ÁCIDOS SUSTITUIDOS

INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo hablaremos sobre los ácidos sustituidos y su nomenclatura, así como también los efectos del sustituyente en la acidez, sobre los ácidos halogenados, los hidroxiácidos, aminoácidos, polipeptidos, las proteínas y sobre la isomería óptica.

Así como también algunos ejemplos de estos mismos, sus derivados y métodos de obtención.

NOMENCLATURA

Los ácidos sustituidos se pueden nombrar de dos formas:

• 1-Según el sistema IUPAC, se enumera la cadena principal de tal forma que C1 es el átomo de carbono carboxílico y los sustituyentes se localizan de la forma usual.
• 2-Si se utiliza el nombre común del ácido, los sustituyentes se localizan con letras griegas, comenzando con el átomo de carbono α(es el primer átomo adyacente al grupo carboxílico):

[pic 1]

• Sin embargo, es importante recalcar que no se debe mezclar el sistema IUPAC con los nombres comunes.
• En el caso de que en la molécula de ácido existan otros grupos funcionales o sustituyentes, el grupo carboxilo tiene prioridad sobre las funciones alcohol, aldehído o cetona.

EFECTO DEL SUSTITUYENTE EN LA ACIDEZ

Todo factor que estabilice al anión más que al ácido, aumenta la acidez.

Todo factor que disminuya la estabilidad del anión, disminuye la acidez. [pic 2][pic 3]

[pic 4]

[pic 5][pic 6]

Para los ácidos alifáticos, los halógenos atraen e-  [pic 7]aumenta la acidez. Este efecto es llamado “Efecto Inductivo” y disminuye con la distancia.

Si el sustituyente es un grupo CH3- el efecto es contrario. Por ejemplo:

[pic 8]

ác. trimetilacético                    Ka= 1,4.10-5

Ka= 0,95.10-5

Los ácidos aromáticos también se ven afectados por los sustituyentes.

-CH3; -OH; NH2 [pic 9] debilitan al ácido benzoico

-Cl2; NO2 [pic 10] aumenta acidez al ácido benzoico

El grupo fenilo genera un efecto inductivo.

El ácido fenilacético (C6H5-CH2COOH) es más ácido que el acético (CH3COOH).

En cambio el ácido benzoico (fenilfórmico) es más débil que el ácido fórmico, ya que existe proximidad de los orbitales [pic 11] del anillo con el orbital [pic 12] del grupo carboxilo.

En el ácido benzoico, el grupo fenilo tiene un efecto por resonancia liberador de e- mayor que su efecto inductivo de atracción de e-. Para que se produzca el efecto de resonancia, el grupo carboxilo debe ser coplanar con el anillo.

En ácidos benzoicos orto sustituidos, la coplanaridad es impedida por interferencia espacial entre los orto sustituyentes y los átomos de O del grupo carboxilo. Por lo que el efecto de resonancia va a predominar  estos ácidos serán más fuertes que el ácido benzoico y que sus isómeros meta-para. Por ejemplo: en el ácido toluico, el efecto inductivo del grupo metilo es evidente en los ácidos m y p-toluicos. Mientras que en el ácido o-toluico es más evidente el efecto de resonancia, siendo este más fuerte que en el benzoico.

ÁCIDOS HALOGENADOS

[pic 13]

El flúor, el cloro, el bromo, el yodo y el elemento radiactivo, el ástato, constituyen la familia  de elementos denominados halógenos. Excepto el ástato, las propiedades físicas y químicas  de estos elementos han sido objeto exhaustivo de estudio. Ocupan el grupo VII en la tabla periódica y presentan una gradación casi perfecta de propiedades físicas. También son conocidos como formadores de sales.

La familia de los halógenos se relaciona también por la similitud de las propiedades químicas de los elementos, una similitud que está asociada con la disposición de siete  electrones en la órbita externa de la estructura atómica de cada uno de los elementos del  grupo. Todos los miembros forman compuestos con el hidrógeno y la facilidad con que se  realiza esta unión decrece a medida que aumenta el peso atómico del halógeno. De igual   manera, la facilidad de formación de diferentes sales decrece a medida que aumenta el peso atómico del halógeno. Las propiedades de los ácidos halogenados y sus sales muestran una estrecha relación; la similitud es evidente en los compuestos orgánicos halogenados, si bien al aumentar la complejidad química, las características y las influencias de otros componentes  de la molécula pueden enmascarar o modificar el grado de las propiedades.

Los compuestos halogenados son compuestos ya sean sintéticos o naturales, que en su composición participa algún elemento halógeno. Si los halógenos se unen con elementos metálicos, forman sales halogenadas, por ejemplo.

Pues, los ácidos halogenados resultan de la combinación de un halógeno, oxígeno, hidrógeno y un no metal.

[pic 14]

HIDROXIÁCIDOS

Conjunto de derivados de ácidos orgánicos, en los cuales uno o más átomos H del resto alifático o aromático, han sido sustituidos por grupos -OH (como el ácido láctico, ácido gammahidroxibutílico, ácido cítrico, ácido glicólico).

Todos ellos son ampliamente empleados en cirugía estética por sus propiedades exfoliantes y de rejuvenecimiento cutáneo, debido a su efecto de peeling químico suave.

Poseen en su estructura uno o más funciones ácidas y una o más funciones alcohol.

[pic 15]

Ácido Láctico: se encuentra naturalmente en la leche ácida, en nuestro organismo después de un trabajo muscular suele acumularse y es el responsable de los calambres.

Se denominan hidroxiácidos los derivados de los ácidos carboxílicos en los que se ha sustituido un átomo H de la cadena carbonada por el grupo hidroxilo. La posición del hidroxilo con relación al grupo carboxilo se indica, como en los ácidos carboxílicos halogenados, por medio de letras griegas.

El hidroxiácido más sencillo es el ácido hidroxiacético o ácido glicólico, HOCH2 – COOH; le sigue el α-hidroxipropiónico o ácido láctico, H3C – CH (OH) – COOH, que se puede presentar en dos antípodas ópticos y posee interés biológico.

Obtención

α-Hidroxiácidos

1. Por intercambio nucleófilo  del halógeno de los ácidos carboxílicos α-halogenados por el grupo hidroxilo; p. ej:

[pic 16]

Acido DL-α-cloropropiónico                        Acido DL-láctico

1. A partir de los aldehídos, por síntesis de las cianhidrinas e hidrólisis subsiguiente al grupo nitrilo a carboxilo:

[pic 17]

Aldehído                         Cianhidrina                Acido DL- α-hidroxicarboxílico

β-Hidroxiácidos

1. El ácido β-hidroxipropiónico (ácido 3-hidroxipropiónico) se puede obtener por hidrolisis de a cianhídrica etilénica:

[pic 18]

Etilencianhidrina                                 Ácido β-hidroxipropiónico

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