Derivados Carboxílicos Capítulo 14-2

Derivados Carboxílicos En este capítulo, estudiamos cuatro clases de compuestos orgánicos. Una amida O R C N H 2 Un cloruro de ácido Un ester Un anhídrido l '

Estructura: Cloruros de ácido El grupo funcional de haluro de ácido es un grupo acil unido a un halógeno. Se cambia el sufijo ácido -ico por haluro –il. O O R C - R C C l Un grupo acilo un cloruro de acilo O O O O C H C C l C C l C l C ( C H ) C C l 3 2 4 Cloruro de Etanoil Cloruro de Benzoílo Cloruro de hexanodionilo (Cloruro de acetilo) (Cloruro de adipoilo)

Anhídridos El grupo funcional es dos grupos acilo unidos a un átomo de oxígeno. El anhídrido debe ser simétrico o mezcla (dos diferentes grupos acilo) C H 3 O Anhídrido Acético - Anhídrido Benzoico Ánhídrido Acetico Benzoico

Anhídridos O O O O O O Ánhídrido Succinico Ánhídrido Ftálico

Benzoato de isopropilo Ésteres El grupo funcional del éster es un grupo acil unido a -OR o –OAr. Se cambia la terminación -ico o –oico por -ato Etanoato de etilo (Acetato de etilo) Benzoato de isopropilo C O H ( 3 ) 2

Amidas El grupo funcional de una amida es un acil grupo unido a un átomo de nitrógeno. Se sustituye el -oico y el -ico del ácido por el de amida. N-Metilacetamida (amida 2a) Acetamida (amida 1a) B enzamida O C N H 2 3

Reacciones características Sustitución Nucleófila: una adición-eliminación, sustitución de un nucleófilo por otro. •• CarboniloTetrahédrico Intermedio de adición - + C N u R Y O Producto de sustitución

Reacciones Características Cuanto más débil es el anión mejor grupo saliente. Basicidad aumenta Mejor grupo saliente O X - R N 2 C

Reacciones Características El ión haluro es la base más débil y el mejor grupo saliente. Los haluros de ácido son los más reactivos en las reacciones de sustitución nucleófila. El ión amida es la base más fuerte y el peor grupo saliente, las amidas son las menos reactivas en las sustituciones nucleófilas. O O O O O R C N H R C O R ' R C O C R R C X 2 Amida Éster Anhidrido Haluro de ácido

Reacción con H2O - RCOCl Los cloruro de ácido reaccionan rápidamente con el agua. Los cloruros de ácido con peso molecular elevado son menos solubles en agua y reaccionan lentamente.

Reacción con H2O - Anhídridos Los anhídridos de pequeño peso molecular reaccionan rápidamente con el agua dando dos moléculas de ácido carboxílico. Los anhídridos de alto peso molecular también reaccionan con agua pero más lentamente.

Reacción con H2O - Ésteres Los ésteres son hidrolizados lentamente incluso con agua a ebullición. La hidrólisis puede ser más rápida con agua y un ácido o base acuosa. Hidrólisis en ácido acuoso es la reacción inversa de la esterificación de Fischer. El ácido actúa como catalizador y protona al oxígeno carbonilo incrementando su carácter electrofílico. Cuando ataca el agua se forma por adición un tetraedro carbonílico como producto intermedio. Este intermedio evoluciona hacia un ácido y un alcohol.

Reación con H2O - Ésteres Hidrólisis catalizada por ácidos. O C H + R 3 2 Carbonilo Tetrahédrico Intermedio de adición

Reacción con H2O - Ésteres Hidrólisis de un éster con una base, llamado saponificación Cada mol de éster hidrolizado requiere 1 mol de base. La hidrólisis de un éster con una base implica la formación de un carbonilo tetraédrico, seguido de la transferencia de un protón.

