Nomenclatura
Los ácidos carboxílicos se nombran con la ayuda de la terminación –oico o –ico que se une al nombre del hidrocarburo de referencia y anteponiendo la palabra ácido: Ejemplo CH3-CH2-CH3 propano CH3-CH2-COOH Acido propanoico (propan + oico) Los nombres triviales de los ácidos carboxílicos se designan según la fuente natural de la que inicialmente se aislaron. Se clasificaron así: Nombres de los ácidos carboxílicos Nombre trivial
Ácido fórmico Ácido acético Ácido propiónico Ácido butírico Ácido valérico Ácido caproico Ácido enántico Ácido caprílico Ácido pelargónico Ácido cáprico Ácido undecílico Ácido láurico Ácido tridecílico Ácido mirístico Ácido pentadecílico Ácido palmítico Ácido margárico Ácido esteárico Ácido nonadecílico Ácido araquídico Ácido heneicosílico Ácido behénico Ácido tricosílico Ácido lignocérico Ácido pentacosílico Ácido cerótico Ácido heptacosílico Ácido montánico Ácido nonacosílico Ácido melísico Ácido henatriacontílico Ácido laceroico Ácido psílico Ácido gédico Ácido ceroplástico Ácido hexatriacontílic hexatriacontílicoo
Nombre IUPAC
Estructura Estructur a
Número de carbonos
Ácido metanoico HCOOH C1:0 Ácido etanoico CH3COOH C2:0 Ácido propanoico CH3CH2COOH C3:0 Ácido butanoico CH3(CH2)2COOH C4:0 Ácido pentanoico CH3(CH2)3COOH C5:0 Ácido hexanoico CH3(CH2)4COOH C6:0 Ácido heptanoico CH3(CH2)5)COOH C7:0 Ácido octanoico CH3(CH2)6COOH C8:0 Ácido nonanoico CH3(CH2)7COOH C9:0 Ácido decanoico CH3(CH2)8COOH C10:0 Ácido undecanoico CH3(CH2)9COOH C11:0 Ácido dodecanoico CH3(CH2)10COOH C12:0 Ácido tridecanoico CH3(CH2)11COOH C13:0 Ácido tetradecanoico CH3(CH2)12COOH C14:0 Ácido pentadecanoico CH3(CH2)13COOH C15:0 Ácido hexadecanoico hexadecanoico CH3(CH2)14COOH C16:0 Ácido heptadecanoico CH3(CH2)15COOH C17:0 Ácido octadecanoico CH3(CH2)16COOH C18:0 Ácido nonadecanoico CH3(CH2)17COOH C19:0 Ácido eicosanoico CH3(CH2)18COOH C20:0 Ácido heneicosanoico CH3(CH2)19COOH C21:0 Ácido dcosanoico CH3(CH2)20COOH C22:0 Ácido tricosanoico CH3(CH2)21COOH C23:0 Ácido tetracosanoico CH3(CH2)22COOH C24:0 Ácido pentacosanoico pentacosanoico CH3(CH2)23COOH C25:0 Ácido hexacosanoico hexacosanoico CH3(CH2)24COOH C26:0 Ácido heptacosanoico heptacosanoico CH3(CH2)25COOH C27:0 Ácido octacosanoico octacosanoico CH3(CH2)26COOH C28:0 Ácido nonacosanoico CH3(CH2)27COOH C29:0 Ácido triacontanoico CH3(CH2)28COOH C30:0 Ácido henatriacontanoico CH3(CH2)29COOH C31:0 Ácido dotriacontanoico dotriacontanoico CH3(CH2)30COOH C32:0 Ácido tritriacontanoico CH3(CH2)31COOH C33:0 Ácido tetratriacontanoico CH3(CH2)32COOH C34:0 Ácido pentatriacontanoico pentatriacontanoico CH3(CH2)33COOH C35:0 Ácido hexatriacontanoico hexatriacontanoico CH3(CH2)34COOH C36:0
Ejemplos de ácidos grasos insaturados Nombre trivial
Ácido
x
Estructura química
CH3(CH2)3CH=CH(CH2)7COOH
Δ
9 cis -Δ
C : D
n −x
14: n −5 −5
miristoleico Ácido palmitoleico
CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH
9 cis -Δ
Ácido sapiénico CH3(CH2)8CH=CH(CH2)4COOH
6 cis -Δ
Ácido oleico
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
9 cis -Δ
Ácido eláidico
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
9 trans -Δ
Ácido vaccénico
CH3(CH2)5CH=CH(CH2)9COOH
11 trans -Δ
Ácido linoleico CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH Ácido linoeláidico Ácido αLinolénico Ácido araquidónico Ácido eicosapentenoi co
CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH
Ácido erúcico
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH
CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOHNIST
9 12 cis ,cis -Δ ,Δ
trans ,trans 9 12
Δ ,Δ cis ,cis ,cis Δ9,Δ12,Δ15 cis ,cis ,cis ,cis Δ5Δ8,Δ11,Δ14
1 16: n −7 1 16: n −1 1 0 18: 1 n −9 18: n −9 1 18: n −7 1 18: n −6 2 18: n −6 2 18: n −3 3 20: n −6 4
CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COO cis ,cis ,cis ,cis ,cis - 20: Δ5,Δ8,Δ11,Δ14,Δ17 5 H
n −3
22: 1
n −9
cis ,cis ,cis ,cis ,cis , Ácido CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=C cis 22: docosahexaeno H(CH ) COOH Δ4,Δ7,Δ10,Δ13,Δ16, 6 2 2 ico Δ19
n −3
13 cis -Δ
En el sistema IUPAC los nombres de los ácidos carboxílicos se forman reemplazando la terminación “o” de los alcanos por “oico”, y anteponiendo la palabra ácido. El esqueleto de los ácidos alcanoicos se enumera asignando el N°1 al carbono carboxílico y continuando por la cadena más larga que incluya el grupo COOH. Ejemplos de ácidos carboxílicos
Ejemplo 1 HOCH3-CH3-CH=CH-CH(CH3-CH=CH3)-CHBr-COOH
En este compuesto aparte del grupo funcional COOH, hay una función alcohol, pero de acuerdo a su importancia y relevancia el grupo COOH es el principal; por lo tanto el grupo alcohol se lo nombra como sustituyente. Por lo tanto el nombre es Acido 3-alil-2-bromo-7-hidroxi-4-hexenoico. Ejemplo 2 Compuestos con dos grupos COOH FORMULA
NOMBRE IUPAC NOMBRE TRIVIAL
HOOC-COOH Ac. Etanodioico Ácido oxálico HOOC-CH2-COOH Ac. Propanodioico Ácido malónico HOOC-(CH2)2-COOH Ac. Butanodioico Ácido succínico La palabra carboxi también se utiliza para nombrar al grupo COOH cuando en la molecula hay otro grupo funcional que tiene prioridad sobre él, como el ácido etanoico que tiene más prioridad que él.
HCOOH ácido fórmico (se encuentra en insectos, fórmico se refiere a las hormigas)
CH3COOH ácido acético o etanoico (se encuentra en el vinagre) HOOC-COOH ácido etanodioico, también llamado ácido oxálico, CH3CH2COOH ácido propanoico C6H5COOH ácido benzoico (el benzoato de sodio, la sal de sodio del ácido benzoico se emplea como conservante) Ácido láctico Todos los aminoácidos contienen un grupo carboxilo y un grupo amino. Cuando reacciona el grupo carboxilo de un aminoácido con el grupo amino de otro se forma un enlace amida llamado enlace peptídico. Las proteínas son polímeros de aminoácidos y tienen en un extremo un grupo carboxilo terminal. Todos los ácidos grasos son ácidos carboxílicos. Por ejemplo, el ácido palmítico, esteárico, oleico, linoleico, etcétera. Estos ácidos con la glicerina forman ésteres llamados triglicéridos.
Ácido palmítico o ácido hexadecanoico, se representa con la f órmula CH 3(CH2)14COOH
Las sales de ácidos carboxílicos de cadena larga se emplean como tensoactivos. Por ejemplo, el estearato de sodio (octadecanoato de sodio), de fórmula CH 3(CH2)16COO-Na+ Cianoacrilato
Nomenclatura - Acidos Carboxílicos La IUPAC nombra los ácidos carboxílicos reemplazando la terminación -ano del alcano con igual número de carbonos por -oico.
Cuando el ácido tiene sustituyentes, se numera la cadena de mayor longitud dando el localizador más bajo al carbono del grupo ácido. Los ácidos carboxílicos son prioritarios frente a otros grupos, que pasan a nombrarse como sustituyentes.
Los ácidos carboxílicos también son prioritarios frente a alquenos y alquinos. Moléculas con dos grupos ácido se nombran con la terminación -dioico.
Cuando el grupo ácido va unido a un anillo, se toma el ciclo como cadena principal y se termina en -carboxílico.
Acidez y basicidad de los Ácidos Carboxílicos La propiedad más característica de los ácidos carboxílicos es la acidez del hidrógeno situado sobre el grupo hidroxilo. El pKa de este hidrógeno oscila entre 4 y 5 dependiendo de la longitud de la cadena carbonada.
Los ácidos carboxílicos son ácido relativamente fuertes ya que estabilizan la carga de su base conjugada por resonancia.
Los sustituyentes atrayentes de electrones aumentan la acidez de los ácidos carboxílicos. Grupos de elevada electronegatividad retiran carga por efecto inductivo del grupo carboxílico, produciendo un descenso en el pKa del hidrógeno ácido.
El efecto inductivo aumenta con la electronegatividad del halógeno, con la proximidad del halógeno al grupo carboxílico y con el número de halógenos. Los ácidos carboxílicos pueden desprotonarse con bases, como NaOH, para formar las sales de carboxilato. Estas sales son nucleófilos aceptables y pueden actuar en mecanismos de tipo SN2
Síntesis de Ácidos Carboxílicos Los ácidos carboxílicos pueden prepararse utilizando los siguientes métodos: Oxidación de alquilbencenos: Los ácidos carboxílicos pueden obtenerse a partir de bencenos sustituidos con grupos alquilo por oxidación con permanganato de potasio o dicromato de sodio. ♦
Oxidación de alcoholes primarios: Los ácidos carboxílicos pueden obtenerse por oxidación de alcoholes primarios. Como reactivos puede utilizarse el oxidante de Jones, permanganato de potasio, dicromato de sodio...... ♦
Oxidación de alquenos: La ruptura oxidativa de alquenos con oxidantes como permanganto de potasio o dicromato en medios ácidos genera ácidos carboxílicos cuando el alqueno tenga un hidrógeno sobre el carbono sp2. En ausencia de hidrógeno se forman cetonas, y los alquenos terminales producen dióxido de carbono. ♦
Organometálicos con CO2: Los reactivos de Grignard (organometálicos de magnesio) reaccionan con dióxido de carbono para formar las sáles de los ácidos carboxílicos. Una hidrólisis ácida posterior permite la conversión de estas sales en el correspondiente ácido. ♦
Hidrólisis de nitrilos: Los haloalcanos primarios y secundarios reaccionan con cianuro de sodio mediante mecanismos de tipos SN2 para formar nitrilos. La hidrólisis posterior del nitrilo rinde ácidos carbóxílicos. Deben emplearse haloalcanos con un carbono menos que el ácido que se desea obtener. ♦
La hidrólisis del nitrilo puede realizase en medio básico, generando un carboxilato que se protona en una etapa de acidulación final.
Síntesis de haluros de alcanoilo a partir de ácidos carboxílicos Los haluros de alcanoilo se obtienen por reacción de ácidos carboxílicos con PBr3 . También se puede emplear SOCl2 . Así, el ácido etanoico [1] se transforma en bromuro de etanoilo [2] por reacción con tribromuro de fósforo. El ácido etanoico por reacción con cloruro de tionilo forma el compuesto [3]
El mecanismo de la reacción consiste en el ataque nucleófilo del ácido carboxílico sobre
el fósforo o azufre del reactivo, produciéndose un mecanismo de adición-eliminación que conduce al haluro de alcanoilo.
