ACIDOS CARBOXILICOS , ESTERES, AMIDAS. Semana 22 -- 2019 Diapositivas con cuadros e imágenes proporcionados por Licda: Lilian Guzmán

Grupo Funcional Los ácidos carboxílicos tienen el grupo funcional carboxilo que se puede representar de las siguientes maneras: Posee el grupo carbonilo+ radical hidroxilo  se le denomina : “carboxilo”. Se les llama ácidos, pues son los más ácidos entre los compuestos orgánicos. O -C-OH -CO2H -COOH

El nombre ácido carboxílico describe al grupo funcional de dos maneras: La palabra carboxílico es una contracción de las palabras carbonilo e hidroxilo, dos unidades estructurales presentes en el grupo. Se agrega el término ácido, debido a las propiedades ácidas que presentan ya que son donadores de H+ ( protones). Son ácidos débiles por lo tanto cada uno de ellos tiene una Ka.

Acidez de los ácidos carboxílicos Los ácidos carboxílicos son ácidos débiles, por lo tanto su ionización es reversible y poseen una Ka. Ejemplo : RCOOH ⇄ RCOO - + H + Ej: CH3COOH ⇄ CH3COO - + H + Ka = [ CH3COO -] [H+] Ka = 1.8 x 10 -5 [CH3COOH] Observe en la ecuación en el lado de los productos al ión H + ( H3O+), característica de las definiciones de ácidos ( Arrhenius, Bronsted-Lowry ). Note: El Hidrogeno que se disocia es el que se halla en el grupo –COOH, no los que están en el resto de la cadena carbonada.

Ka de algunos ácidos. Note que al aumentar el número de carbonos, su Ka disminuye generalmente ( se hacen menos ácidos) # C Estructura Ka 1 HCOOH 1.8 x 10 -4 2 CH3COOH 1.8 x 10 -5 3 CH3CH2COOH 1.3 x 10 -5 4 CH3(CH2)2COOH 1.5 x 10 -5

CLASIFICACION de ácidos carboxílicos ALIFATICO TIPO DE RADICAL AROMATICO MONOCARBOXILICOS DICARBOXILICOS # DE GRUPOS CARBOXILICO TRICARBOXILICOS

TIPO RADICAL Y Fórmula general ALIFATICO R-COOH Posee un radical alifático EJEMPLO: CH3CH2COOH AROMATICO ArCOOH Posee un radical aromático COOH

NÚMERO DE GRUPOS CARBOXILICOS MONOCARBOXILICOS Tienen un solo grupo carboxilo O CH3COH DICARBOXILICOS Tienen 2 grupos carboxílicos COOH CH2 TRICARBOXILICOS Tienen 3 grupos carboxílicos CH2-COOH CH –COOH

NOMENCLATURA común. Origen del nombre Estructura Nombre común Origen del nombre 1 HCOOH Acido FORMICO Hormigas ( fórmica) 2 CH3COOH Acido ACETICO Vinagre (acetum) 3 CH3CH2COOH Acido PROPIONICO Protos = primero, pion=grasa 4 CH3(CH2)2COOH Acido BUTIRICO Mantequilla (butyrum) 5 CH3(CH2)3COOH Acido VALERICO Raíz de valeriana 6 CH3(CH2)4COOH ácido CAPROICO Cabra 7 CH3(CH2)5COOH Acido ENANTICO Flores de una enredadera ( flor de la vid) 8 CH3(CH2)6COOH Acido CAPRILICO 9 CH3(CH2)7COOH Acido PELARGONICO Pelargonium ( geranio) 10 CH3(CH2)8COOH Acido CAPRICO cabra

NOMENCLATURA COMUN de los ácidos carboxílicos sustituidos. Se ubica la posición de los sustituyentes por medio de letras griegas. Al carbono a la par del grupo carboxilo se le asigna la letra α. C – C – C – C – COOH     EJEMPLO    O CH3CHCH2C-OH NO2 Acido  - nitrobutírico Escriba la estructura del ácido α- hidroxivalérico.

Nomenclatura UIQPA para ácidos carboxílicos. Reglas. 1) Se antepone la palabra ácido y se nombran como derivados del alcano que los origina, añadiendo la palabra «ico». 2)Si hay sustituyentes, sus posiciones se dan por números siendo el carbono carboxílico el número 1. Ejemplo: Br o CH3-CH2-CH-CH2-C-OH Nombre: ácido 3-Bromopentanoico 5 4 3 2 1 Escriba estructura del : ácido 4-isopropil-3-nitroheptanoico  

Nombre UIQPA Estructura Nombre común Nombre UIQPA Estructura Acido FORMICO Ácido Metanoíco HCOOH acido ACETICO Ácido Etanoíco CH3COOH Acido PROPIONICO Ácido propanoíco CH3CH2COOH Acido BUTIRICO Ácido Butanoíco CH3(CH2)2COOH Acido VALERICO Ácido Pentanoíco CH3(CH2)3COOH Acido CAPROICO Ácido hexanoíco CH3(CH2)4COOH Acido enántico Ácido heptanoíco CH3(CH2)5COOH Acido CAPRILICO Ácido Octanoíco CH3(CH2)6COOH

Acido Acido nonanoico CH3(CH2)7COOH Acido CAPRICO Acido Decanoico Nombre común Nombre UIQPA Estructura Acido PELARGONICO Acido nonanoico CH3(CH2)7COOH Acido CAPRICO Acido Decanoico CH3(CH2)8COOH Acido LAURICO Acido Dodecanoico CH3(CH2)10COOH Acido MIRISTICO Acido Tetradecanoico CH3(CH2)12COOH Acido PALMITICO Acido hexadecanoico CH3(CH2)14COOH Acido ESTEARICO Acido octadecanoico CH3(CH2)16COOH Acido ARAQUIDICO Acido Eicosanoico CH3(CH2)18COOH

EJEMPLOS, nombres UIQPA y común de ácidos carboxílicos CH3CHCH2CH2C-OH ácido  -fenilvalérico ácido 4-fenilpentanoico CH3CH2CHC-OH UIQPA :____________________ CH3 Común : ___________________ CH3CH2 CHCH2 COOH UIQPA:___________________ OH Común:___________________ Escriba fórmula del ácido  -nitrocaproíco y dé nombre UIQPA

Acidos dicarboxílicos y tricarboxilicos : poseen 2 ó 3 grupos carboxilicos. * Participantes del ciclo de Krebs NOMBRE COMUN UIQPA FORMULA ACIDO OXÁLICO ACIDO ETANODIOICO HOOC-COOH Dicarboxílico ACIDO MALÓNICO* ACIDO 1,3-PROPANODIOICO HOOC-CH2-COOH Dicarboxilico ACIDO SUCCÍNICO * ACIDO 1,4-BUTANODIOICO HOOC-(CH2)2- COOH Dicarboxílico * ACIDO CITRICO* No se verá COOH HOOC-CH2CCH2COOH OH * Tricarboxilico

PROPIEDADES FISICAS Están entre los compuestos orgánicos más polares Los primeros 9 son líquidos, incoloros y olor desagradable. Con más de 10 carbonos, son sólidos cerosos, e inodoros. Los ácidos de 6C, 8C, 10C ( Caproíco, caprílico y caprico ) poseen olores a «cabra» Los que poseen de 1-5 C, son solubles en agua. Debido a que forman dímeros por puentes de Hidrogeno, sus puntos de ebullición son más altos que alcoholes, cetonas y aldehídos de masa molecular similar.

