Semana 22 ÁCIDOS CARBOXÍLICOS, ÉSTERES Y AMIDAS QUÍMICA 2017

ÁCIDOS CARBOXÍLICOS, ÉSTERES Y AMIDAS   Ácidos Carboxílicos Definición, representación general y clasificación. Nomenclatura UIQPA y Común (de 1 a 10 Carbonos) Estructura de ácidos dicarboxílicos: oxálico, malónico, succínico, adípico, pimélico. Y ácido tricarboxílico: cítrico Propiedades físicas. Formación de dímeros Carácter ácido Reacciones químicas: Formación de sales. Esterificación Aplicación de los conceptos en la salud y el ambiente. Ácido acetilsalicílico: usos e importancia. Esteres Definición y representación general. Nomenclatura UIQPA y Común. Propiedades físicas. Aplicación de los conceptos en la salud y el ambiente. Salicilato de Metilo: usos e importancia. Amidas Definición, representación general. Clasificación. Nomenclatura UIQPA y Común. Aplicación de los conceptos en la salud y el ambiente. Q. y la Salud: “Alfa hidroxiácidos”, “Ácidos Carboxílicos en el Metabolismo”, “Ácido Salicílico a partir del Sauce” Laboratorio: Ácidos carboxílicos y Esteres

ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Grupo funcional: carboxilo. Su nombre viene de las palabras CARBONILO e HIDROXILO. = = Nombre: ÁCIDOS, porque liberan protones H+ (tienen propiedades de ácidos débiles). Pueden ser alifáticos (-R) ó aromáticos (-Ar), mono, di, tricarboxílicos. O -C-OH -CO2H -COOH

Ejemplos CH3CH2COOH

Estructura Nombre común Derivación del nombre 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 # Carbonos Estructura Nombre común Derivación del nombre 1 HCOOH ÁCIDO FORMICO Hormigas 2 CH3COOH ÁC. ACÉTICO Vinagre (acetum) 3 CH3CH2COOH ÁC. PROPIÓNICO Protos = primero, pion=grasa 4 CH3(CH2)2COOH ÁC. BUTÍRICO Mantequilla (butyrum) 5 CH3(CH2)3COOH ÁC. VALÉRICO Raíz de valeriana 6 CH3(CH2)4COOH ÁC. CAPRÓICO Cabra 7 CH3(CH2)5COOH ÁC. ENANTICO Flores de una enredadera 8 CH3(CH2)6COOH ÁC. CAPRÍLICO 9 CH3(CH2)7COOH ÁC.PELARGÓNICO Pelargonium 10 CH3(CH2)8COOH ÁC. CÁPRICO

Nomenclatura común Se puede indicar la posición de los sustituyentes con letras griegas (como en aldehídos). O C – C – C – C – C- OH     EJEMPLO    O CH3CHCH2C-OH Br Estructura del ácido alfa-hidroxivalérico:

Nomenclatura UIQPA La cadena mas larga que contenga el grupo carboxilo. Se nombra como alcano agregando la terminación ico y anteponiendo la palabra ácido. Si hay sustituyentes se aplican las reglas para alcanos. O C-C-C-C-C-OH 5 4 3 2 1

Nombre UIQPA Estructura Nombre común ACIDO Nombre UIQPA Estructura FORMICO Metanoico HCOOH ACETICO Etanoico CH3COOH PROPIONICO Propanoico CH3CH2COOH BUTIRICO Butanoico CH3(CH2)2COOH VALERICO Pentanoico CH3(CH2)3COOH CAPROICO Hexanoico CH3(CH2)4COOH ENANTICO Heptanoico CH3(CH2)5COOH CAPRILICO Octanoico CH3(CH2)6COOH PELARGONICO Nonanoico CH3(CH2)7COOH CAPRICO Decanoico CH3(CH2)8COOH

LAURICO Dodecanoico MIRISTICO Tetradecanoico PALMICO Hexadecanoico Nombre común ACIDO (grasos) Nombre UIQPA ACIDO Estructura PROCEDENCIA LAURICO Dodecanoico CH3(CH2)10COOH Aceite de coco MIRISTICO Tetradecanoico CH3(CH2)12COOH PALMICO Hexadecanoico CH3(CH2)14COOH Casi todas las carnes y aceites ESTEARICO Octadecanoico CH3(CH2)16COOH ARAQUIDICO Eicosanoico CH3(CH2)18COOH

EJEMPLOS CH2CH3 O 4) CH3-CH-CH2-CH-CH2-C-OH O CH2CH3 2) CH3CH2CHC-OH 3) Fórmula y nombre UIQPA del ácido gama-nitrocapróico: 5)

