ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

Grupo carboxilo: -COOH ó –C=O El termino proviene de la combinación carbo- por carbonilo, y –xilo por hidróxilo.

OH Para nombrarlos se utiliza el sufijo –oico

El ácido succínico, denominado mediante la nomenclatura (IUPAC: ácido butanodioico) es un ácido

dicarboxílico con la fórmula

HOOC–CH2–CH2–COOH

20En forma de anión succinato, interviene en el ciclo de

Krebs, reduciendo el coenzima FAD y permitiendo así la consecución de energía por fosforilación oxidativa tras la

cesión de electrones a intermediarios de la cadena de transporte de electrones, según la reacción siguiente:

Succinato + FAD FUMARATO + FADH2

Ejemplos:

ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

Àcido OleicoGrasa monoinsaturada presente en los aceites vegetales como el aceite de oliva. Su consumo reduce el riesgo de enfermedades cardiovasculares.

AspirinaÁcido acetilsalicílico (Aspirina). Antiinflamatorio no esteroideo de la familia de los salicilatos, usado frecuentemente como analgésico, antipirético, antiagregante plaquetario y antiinflamatorio

EJEMPLOS:

NOMENCLATURA DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

¿Cómo se nombran los ácidos carboxílicos?La IUPAC nombra los ácidos carboxílicos cambiando la terminación -o de los alcanos por –oico y anteponiendo la palabra ácido. La numeración de la cadena asigna el localizador 1 al ácido y busca la cadena de mayor longitud.

Grupo carboxílico unido a un cicloLos ácidos cíclicos se nombran terminando el nombre del ciclo en -carboxílico precedido de la palabra ácido.

Reacción con reactivos organometálicosLos organolíticos reaccionan con los ácidos carboxílicos formando cetonas. El hidruro de aluminio y litio los reduce a alcoholes.

Propiedades físicasPresentan puntos de fusión y ebullición elevados. Debido a los puentes de hidrógeno,. las moléculas se unen de dos en dos formando dímeros.

Métodos de síntesisLos ácidos carboxílicos se obtienen por hidrólisis de nitrilos, reacción de organometálicos con CO2 y oxidación de alcoholes primarios.

Reacción con alcoholes, aminas y PBr3.Por reacción con alcoholes se transforman en ésteres, con aminas en amidas, el PBr3 los transforma en haluros de alcanoilo. Todas las reacciones siguen el mecanismo de adición - eliminación.

Reacción de Hell-Volhard-Zelinski

La halogenación de su posición α se realiza con Br2/PBr3.

Reducción de ácidos carboxílicos

El hidruro de litio y aluminio reduce los ácidos carboxílicos a alcoholes. La reacción transcurre en dos etapas: - desprotonación del hidrógeno ácido. - ataque nucleófilo del reductor al carbonilo.

Enolatos de ácido

De modo similar a los aldehídos y cetonas, los ácidos carboxílicos también forman enolatos por pérdida de un hidrógeno α. Los enolatos de ácidos carboxílicos son buenos nucleófilos y dan reacciones de alquilación, apertura de epóxidos, ataque a carbonilos, etc.

ÉSTERES

Polimetacrilato de metiloEl polimetacrilato de metilo es un plástico duro, resistente y transparente. Se conoce comercialmente como vidrio acrílico o plexiglass.

Butanoato de metilo ( olor a manzana)

EJEMPLOS:

Provienen de la combinación de un ácido orgánico y un alcohol

Acetato de pentilo (olor a pera)

Acetato de octilo (olor a naranjas)

Nomenclatura de ésteres

¿Cómo se nombran los ésteres?Se nombran como alcanoatos de alquilo (metanoato de metilo).

Éster como grupo funcionalSe termina el nombre del alcano en -ato de alquilo. Cuando va unido a un ciclo el grupo éster se nombra como -carboxilato de alquilo.

Éster como sustituyenteCuando en la molécula existe un ácido carboxílico, el éster pasa a ser un mero sustituyente y se ordena por orden alfabético con el resto de sustituyentes de la molécula denominándose alcoxicarbonil.................

Transesterificación

Los ésteres reaccionan con alcoholes con catálisis ácida o básica obteniéndose un nuevo éster sin necesidad de pasar por el ácido carboxílico libre. Esta reacción se denomina transesterificación.

Propiedades

Los ésteres dan sabor y olor a muchas frutas y son los constituyentes mayoritarios de las ceras animales y vegetales.

Hidrólisis de ésteres

La hidrólisis de los ésteres está catalizada por ácidos o bases y conduce a ácidos carboxílicos

Condensación de Claisen

En medios básicos forman enolatos que condensan generando 3-cetoésteres. Reacción denominada condensación de Claisen.

Reacción con organometálicos

Los reactivos de Grignard transforman los ésteres en alcoholes. La reacción no se puede parar y se produce la adición de dos equivalentes del organometálico.

Reducción a alcoholes y aldehídos

El hidruro de aluminio y litio los transforma en alcoholes y el DIBAL en aldehídos.