R - C C – R O – H - - - O Los ácidos carboxílicos existen como DIMEROS o moléculas dobles en los estados de vapor y líquidos , esto se atribuye al puente de hidrogeno intermolecular entre el grupo C=O de una molécula y el grupo OH de la otra. Esto es una característica peculiar de éstos compuestos. Puente de Hidrogeno…….. O - - - H - O R - C C – R O – H - - - O Puente de Hidrogeno …………..

Importancia biológica y médica de los ácidos carboxílicos : A- Forman parte de biomoleculas importantes: Los ácidos grasos que forman lípidos, son ácidos carboxílicos. Ejemplo: Acido Hexadecanoico ( acido palmítico ) CH3 (CH2)14COOH, forma parte de la tripalmitina, presente en el aceite de palma.

B-Forman parte del metabolismo: Ej: el producto de la fermentación láctica: ácido láctico es un ácido carboxílico CH3CHCOOH OH Nombre UIQPA: ácido 2-propanoico Nombre común : ácido -hidroxipropionico Otros ácidos carboxílicos como el ácido malónico, succínico y cítrico, participan del ciclo de Krebs

Acido β-hidroxibutirico CH3CHCH2COOH OH C- Cuerpos cetónicos formados en la matriz mitocondrial del hígado principalmente y en menor proporción en el riñón: son ácidos carboxílicos. Proporcionan energía al corazón y cerebro, en determinadas condiciones: Acido acetoacético: CH3COCH2COOH Acido β-hidroxibutirico CH3CHCH2COOH OH UIQPA: acido 3-hidroxibutanoico

D- Algunos son medicamentos: El ácido carboxílico, llamado ácido valproico: Usado para tratamiento de la epilepsia, trastorno bipolar, demencia por VIH, atrofia muscular espinal ( enfermedad autosómica recesiva) CH3CH2CH2CHCOOH CH2CH2CH3 Acido 2-propilpentanoico ( UIQPA) Acido -propilvalérico

Ejemplos ácidos carboxílicos aromáticos usados como medicamentos Acido SALICILICO acido ACETILSALICILICO O -COH OH Usado para alivio de dolor e inflamación, causa irritación grave de la mucosa del estomago. ASPIRINA (ASA) O COH OCCH3 Analgésico, antiinflamatorio, antipirético, irrita la mucosa gástrica. En dosis pequeñas previene infartos, pues disminuye la agregación plaquetaria(menor riesgo de formar coágulos)

PROPIEDADES QUIMICAS FORMACION DE SALES REACCIÓN CON NaOH, ES UNA NEUTRALIZACIÓN, SE FORMA UNA SAL Y AGUA. Para nombrar las sales se cambia la terminación ICO del ácido por ATO y se elimina la palabra ácido. O O R-C-OH + NaOH R-C-O-Na+ + H2O O O CH3-C-OH + NaOH CH3-C-O-Na+ + H2O Acido etanoico Etanoato de sodio ( la sal) Ácido acético Acetato de sodio ( la sal)

2R-C-OH + Na2CO3 2R-C-O-Na+ + H2O +CO2(g) REACCIÓN CON Na2CO3, es una neutralización, se forma la sal del acido carboxílico, agua y dióxido de carbono. (CO2 ). Se necesitan 2 moles del ácido carboxílico. O O 2R-C-OH + Na2CO3 2R-C-O-Na+ + H2O +CO2(g) O O 2CH3 CH2-C-OH + Na2CO3 2 CH3CH2-C-O-Na+ + H2O +CO2 Ácido propanoico Propanoato de sodio ( la sal) Acido propiónico Propionato de sodio ( la sal)á

Reacción con NaHCO3 Es una neutralización, se produce la sal del ácido carboxílico , dioxido de carbono(CO2) y agua, reacciona una molécula del ácido. La manifestación es liberación de gas. O O R-C-OH + NaHCO3 R-C-O-Na+ + H2O +CO2(g) O O CH3-C-OH + NaHCO3 CH3-C-O-Na+ + H2O +CO2(g) Acido etanoico Etanoato de sodio ( la sal) Acido acético Acetato de Sodio ( la sal)