ACIDOS DI y TRICARBOXILICOS Con 2 y 3 grupos carboxílicos NOMBRE COMUN UIQPA FORMULA ACIDO OXÁLICO ACIDO ETANODIOICO HOOC-COOH ACIDO MALÓNICO ACIDO PROPANODIOICO HOOC-CH2-COOH ACIDO SUCCÍNICO ACIDO BUTANODIOICO HOOC-CH2-CH2-COOH ACIDO CITRICO (tricarboxílico) CH2-COOH HO-C-COOH

PROPIEDADES FÍSICAS de ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Son los compuestos orgánicos más polares Los homólogos de 1 a 4 C son solubles en agua. Todos los ácidos son solubles en alcohol, benceno, CCl4 y éter. Los ácidos de 1 a 9 carbonos son líquidos, incoloros y olor desagradable. Los ácidos de C6, C8 y C10 tienen olores a cabra. Los ácidos con mas de 10 átomos de carbono son sólidos cerosos y por su baja volatilidad son inodoros. Se les llama ácidos grasos porque forman parte de las grasas y aceites en los Lípidos.

Los ácidos carboxílicos tienen puntos de ebullición mas elevados que los alcoholes, aldehídos y cetonas de igual peso molecular porque forman dímeros. DÍMEROS: son moléculas dobles que se mantienen unidas por medio de puentes de H intermoleculares que se forman entre los grupos C=O y los grupos OH de las dos moléculas.

CARÁCTER ÁCIDO DE LOS ACIDOS CARBOXILICOS Los ácidos carboxílicos en agua se ionizan en un pequeño porcentaje, son ácidos débiles y tienen una constante de ionización (Ka). Por ser ácidos, dan reacciones de NEUTRALIZACIÓN formando sal y agua.

PROPIEDADES QUÍMICAS DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS FORMACION DE SALES (es una neutralización) a) Reacción de formación de sales con NaOH (se forma una sal orgánica y agua) O O R-C-OH + NaOH R-C-O-Na+ + H2O O O CH3-C-OH + NaOH CH3-C-O-Na+ + H2O

b) Reacción de formación de sales con Na2CO3 (se forma una sal orgánica, agua y CO2 gaseoso como manifestación) O O 2R-C-OH + Na2CO3 2R-C-O-Na+ + H2O +CO2 O O 2CH3-C-OH + Na2CO3 2 C3-C-O-Na+ + H2O +CO2 Nomenclatura de las Sales: se quita la palabra ácido y se cambia la terminación ICO del ácido por ATO. Ej: Acetato de sodio (común) ó Etanoato de sodio (UIQPA) que se formó del Ácido acético (c) ó Ácido etanóico (Q)

c) Reacción de formación de sales con NaHCO3 (se forma una sal orgánica, agua y CO2 gaseoso como manifestación) O O R-C-OH + NaHCO3 R-C-O-Na+ + H2O +CO2 O O CH3-C-OH + NaHCO3 CH3-C-O-Na+ + H2O +CO2

ESTERIFICACIÓN (Formación de Esteres) Un ácido carboxílico y un alcohol se calienta en presencia de un catalizador ácido, se da una reacción de condensación que produce un ESTER y AGUA. ACIDO CARBOXILICO + ALCOHOL ESTER + AGUA O O R’-C-OH + ROH R’-C-OR + HOH O O CH3C-OH + CH3CH2OH CH3C-OCH2CH3 + HOH

ESTERES Los esteres son los derivados mas importantes de los ácidos carboxílicos. REPRESENTACIÓN: R- viene del ácido carboxílico (puede ser un grupo alquilo, arilo, o H) R’ viene del alcohol (puede ser alquilo, arilo pero NO hidrógeno). O R-C- OR’ R-COO-R’

NOMENCLATURA de ESTERES Primero se nombra la parte ácida y luego la parte alquílica o arílica (del alcohol) Para nombre en común y UIQPA se cambia la terminación ico del ácido por ato. Luego se nombra el radical que viene del alcohol terminado en ilo. Ej: (c) Acetato de etilo ó (Q) Etanoato de etilo Se formó del Ácido acético ó Ácido etanóico y alcohol etílico ó etanol. O O CH3C-OH + CH3CH2OH CH3C-OCH2CH3 + HOH

FORMULA de esteres NOMBRE COMUN UIQPA O H-C-O-CH3 Formiato de metilo Metanoato de metilo CH3C-O-CH3 Acetato de metilo Etanoato de metilo CH3C-OCH2CH3 Acetato de Etilo Etanoato de etilo CH3CH2C-OCH2CH3 Propionato de etilo Propanoato de etilo CH3CH2CH2C OCH2CH2CH3 Butirato de n-propilo Butanoato de propilo _C-OCH2CH3 Benzoato de etilo Benzoato de etilo CH3C-O- Acetato de fenilo Etanoato de fenilo

PROPIEDADES FÍSICAS de ESTERES A diferencia de los ácidos carboxílicos de los cuales se derivan los esteres tienen olores agradables. El aroma de muchas flores y frutos se debe a la presencia de esteres. Se utilizan como saborizantes en la fabricación de dulces, bebidas no alcohólicas y en la fabricación de perfumes. La mayor parte de esteres son líquidos, incoloros, solubles en agua de 1 a 5 C, menos densos que el agua. No forman puentes de H, por lo que sus puntos de ebullición son más bajos que alcoholes y ácidos carboxílicos pero más altos que alcanos y éteres.

