Tema 3: Ácidos carboxílicos. Tipos. Estructura. Nomenclatura Tema 3: Ácidos carboxílicos. Tipos. Estructura. Nomenclatura. Propiedades físicas y químicas. Usos y aplicaciones. Instituto Superior Carmen Molina de Llano Asignatura: Química Orgánica y Biológica Año: 2016 Carrera: Técnico Superior en Bromatología Bioquímica/Profesora en Cs. Qcas. y del Ambiente : Salerno, Hilda

Ácidos Carboxílicos Ocupan una posición central entre los compuestos carbonílicos. No solo son valiosos por si mismos, sino que también sirven como materias prima para la preparación de numerosos derivados de ácido como los cloruros de ácido, los ésteres, las amidas y los tioésteres. Además los ácidos carboxílicos están presentes en la mayor parte de las rutas biológicas. En la naturaleza se encuentran muchos ácidos carboxílicos: el acido acético, es el componente ppal. del vinagre

Ácidos Carboxílicos El acido butanoico es el responsable del olor rancio de la mantequilla. El acido hexanoico (ácido caproico) es el responsable del olor inconfundible de las cabras y de las medias de gimnasia sucias ( el nombre viene del latín caper, que significa “cabra”).

Ácidos Carboxílicos El acido cólico, un componente ppal. de la bilis humana. Los ácidos alifáticos de cadena larga como el acido palmítico, un precursor biológico de las grasas y de los aceites vegetales.

Ácidos Carboxílicos En EE.UU se producen al año aproximadamente 2,5 millones de toneladas de acido acético para una gran variedad de propósitos, que incluyen la preparación del polímero acetato de vinilo utilizado en pinturas y adhesivos. Alrededor del 20% del acido acético sintetizado industrialmente se obtiene por la oxidación del acetaldehído. La mayor parte del 80% restante se prepara por la reacción del metanol con monóxido de carbono, en presencia de un catalizador de rodio.

Nomenclatura Los ácidos carboxílicos son los ácidos orgánicos más importantes. Su grupo funcional es el grupo carboxilo. Tienen la fórmula general:

Nomenclatura Los ácidos carboxílicos , pueden clasificarse en monocarboxílicos, dicarboxílicos, tricarboxílicos, según tengan uno, dos, tres grupos carboxílicos respectivamente. A su vez pueden ser saturados o no saturados, según tengan enlaces simples o múltiples, alifáticos o aromáticos si contienen en su estructura radicales alquílicos o arílicos.

Nomenclatura Debido a su abundancia en la naturaleza, los ácidos carboxílicos estuvieron entre los primeros compuestos estudiados por los químicos, de lo que resulta que muchos de ellos tengan nombres comunes, que generalmente provienen de alguna palabra del latín o del griego, indicando la fuente natural del ácido. Para nombrarlos según el sistema de la IUPAC, se reemplaza la -o final del hidrocarburo correspondiente, por -oico y se antepone la palabra ácido.

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): 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.

Ácido  hidroxibutírico IUPAC: Acido 3-hidroxibutanoico Nomenclatura H O H3C C CH2 C OH OH    Ácido  hidroxibutírico IUPAC: Acido 3-hidroxibutanoico

Nomenclatura

Nomenclatura Los ácidos dicarboxílicos alifáticos se nombran según el sistema IUPAC con la terminación -dioico y la palabra ácido antepuesta al nombre del alcano correspondiente: En la naturaleza se encuentran muchos ácidos dicarboxílicos y se conocen por sus nombres comunes, los cuales se basan en sus fuentes. Ejemplos:

Nomenclatura Acido benzoico Acido Ftálico

Propiedades Físicas Los tres primeros ácidos son líquidos incoloros y de olor picante. Los ácidos el C4 al C9inclusive son líquidos de olor a manteca rancia. Los superiores al ácido decanóico (10C) son sólidos inodoros. Los ácidos carboxílicos son sustancias polares, y forman puentes de hidrógeno intermoleculares consigo mismos y con el agua. Los ácidos carboxílicos forman dímeros, cuyas unidades están unidas entre sí a través de dos enlaces de hidrógeno. Esto trae aparejado que los ácidos carboxílicos posean puntos de ebullición relativamente elevados, y que los ácidos carboxílicos de bajo peso molecular sean solubles en agua en todas las proporciones. A medida que aumenta la longitud de la cadena disminuye su polaridad y por consiguiente su solubilidad en agua. Todos son solubles en alcohol y éter.

Propiedades Físicas Los puntos de fusión de los ácidos cadena normal oscilan cada dos miembros consecutivos de la serie, pues los ácidos de número impar de carbonos funden a menor temperatura que el correspondiente homologo inferior de número par de átomos de carbonos.

Propiedades químicas Un ácido carboxílico se disocia en agua formando un protón y un ión carboxilato. Los valores de la constante de acidez (Ka) de los ácidos carboxílicos simples están generalmente comprendidos en el intervalo de 10-4 a 10-5. Aunque los ácidos carboxílicos son ácidos débiles, son más fuertes que los fenoles y los alcoholes. Cuando se disocia el ácido carboxílico, se genera un ión carboxilato con la carga negativa deslocalizada en los dos átomos de oxígeno.

Propiedades químicas Un grupo dador de electrones, desestabilizará el anión carboxilato y hará que la fortaleza del ácido correspondiente sea menor. Este es el caso, por ejemplo, de los restos alquilo. Por el contrario, un grupo electronegativo deslocalizará aún más la carga negativa del anión carboxilato, estabilizándolo, con lo que la fortaleza del ácido aumentará. Este es el caso, por ejemplo, de los halógenos.

EFECTOS DE LOS SUSTITUYENTES EN LA ACIDEZ Propiedades químicas EFECTOS DE LOS SUSTITUYENTES EN LA ACIDEZ El aumento del número de halógenos estabiliza de forma creciente el anión carboxilato y la acidez aumenta.

Propiedades químicas Formación de sales: Los ácidos carboxílicos reaccionan con soluciones acuosas de bases como los hidróxidos de sodio o de potasio, formando sales orgánicas. Las mismas se nombran cambiando el sufijo -oico por -oato. Así la sal proveniente de la reacción del ácido etanoico con KOH se denomina etanoato de potasio; y la sal originada en la reacción entre ácido benzoico con NaOH, benzoato de sodio.

Propiedades químicas Formación de amidas: Cuando se calientan fuertemente con sales amónicas, se elimina una molécula de agua y se forman amidas.

Propiedades químicas Anhídridos de ácidos Los anhídridos de ácidos son derivados de ácidos que se forman al quitar una molécula de agua a dos grupos carboxílicos y unir los fragmentos.

Bibliografía WOLFE, D “Química General, Orgánica y Biológica” (1998) 2da ed. Mc Graw Hill. CHANG (2002) “Química General” Editorial McGraw Hill. FINAR, I L “Química Orgánica” Ed Alhambra. McMurry, Jhon: Química Orgánica. 8va Edición. Año:2012 Brewster, R.Q. y Mc Ewen, W.E. 1978. Química Orgánica, Buenos Aires.