ESTERIFICACIÓN(Formación de Esteres) Al calentar un ácido carboxílico y un alcohol en presencia de un catalizador ácido, ocurre una reacción de esterificación que produce un ESTER y AGUA. El éster se nombra cambiando la terminación ICO del ácido por ATO y luego se nombra el radical que proviene del alcohol. ACIDO CARBOXILICO + ALCOHOL ESTER + AGUA H+ O O R’-C-OH + ROH R’-C-OR + H2O H+, calor O O CH3C-OH + CH3CH2OH CH3C-OCH2CH3 + H2O Acido acético alcohol etílico acetato de etilo ( el éster formado) Acido etanoico Etanol etanoato de etilo ( el éster formado) H +, calor

ESTERES Los esteres son los derivados mas importantes de los ácidos carboxílicos. FORMULA GENERAL Donde R puede ser un hidrógeno en caso de que el ácido carboxílico sea el metanoíco ó fórmico ( el más pequeño de los ácidos carboxílicos, o bién un grupo alquilo o arilo y donde R’ ( porción proveniente del alcohol) puede ser alquilo, arilo pero NO hidrógeno, ya que el alcohol más pequeño posee un radical metilo ( -CH3 ). R-COO-R’ O R-C-OR’

NOMENCLATURA 1-Primero se menciona la porción que proviene del ácido. Tanto en nomenclatura común como en UIQPA la terminación “ico” del ácido se reemplaza por el sufijo “ato”. Luego se da el nombre del radical proveniente del alcohol, terminado en «o»

FORMULA NOMBRE COMUN UIQPA H-C-O-CH3 ( HCOOCH3) Formiato de metilo Metanoato de metilo CH3C-O-CH3 (CH3COOCH3 ) 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 -------------------------- CH3C-O- Acetato de fenilo Etanoato de fenilo

PROPIEDADES FISICAS Poseen puntos de ebullición más altos que los alcanos y éteres, pero más bajos que alcoholes y ácidos carboxílicos de masa molecular similar, ya que no forman puentes de Hidrógeno de forma significativa. La mayor parte de esteres son líquidos, incoloros, de 1 a 5 C son solubles en agua. A diferencia de los ácidos carboxílicos de los cuales se derivan, los esteres poseen olores agradables. El aroma de muchas flores y frutos se debe a la presencia de esteres. Por eso se usan en la fabricación perfumes, de dulces y bebidas. Puntos de ebullición de esteres respecto a otras familias: Alcanos y éteres < esteres < alcoholes < ácidos carboxílicos

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 CH3CO2CH2CH2CH3 ACETATO DE PROPILO 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

Salicilato de Metilo También llamado esencia de gaulteria o de Wintergreen Con olor agradable. Fármaco de acción balsámica, analgésica y suavizante. Se emplea en pomadas, linimentos, enjuagues bucales, pastas dentales O -C-OCH3 OH

AMIDAS Pueden considerarse como derivados de los ácidos Función amida carboxílicos, en donde el grupo hidroxilo es sustituidos por el grupo amino ( -NH2) REPRESENTACIÓN GENERAL Función amida RCONH2 O R -C – N - En el nitrógeno pueden haber uno ó dos grupos alquilo ó arilo sustituyentes de uno ó los dos Hidrógenos del grupo amino -NH2

Clasificación de AMIDAS REPRESENTACIÓN PRIMARIA ( no posee sustituyentes solo hidrógenos en el Nitrógeno) también conocidas como NO sustituidas O H R-C –N – H RCONH2 SECUNDARIA : poseen un sustituyente (R’) en el Nitrógeno y un Hidrogeno. también se conocen como monosustituidas) O R’ R- C –N –H RCONHR’ TERCIARIA :posee dos sustituyentes ( R’ R’’) en el Nitrógeno. No poseen Hidrógenos en el Nitrógeno. También conocidas como disustituidas) O R’ R-C –N –R” RCONR’R’’

Las amidas se nombran como derivados de los ácidos carboxílicos. NOMENCLATURA Las amidas se nombran como derivados de los ácidos carboxílicos. Las terminaciones ico del nombre común o la terminación oico del nombre UIQPA se reemplaza por el sufijo amida. Los radicales unidos al nitrógeno se mencionan en orden alfabético precedidos de la letra “N” para indicar que están como sustituyentes en el Nitrógeno y no en el carbono . Ejemplos

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 BENZAMIDA Fenilmetanamida CH3C-N- -OH O H ACETAMINOFEN N-p-HIDROXIFENIL CH3CH2C-N-CH3 O CH3 N,N-DIMETIL N,N-DIMETILPROPANAMIDA

ESTRUCTURA Nombre UIQPA Nombre Común O CH3CHCH2-C-NH2 3-FENILBUTANAMIDA b-FENILBUTIRAMIDA (amida primaria : no sustituida) CH3C-N-H CH3 N-METILETANAMIDA N-METILACETAMIDA (amida secundaria: monosustituida) CH3-C-N-CH2CH3 O CH3 N-etil-N-metiletanamida N-etil-N-metilacetamida (amida terciaria: disustituida)

Importancia del Enlace Amida se denomina al enlace Carbonilo-nitrógeno Presente en las proteínas y péptidos. Y otras biomoléculas. La unión entre aminoácidos en la cadena peptídica de las proteínas es a través de enlaces amida ( enlaces peptídicos). Enlace Amida O - C - N-

Propiedades físicas de las amidas La amida de un carbono : formamida (metanamida), es líquida todas las demás son sólidas. Son inodoras, incoloras. Las menores son solubles en agua. Poseen puntos de ebullición anormalmente altos, debido a la polaridad del grupo amida, por lo tanto forman atracciones dipolares y además puentes de hidrogeno, debido al grupo amino. – NH2. Las amidas terciarias no poseen Hidrogeno, por eso NO forman puentes de Hidrogeno. Puntos de ebullición en las Amidas: Primarias > Secundarias > Terciarias

a) Valerato de isopropilo. b) Benzoato de etilo Ejercicios: De la estructura y clasifique a los siguientes compuestos como Ester, o Amidas ( 1ª, 2ª, 3ª ) a) Valerato de isopropilo. b) Benzoato de etilo c) N,N-dietilbutiramida Cuál es el nombre UIQPA. d) Que acido carboxílico y que alcohol, origina al siguiente éster Butanoato de sec-butilo. Leer Químicas y salud, indicadas en el documento: Macro y Microcontenidos.

Complete el siguiente cuadro: Se procede a la hidrolisis de derivados de ácidos carboxílicos Obteniendose los siguientes productos: Productos de Hidrolisis Compuesto original: Ester / Amida Nombre del éster o amida original Formula del éster o amida original Acido pentanoico y 1-pentanol Acido caprico y etilmetil amina.

Algunas amidas de importancia en la salud y medicina. Nombre Importancia Urea Producto final del metabolismo de las proteínas en el organismo, es la forma como elimina nuestro organismo el Nitrógeno proveniente de las proteínas. Acetaminofén y Fenacetin Componentes del TYLENOL , fármaco que reduce la fiebre y el dolor, pero con poco efecto antiinflamatorio. Fenobarbital, Pentobarbital y secobarbital Amidas cíclicas del ácido barbitúrico, en dosis pequeñas son sedantes y en dosis mayores inductores del sueño. Forman hábito. Meprobamato y diazepan Actúan como sedantes, tranquilizantes e inductores del sueño.

Haga los siguientes ejercicios pagina 590: 15. 33 , 15. 35, 15. 57 Haga los siguientes ejercicios pagina 590: 15.33 , 15.35, 15.57. Respuestas pág.. 592