Reacción con H2O - Esteres Hidrólisis del éster con una base. •• + - O H C 3 R

Reacción con H2O - Amidas La hidrólisis de una amida con ácido, necesita un mól de ácido por mol de amida. Ácido 2-Fenilbutanoico 2-Fenilbutanamida + calor P h O C H 3 2 N l 4 -

Reacción con H2O - Amidas La hidrólisis de una amida con una base. Anilina Acetato de sodio N-feniletanamida (N-Fenilacetamida) + calor O H 2 N C 3 - a

Reacción con alcoholes Los haluros de ácido reaccionan con los alcoholes dando ésteres. Porque los haluros de ácido son muy reactivos incluso con nucleófilos débiles como los alcoholes y sin utilizar catalizador. Cloruro de butanoilo Butanoato de Ciclohexilo + Ciclohexanol H O C 3 2 l

Reacción con Alcoholes Los anhídridos de ácidos reaccionan con alcoholes para dar un mol de éster y un mol de ácido carboxílico. C H 3 O + 2 Anhídrido Acético Etanol Acetato de etilo Ácido Acético

Reacción con Alcoholes Síntesis de la aspirina. C O H 2 O O O H + C H C O C C H 3 3 Ánhídrido acético Ácido 2-Hidroxibenzoico Ácido salicílico O C O H 2 O O C C H 3 + C H C O H 3 Ácido Acetico Ácido Acetilsalicílico (Aspirina)

Reacción con Amoniaco Los haluros de ácido reaccionan con amoniaco, y con aminas primarias y secundarias forman amidas 2 moles de amina se necesitan por mol de cloruro de ácido. + Cloruro de hexanoilo Amoniaco Hexanamida Cloruro de amonio 2 N H 3 4 C l - O ( )

Reacción con amoniaco Los anhídridos reaccionan con amoniaco y aminas primarias y secundarias para dar amidas. 2 moles de amoniaco o amina se necesitan para reaccionar con 1 mol de anhídrido. Amoniaco + Acetato de amonio Etanamida (Acetamida) Anhídrido acético O C H 3 2 N - 4

Reacción con Amoniaco Los ésteres reaccionan con amoniaco y con aminas 1ª o 2ª para formar amidas. Los ésteres son menos reactivos que los haluros de ácido y los anhídridos. Las amidas no reaccionan con amoniaco, ni con aminas 1° o 2°. Fenilacetamida Fenilacetato de etilo + O C 6 H 5 2 3 N

Reactividad decreciente Interconversión Reactividad relativa de derivados de ácidos carboxílicos. R C - l O ' N H 2 S Reactividad decreciente ~

Reacciones de ésteres con RMgX Un ester fórmico con 2 moles de RMgX seguido de hidrólisis da un alcohol 2°. + Alcóxido de magnesio Alcohol 2º Un éster del Ácido fórmico H C O 3 2 R M g X l -

Ésteres con RMgX Un éster que reacciona con 2 moles de RMgX para dar un alcohol 3º. + Un alcohol 3º Acetato de metilo O R H C 3 2 M g X l -

(un carbonilo tetrahédrico) Ésteres con RMgX Paso 1 y 2 + •• Una sal de magnesio (un carbonilo tetrahédrico) Una cetona R M g X C H 3 - O [ ] 1 2

Ésteres con RMgX Paso 3 y 4 Una cetona Sal de magnesio Un alcohol 3° R •• Sal de magnesio Una cetona + Un alcohol 3° R O M g X H - [ ] C 3 2 , l (4)

Reducción de Ésteres con LiAlH4 La mayoría de las reducciones de compuestos carbonilos se realizan con LiAlH4. Los ésteres se reducen con LiAlH4 para dar dos alcoholes Los dos alcoholes derivados de ésteres son primarios. Metanol 2-Fenil-1-propanol 2-Fenil-2-metil- propanoato + O C H 3 2 1 . L i A l 4 , éter

Reducción de ésteres con LiAlH4 El NaBH4 no reduce normalmente a los ésteres, pero sí reduce a aldehídos y cetonas La reducción selectiva de aldehídos y cetonas es posible. O O N a B H C H C C H C O C H C H 4 3 2 2 3 O H O C H C H C H C O C H C H 3 2 2 3

Reducción - Amidas por LiAlH4 La reducción de amidas con LiAlH4 da aminas 1°, 2°, o 3°, dependiendo del grado de sustitución de la amida. Octanamida 1-Octanamina O C H 3 ( 2 ) 6 N 1 . L i A l 4 N,N-Dimetil- benzamida bencilamina

Interconversiones Problema: indica los reactivos y condiciones experimentales en cada uno de los pasos siguientes que van del 1-10.

Derivados Carboxílicos Fín del capítulo 14-Bis