[a] Ataque del ácido al tribromuro de fósforo. [b] Etapa de adición nucleófila. [c] Etapa de eliminación
Este mecanismo se repite tres veces sustituyéndose todos los bromos del tribromuro de fósforo por grupos hidroxi. El cloruro de tionilo tiene un mecanimo análogo al del tribromuro de fósforo, convirtiendo los ácidos carboxílicos en cloruros de alcanoilo. Los subproductos formados en esta reacción son dióxido de azufre y cloruro de hidrógeno.
[a] Ataque del ácido al cloruro de tionilo. [b] Adición nucleófila [c] Eliminación Síntesis de Anhídridos a partir de Acidos Carboxílicos Los anhidridos se obtienen por condensación de ácidos carboxílicos con pérdida de
agua. La reacción requiere fuerte calefacción y tiempo de reacción largo.
El calentamiento del ácido butanodioico [1] produce anhídrido butanodioico (anhídrido succínico) [2]. Este tipo de ciclación requiere anillos de 5 o 6 miembros. La obtención de anhídridos puede realizarse por reacción de haluros de alcanoílo y ácidos carboxílicos. En este caso se requieren condiciones más suaves por la importante reactividad del haluro de alcanoílo.
El mecanismo de esta reacción comienza con el ataque del oxígeno del grupo carboxílico sobre el carbono del haluro de alcanoílo, produciéndose la eliminación de cloro en una segunda etapa. El paso lento del mecanismo es el ataque nucleófilo y puede favorecerse desprotonado previamente el ácido carboxílico.
El carboxilato y el haluro de alcanoílo reaccionan a temperatura ambiente para formar el anhídrido. El mecanismo de la reacción transcurre con las siguientes etapas: Etapa 1. Adición
del carboxilato al haluro
Etapa 2. Eliminación
de cloruro.
Síntesis de ésteres a partir de ácidos carboxílicos Esterificación Los ésteres se obtienen por reacción de ácidos carboxílicos y alcoholes en presencia de ácidos minerales. La reacción se realiza en exceso de alcohol para desplazar los equilibrios a la derecha. La presencia de agua es perjudicial puesto que hidroliza el éster formado.
La reacción que prepara ésteres a partir de ácidos carboxílicos recibe el nombre de esterificación y tiene el siguiente mecanismo: Etapa 1. Protonación
del grupo carboxilo
Etapa 2. Ataque nucleófio del metanol al carbono del grupo carboxilo (Adición)
Etapa 3. Eliminación de agua
Otro método de síntesis consiste en una sustitución nucleófila, utilizando como nucleófilo el ion carboxilato
Esta reacción funciona bien con sustratos primarios y secundarios. Síntesis de Lactonas Las lactonas son ésteres cíclicos que se obtienen mediante esterificación intramolecular a partir de moléculas que contienen grupos ácido y alcohol. Esta ciclación forma ciclos de 5 o 6 miembros.
El mecanismo de esta reacción transcurre en los siguientes pasos: Etapa 1. Protonación
del grupo carboxílico
Etapa 2. Adición nucleófila del alcohol al grupo carboxílico (etapa de ciclación)
Etapa 3. Equilibrio
Etapa 4.
ácido-base
Eliminación de agua
Síntesis de amidas a partir de ácidos carboxílicos Las amidas se forman por reacción de ácidos carboxílicos con amoniaco, aminas primarias y secundarias. La reacción se realiza bajo calefacción. A temperaturas bajas las aminas reaccionan con los ácidos carboxílicos como bases y no como nucleófilos.
Esta reacción ácido-base se desfavorece al calentar, predominando en estas condiciones el ataque nucleófilo que formará la amida.
El mecanismo de la reacción transcurre en los etapas siguientes: Etapa 1. Adición del amoniaco al grupo carboxílico
Etapa 2. Equlibrio ácido-base para transformar el -OH en buen grupo saliente
Etapa 3. Eliminación de agua
Síntesis de Lactamas Las lactamas son amidas cíclicas formadas a partir de moléculas que contienen grupos carboxílico y amina. La reacción se realiza por calefacción en ausencia de ácido.
La formación de lactamas tiene el siguiente mecanismo: Etapa 1. Adición del grupo amino al ácido carboxílico.
Etapa 2.
Equilibrio ácido-base
Etapa 3. Eliminación de agua
