
•
Los &teres no son reacti!os a excepcin de los epxidos. Las reacciones de los epxidos pasan por la apertura del ciclo. icha apertura puede ser catali'ada por ácido o apertura mediante nuclefilo.
#*pertura catali'ada por ácido$ l nuclefilo ataca al carbono más sustituido.
# *pertura por neoclfilo$ l neoclfilo ataca al carbono menos sustituido.
Propiedades físicas estr%ct%ra"es: Los &teres estructuralmente pueden ser considerados deri!ados del agua o de los alcoholes, en los cuales se ha cambiado uno o más hidrgenos por cadenas carbonatadas. La estructura angular que poseen los &teres se puede entender si tenemos en cuenta una hibridacin sp@< para el oxígeno, el cual posee dos pares no compartidos de electrones. Ao puede formar enlaces de hidrgeno con sí mismo, siendo sus puntos de ebullicin y fusin bastante más ba"os que los de los alcoholes que se encuentren relacionados. l oxígeno, electronegati!o, otorga a los &teres un ligero momento dipolar y sus puntos de ebullicin por lo general, aunque similares, son más altos que los de los alcanos correspondientes. l ángulo que existe entre el enlace carbono-hidrgeno-carbono, no es el típico de =>?7, por lo cual los momentos dipolares que presentan cada uno de los enlaces 2-O no se !en anulados, lo que lle!a en consecuencia a que los &teres tengan un momento dipolar al que podemos llamar neto. n cuanto a los &teres de tipo cíclico, &stos se comportan como si fueran acíclicos pues las propiedades químicas del grupo funcional que nos ocupa son exactamente las mismas, sin importar si se trata de una cadena abierta o de un anillo. Los &teres cíclicos más comunes, como pueden ser el tetrahidrofurano o el dioxano, se utili'an con asiduidad como diso"+e!tes, ya que &stos son inertes, aunque es cierto que pueden llegar a romperse cuando son tratados con ácidos muy fuertes. n los &teres cíclicos, los 0nicos que se comportan de una forma diferente son los compuestos cíclicos que se encuentran formados por tres miembros, es decir, los llamados epó'idos. * ellos, la tensin que posee el anillo les da una reacti!idad química un tanto especial, y es qui'ás &ste hecho el que los haga tan 0tiles en cuanto a síntesis química se refiere. Los &teres son ligeramente solubles en agua y carecen de coloracin. 1oseen aromas agradables como ocurre con los &steres. l &ter más peque)o se encuentra en condiciones normales en estado gaseoso, y los más pesados en cambio, en estado slido.
Propiedades ,%íicas: Los &teres por lo general tienen muy poca reacti!idad química, esto es debido a lo difícil que es romper el enlace carbono- oxígeno #2-O$. s por ello, que !ienen utili'ados muy frecuentemente como disol!entes de tipo inerte en reacciones de la química orgánica. Los &teres no poseen hidrgenos acti!os como pueden presentar otros compuestos #alcoholes o ácidos$. ebido a ello, los &teres son inertes frente a compuestos metálicos como pueden ser los elementos del primer grupo de la tabla peridica u otros como el litio. 4e !en necesitados de calor para poder descomponerse, pudiendo slo así reaccionar con algunos metales. Los &teres cuando se encuentran expuestos al aire, experimentan una oxidacin lenta, la cal da lugar a perxidos bastante inestables y muy poco !olátiles. ichos perxidos son un peligro cuando procedemos a destilar un &ter, pues suelen concentrarse en el residuo
de la destilacin, pudiendo generar una explosin. 1ara e!itar dicho indeseable efecto, los &teres deben ser conser!ados con un hilo de sodio, o simplemente a)adi&ndoles, antes de comen'ar la destilacin, un poco de sustancia reductora, como puede ser por e"emplo, el Li*lH9.
Lee todo en( 1ropiedades de los &teres B La /uía Cuímica http(DDquimica.laguia5???.comDpropiedadesDE5?FGix''
de
4S;4R4S Los 4steres son compuestos que se forman por la unin de ácidos con alcoholes, generando agua como subproducto. 2omo se !e en el e"emplo, el hidroxilo del ácido se combina con el hidrgeno del radical hidroxilo del alcohol.
=oe!c"at%ra( 4e nombran como si fuera una sal, con la terminacin JatoK luego del nombre del ácido seguido por el nombre del radical alcohlico con el que reacciona dicho ácido. Los &steres se pueden clasificar en dos tipos(
steres i!or0>!icos ( 4on los que deri!an de un alcohol y de un ácido inorgánico. 1or e"emplo(
steres or0>!icos ( 4on los que tienen un alcohol y un ácido orgánico. 2omo e"emplo basta !er el etanoato de propilo expuesto arriba. Otro criterio o forma de clasificarlos es seg0n el tipo de ácido orgánico que se uso en su formacin.s decir, si se trata de un ácido alifático o aromático. *romáticos son los deri!ados de los anillos benc&nicos como se ha explicado anteriormente. 1ara los alifáticos hacemos alusin nue!amente al etanoato de propilo anteriormente expuesto. *l proceso de formacin de un &ster a partir de un ácido y un alcohol se lo denomina esterificacin. 1ero al proceso in!erso, o sea, a la hidrlisis del &ster para regenerar nue!amente el ácido y el alcohol se lo nombra saponificacin. ste t&rmino como !eremos es tambi&n usado para explicar la obtencin de "abones a partir de las grasas.
O&te!ció! de steres ( eremos algunos de los m&todos más usados.
Los ?steres se preparan combinando un ácido orgánico con un alcohol. 4e utili'a ácido sulf0rico como agente deshidratante. sto sir!e para ir eliminando el agua que se forma y de esta manera hacer que la reaccin tienda su equilibrio hacia la derecha, es decir, hacia la formacin del &ster.
Propiedades físicas ( Los que son de ba"o peso molecular son líquidos !olátiles de olor agradable. 4on las responsables de los olores de ciertas frutas. Los ?steres superiores son slidos cristalinos, inodoros. 4olubles en sol!entes orgánicos e insolubles en agua. 4on menos densos que el agua.
Propiedades 8%íicas( Hidrólisis ácida: *nte el calor, se descomponen regenerando el alcohol y el ácido correspondiente. 4e usa un exceso de agua para inclinar esta !e' la reaccin hacia la derecha. 2omo se menciono es la in!ersa de la esterificacin. Hidrólisis en medio alcalino: n este caso se usan hidrxidos fuertes para atacar al &ster, y de esta manera regenerar el alcohol. M se forma la sal del ácido orgánico.
9sos de "os ?steres ( 2itaremos algunas. La me"or aplicacin es utili'arlo en esencias para dulces y bebidas ya que se hallan de forma natural en las frutas. Otros para preparar perfumes. Otros como antis&pticos, como el cloruro de etilo. Los &steres se forman por reaccin entre un ácido y un alcohol. La reaccin se produce con p&rdida de agua. 4e ha determinado que el agua se forma a partir del O@ de" >cido ste proceso se llama esterificacin. e" @ de" a"coo" . 1ueden pro!enir de ácidos alifáticos o aromáticos. 4e nombran como sales, reempla'ando la terminacin de los ácidos por oato seguido del nombre del radical del alcohol. 4ep"o( etanoato de propilo es un &ster formado a partir del ácido etanoico y el alcohol propílico.
Propiedades físicas ( Los de ba"o peso molar son líquidos de olor agradable, similar al de la esencia de las frutas que los contienen. Los &steres de ácidos superiores son slidos cristalinos, inodoros. solubles en sol!entes orgánicos e insolubles en agua. 4u densidad es menor que la del agua.
Propiedades ,%íicas(
@idró"isis >cida: 1or calentamiento con agua se descompone en el alcohol y el ácido de los
que
&ster
N
agua
pro!iene.
-------------
ácido
N
alcohol
2on un exceso de agua la reaccin es total. s un proceso in!erso a la esterificacin.
C@.CO.O.C@
@2 O
------------
C@.CO.O@
@
[email protected]@
@idró"isis a"ca"i!a Sapo!ificació!
n presencia de un hidrxido y con exceso de agua y calor, se produce una reaccin que da como productos el alcohol y la sal del ácido del que pro!iene. sta sal es el "abn lo que da el nombre a la reaccin. &ster
N
hidrxido
--------------
sal
de
ácido
N
alcohol.
9sos 8ormiato de etilo( esencia de grosella, ron *cetato de etilo( esencia de man'ana y pera. 4ol!ente de la nitrocelulosa. utirato de etilo( esencia de dura'no. *cetato de butilo( sol!ente de la nitrocelulosa. Lacas+ barnices+ plásticos+ !idrios de seguridad+ perfumes. *cetato de amilo( sol!ente de lacas y barnices