Esteres como Saborizantes ESTRUCTURA NOMBRE SABOR HCO2CH2CH3 FORMIATO DE ETILO RON HCOO2CH2CH(CH3)2 FORMIATO DE ISOBUTILO FRAMBUESA CH3CO2CH2CH2CH(CH3)2 ACETATO DE n-PENTILO BANANO CH3CO2CH2CH2CH2CH3 ACETATO DE PENTILO PERAS CH3CO2CH2(CH2)6CH3 ACETATO DE OCTILO NARANJAS CH3(CH2)2CO2CH3 BUTANOATO DE METILO MANZANA CH3(CH2)2CO2CH2CH3 BUTANOATO DE ETILO PIÑA CH3CH2CH2CO2(CH2)4CH3 BUTANOATO DE PENTILO DURAZNO CO2CH3 NH2 2-AMINOBENZOATO DE METILO UVA

Importancia de algunos ácidos carboxílicos Ácido Benzóico Solido incoloro. El ácido benzoico y sus sales se utilizan como conservantes de alimentos con un pH ácido. Protege contra el moho.

Acido acetilsalicílico (ASPIRINA) Acido salicÍlico Alivia el dolor y la inflamación . Analgésico, antiinflamatorio, antipirético, pero causa irritación grave de la mucosa del estomago

Importancia de algunos ESTERES Salicilato de Metilo También llamado esencia de gaulteria. Con olor agradable. Tiene acción balsámica, analgésica y suavizante. Se emplea en pomadas, enjuagues bucales, pastas dentales y otros.

AMIDAS Son derivados de los ácidos carboxílicos, en donde el grupo hidroxilo (OH-) del carboxilo es sustituido por un grupo amino (-NH2). Presentan el grupo funcional amida: RCONH2 y los H del -NH2 pueden estar sustituídos por R- O R – C – N -

CLASIFICACIÓN AMIDA REPRESENTACIÓN PRIMARIA ó simple Sin H sustituído O H R-C –N –H (RCONH2) SECUNDARIA un H sustituído O R’ (RCONHR) TERCIARIA 2 H sustituídos R-C –N -R’ (RCONRR)

NOMENCLATURA de AMIDAS Las amidas se nombran como derivados de los ácidos carboxílicos. AMIDA 1ª: Las terminaciones del ácido carboxílico ico (del nombre común) u oico (del nombre UIQPA) se cambian por la terminación amida. AMIDA 2ª y 3ª: Primero se nombran en orden alfabético los sustituyentes Alquilos ó arilos unidos al nitrógeno, anteponiéndoles la letra N- (para indicar que son sustituyentes del N y no del Carbono) y se termina con el nombre de la amida simple.

FORMULA NOMBRE COMUN NOMBRE UIQPA H-C-NH2 O FORMAMIDA METANAMIDA CH3-C-NH2 ACETAMIDA ETANAMIDA CH3CH2-C-NH2 PROPIONAMIDA PROPANAMIDA CH3CH2CH2-C-NH2 BUTIRAMIDA BUTANAMIDA -C-NH2 BENZOAMIDA CH3C-N- -OH O H ACETAMINOFEN N-p-HIDROXIFENIL CH3CH2C-N-CH3 O CH3 N,N-DIMETIL N,N-DIMETILPROPANAMIDA

ESTRUCTURA Nombre IUPAC Nombre Común O CH3CHCH2-C-NH2 3-Fenilbutanamida b-Fenilbutiramida CH3C-N-H CH3 N-Metiletanamida N-Metilacetamida CH3-C-N-CH2CH3 O CH3 N-etil-N-metiletanamida N-etil-N-metilacetamida

Importancia del Enlace Amida Se le llama así al enlace Carbonilo-nitrógeno y en las proteínas se le llama ENLACE PEPTÍDICO. Los aminoácidos de las proteínas están unidos entre sí por enlaces amida (peptídico) para formar cadenas peptídicas. Son importantes e indispensables para la vida. Enlace Amida O - C - N-

Ejercicios: Nombre UIQPA y clasificación de la N,N-dietilbutiramida: El ácido carboxílico y el alcohol que origina al éster Butanoato de sec-butilo: