Acidos carboxilicos. Grupo funcional, estructura

ACIDOS CARBOXILICOS

Los ácidos carboxílicos son compuestos caracterizados por la presencia del grupo carboxilo (-COOH) unido a un grupo alquilo o arilo. Cuando la cadena carbonada presenta un solo grupo carboxilo, los ácidos se llaman monocarboxilicos o ácidos grasos, se les denomina así ya que se obtienen por hidrólisis de las grasas.

GRUPO FUNCIONAL

ESTRUCTURA

ACIDOS CARBOXILICOS.

Ar- R - COOH

FORMULA CONDENSADA

ACIDO DICARBOXILICO ALIFATICO:

HOOC - C - COOH

FORMULA CONDENSADA

ACIDO DICARBOXILICO AROMATICO:

Ar ( COOH )2

FORMULA CONDENSADA

CARACTERISTICAS GENERALES

Los derivados de los ácidos carboxílicos tienen como formula general

R-COOH. Tiene propiedades ácidas; los dos átomos de oxígeno son

electronegativos y tienden a atraer a los electrones del átomo de hidrógeno

del grupo hidroxilo con lo que se debilita el enlace y es más fácil que se

ceda el correspondiente protón, H+, quedando el neutrón del ácido, R-COO-.

Además, en este aninomenzón, la carga negativa se distribuye (se

deslocaliza) simétricamente entre los dos átomos de oxígeno, de forma que

los enlaces carbono-oxígeno adquieren un carácter de enlace parcialmente

doble.

Generalmente los ácidos carboxílicos son ácidos débiles, con sólo un 1% de

sus moléculas disociadas para dar los correspondientes iones, a

temperatura ambiente y en disolución acuosa. Pero sí son más ácidos que

otros, en los que no se produce esa deslocalización electrónica, como por

ejemplo los alcoholes. El ion resultante, R-COOH-, se nombra con el sufijo "-

ato". Por ejemplo, el anión procedente del ácido acético se llama ion

acetato. Al grupo COO- se le denomina carboxilato

PROPIEDADES FISICAS

1. Los ácidos carboxílicos hierven a temperaturas muy superiores que los alcoholes, cetonas o aldehídos de pesos moleculares semejantes. Los puntos de ebullición de los ácidos carboxílicos son el resultado de la formación de un dímero estable con puentes de hidrógeno.

2. Puntos de ebullición.

Los ácidos carboxílicos que contienen más de ocho átomos de carbono, por lo general son sólidos, a menos que contengan dobles enlaces. La presencia de dobles enlaces (especialmente dobles enlaces cis) en una cadena larga impide la formación de una red cristalina estable, lo que ocasiona un punto de fusión más bajo.

Los puntos de fusión de los ácidos dicarboxílicos son muy altos. Teniendo dos carboxilos por molécula , las fuerzas de los puentes de hidrógeno son especialmente fuertes en estos diácidos: se necesita una alta temperatura para romper la red de puentes de hidrógeno en el cristal y fundir el diácido.

3. Puntos de fusión.

Los ácidos carboxílicos forman puentes de hidrógeno con el agua, y los de peso molecular más pequeño (de hasta cuatro átomos de carbono) son miscibles en agua. A medida que aumenta la longitud de la cadena de carbono disminuye la solubilidad en agua; los ácidos con más de diez átomos de carbono son esencialmente insolubles.

Los ácidos carboxílicos son muy solubles en los alcoholes, porque forman enlaces de hidrógeno con ellos. Además, los 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 solventes no polares como el cloroformo porque el ácido continua existiendo en forma dimérica en el solvente no polar. Así, los puentes de hidrógeno de dímero cíclico no se rompen cuando se disuelve el ácido en un solvente polar.

3- Medición de la acidez

Un ácido carboxílico se puede disociar en agua para dar un protón y un ión carboxilato. La constante de equilibrio Ka para esta reacción se llama constante de acidez. El pKa de un ácido es el logaritmo negativo de Ka, y normalmente se usa al pKa como indicación de la acidez relativa de diferente ácidos.

4. Solubilidades.

Un sustituyente que estabilice al ión carboxilato, con carga negativa, aumenta la disociación y produce un ácido más fuerte. De este modo los átomos electronegativos aumentan la fuerza de un ácido. Este efecto inductivo 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 fuerza de un ácido. Los sustituyentes más distantes tienen efectos mucho más pequeños sobre la acidez, mostrando que los efectos inductivos decrecen rápidamente con la distancia.

4- Sales de acidos carboxilicos.

Una base fuerte puede desprotonar completamente en un ácido carboxílico. Los productos son el ión carboxilato, el catión que queda de la base, y agua. La combinación de un ión carboxilato y un catión constituyen la sal de un ácido carboxílico.

5- Síntesis de los acidos carboxilicos

5. Efectos de los sustituyentes sobre la acidez.

Los alcoholes o aldehídos primarios se oxidan normalmente para producir los ácidos empleando ácido crómico. El permanganato de potasio se emplea en ocasiones pero con frecuencia sus rendimientos son inferiores.

6. Oxidación de alcoholes y aldehidos.

El 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 carbono-carbono central. Dependiendo de la sustitución del doble enlace original, se podrán obtener cetonas o ácidos.

La ozonólisis o una oxidación vigorosa con permanganato rompe el triple enlace de los alquinos dando ácidos carboxílicos.

7. Ruptura oxidativa de alquenos y alquinos.

El dióxido de carbono se agrega a los reactivos de Grignard para formar las sales de magnesio de los ácidos carboxílicos. La adición de ácido diluido protona las sales de magnesio para dar ácidos carboxílicos. Este método es útil porque convierte un grupo funcional halogenuro en un grupo funcional ácido carboxílico, agregando un átomo de carbono en el proceso.

8. Carboxilación de reactivos de Grignard.

Para convertir un halogenuro de alquilo en ácido carboxílico con un átomo de carbono adicional es desplazar al halogenuro con cianuro de sodio. El producto es un nitrilo con un ácido carboxílico más.

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