Se puede considerar como un derivado de un ácido carboxilo por sustitución del grupo —OH del ácido por un grupo —NH2, —NHR o —NRR' (llamado grupo

amino).Formalmente también se pueden considerar derivados del amoníaco de una amina primaria o de una amina secundaria por sustitución de un hidrógeno por un radical ácido, dando lugar a una amida primaria, secundaria o terciaria, respectivamente.Concretamente se pueden sintetizar a partir de un ácido carboxílico y una amina:

AMIDAS

Una amida es un compuesto orgánico cuyo grupo funcional es del tipo RCONR'R‘’

siendo CO un carbonilo, N un átomo de nitrógeno, y R, R' y R'' radicales orgánicos o átomos de hidrógeno:

AMIDAS

SacarinaLa sacarina fue sintetizada en 1878, utilizándose como edulcorante desde principios del presente siglo. Es varios cientos de veces más dulce que la sacarosa

EJEMPLO:

H2N—O—NH2

Urea

POLIAMIDAS

Existen polímeros que contienen grupos amida. Algunos son sintéticas, como el nailon , pero también se encuentran en la naturaleza, en las proteínas, formadas a partir de los aminoácidos, por reacción de un grupo carboxilo de un aminoácido con un grupo amino de otro. En las proteínas al grupo amida se le llama enlace peptidico.

ε-caprolactama

El nailon 6 es una poliamida debido a los característicos grupos amida en la cadena principal de su formulación. Por ejemplo, el nailon 6 se obtiene por polimerización de la ε-caprolactama.

Nailon 6

¿Cómo se nombran las amidas?Las amidas se nombran reemplazando el sufijo -o del alcano por –amida.

Nomenclatura de amidas

Grupo amida unido a ciclosEn compuestos cíclicos se nombra el ciclo y se termina con el sufijo -carboxiamida.

Amidas como sustituyentesCuando no es grupo funcional se ordena alfabéticamente con el resto de sustituyentes utilizando el prefijo carbamoíl.......

Degradacion de Hofmann de amidasEn presencia de una base las amidas primarias reaccionan con Br2 sustituyéndose el grupo carbonilo por un -NH2, reacción denominada transposición de Hofmann.

ReactividadSon el derivado de ácido menos reactivo debido a la cesión del par solitario del grupo amino.

HidrólisisLas amidas se hidrolizan a ácidos carboxílicos en medios ácidos o básicos y con condiciones enérgicas.

Reducción a aminas y aldehídosEl hidruro de aluminio y litio las transforma en aminas y el DIBAL en aldehídos.

Formación de enolatos de amida y amidatosEn medios básicos forman amidatos por desprotonación del grupo -NH2 con hidrógenos de pKa 15. La desprotonación del carbono α produce enolatos de amida.

AMINAS

HexametilentetraminaUrotropina. Agente antibacteriano

AnfetaminaAntidepresivo, estimulante.

Grupos amino: -NH2. Estos compuestos producen aminas. Provienen de la sustitución parcial o total de los hidrógenos del amoniaco, NH3 .

EJEMPLOS:

EpinefrinaEstimulante adrenérgico

PropilhexedrinaBencedrex. Descongestivo nasal

Aminas como sustituyentesCuando en la molécula existe un grupo funcional prioritario a la amina, esta se convierte en un sustituyente que se nombra con el prefijo -amino. Son grupos prioritarios al amino los ácidos carboxílicos, ésteres, amidas, nitrilos, aldehídos y cetonas, alcoholes.

Las aminas proceden de sustituir hidrógenos del amoniaco por grupos alquilo o arilo. Se pueden clasificar en aminas primarias si parte del nitrógeno una cadena carbonada, secundarias si parten dos cadenas y terciarias si parten tres.

Clasificación de aminas

¿Cómo se nombran las aminas?Las aminas se nombran como derivados de los alcanos sustituyendo la terminación -o por -amina. La posición del grupo funcional se indica mediante un localizador que precede a la terminación -amina.

Nomenclatura de aminas

Las aminas secundarias o terciarias, se nombran tomando el sustituyente más grande como cadena principal, todos los demás grupos se nombran utilizando la letra N- seguida por el nombre del sustituyente.

Nomenclatura de aminas secundarias

Obtención de aminasLas aminas se obtienen por reducción de nitrilos y amidas con el hidruro de litio y aluminio. La transposición de Hofmann convierte las amidas en aminas con un carbono menos. La reducción de azidas permite obtener aminas con el mismo número de carbonos que el haloalcano de partida. La síntesis de Gabriel permite obtener aminas a partir del ácido ftálico.

Propiedades físicas de aminasSon compuestos con geometría piramidal. Presentan quiralidad aunque se encuentran en forma de racematos. Forman puentes de hidrógeno más débiles que los alcoholes.

Acidez y basicidad de las aminasLas aminas se comportan como bases a través del par libre del nitrógeno. También se comportan como ácidos débiles pudiendo desprotonarlas mediante el empleo de bases muy fuertes (organolíticos)

Reacción de aminas con ácido nitrosoLas reacciones de aminas con ácido nitroso conduce al catión diazonio, muy reactivo. Esta reacción tiene gran interés con aminas aromáticas, ya que permite introducir grupos muy variados sobre el benceno (reacciones de Sandmeyer)45

Eliminación de Hofmann y CopeLas aminas se pueden convertir en alquenos mediante las eliminaciones de Hofmann y Cope.

Reacción de MannichLa reacción de Mannich conduce a 3-aminocarbonilos a partir de aldehídos o cetonas enolizables, metanal y aminas primarias o secundarias.