Este documento describe las propiedades y reactividad de los ácidos carboxílicos y sus derivados. Explica que los ácidos carboxílicos contienen el grupo carboxilo y tienen un punto de ebullición elevado debido a la formación de dímeros. Sus derivados incluyen haluros de ácido, anhídridos, ésteres, amidas y nitrilos. Luego describe las reacciones características de estos compuestos, incluida la esterificación, saponificación y reducción con LiAlH4.

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TEMA 20.- Acidos carboxílicos, derivados de ácido y nitrilos. Naturaleza del grupo
carboxilo. Clasificación y propiedades generales. Carácter ácido. Reacciones de
sustitución nucleofílica. Reacciones de adición. Reducciones. Descarboxilación.
ACIDOS CARBOXILICOS Y DERIVADOS
A los compuestos que contienen el grupo carboxilo (abreviado -COOH
o CO2H) se les denomina
ácidos carboxílicos (R-COOH)
Derivados de ácidos:
haluros de ácido (RCOCl)
anhídridos de ácido (RCOOCOR)
ésteres (RCOOR´)
amidas (RCONH2)
R -C
O
OH
R -C
O
X
nitrilos o cianuros

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Nomenclatura de ácidos carboxílicos
ácido -oico
ácido -carboxílico (unido a ciclos y aromáticos)
CH3-CH2-COOH
COOH
ácido propanoico
ácido ciclohexanocarboxílico
Propiedades Físicas
Punto de ebullición: Los ácidos carboxílicos presentan puntos de ebullición elevados
debido a la presencia de doble puente de hidrógeno (dímeros)
Formación de dímeros (aumenta el p.eb.)
Dos puentes de hidrógeno

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Solubilidad gr en
100 gr de agua.
Pto. de
ebullición
ºC
Pto. de
Nombre fusión ºC
Ac. metanóico 8 100,5 Muy soluble
Ac. etanóico 16,6 118 Muy soluble
Ac. propanóico -22 141 Muy soluble
Ac. butanóico -6 164 Muy soluble
Ac. etanodióico 189 239 0,7
Ac. propanodióico 135,6 Soluble
Ac. fenilmetanóico 122 Soluble
Ac. ftálico 231 250 O,34
Acidez de los ácidos carboxílicos
La principal característica de los ácidos carboxílicos, como su propio nombre
indica, es la acidez por lo que forman sales con gran facilidad .
sal de ácido carboxílico
Los ácidos carboxílicos suelen disociarse ligeramente en soluciones acuosas
para formar H3O+ y el anión carboxilato, RCOO-.
Como en todo ácido, es posible definir una constante de acidez, Ka.

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Efecto inductivo y fuerza ácida
Un sustituyente que estabilice al ión carboxilato aumenta la disociación y produce
un ácido más fuerte. Los átomos electronegativos aumentan la fuerza de un ácido
porque su efecto inductivo electrón-atrayente contribuye a deslocalizar la carga
negativa del ión carboxilato. Este efecto inductivo puede ser muy grande si están
presentes uno o más grupos electrón-atrayentes en el átomo de carbono α
Obtención de los ácidos carboxílicos
1. Oxidación de alcoholes primarios o de aldehídos
2. Oxidación de cadenas laterales en anillos aromáticos.

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3. Reacción de reactivos de Grignard sobre dióxido de carbono: introducción de
agrupación COOH
4. Hidrólisis de cianuros (nitrilos): tanto en medio ácido como en medio básico
Reactividad

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Las reacciones de ácidos carboxílicos y derivados tienen lugar mediante un
proceso de sustitución por adición-eliminación.
Donde X puede ser:
Reactividad
El orden de reactividad de los derivados de ácido para los procesos de
adición nucleofílica-eliminación es:
REACTIVIDAD DEL GRUPO CARBOXILO:
MECANISMO DE ADICIÓN-ELIMINACIÓN
A) ADICIÓN-ELIMINACIÓN CATALIZADA POR BASES
B) ADICIÓN-ELIMINACIÓN CATALIZADA POR ÁCIDOS

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Cloruros de ácido
Los cloruros de ácido, que son los derivados de ácido más reactivos, se pueden
convertir fácilmente en los otros derivados de ácido menos reactivos.

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Esteres
Nomenclatura de Esteres: ..ato de -ilo
Se nombrar reemplazando el prefijo y sufijo del ácido por la terminación -ato
de, agregando el nombre del grupo alquilíco unido al oxígeno del éster.
Síntesis de ésteres
Los ácidos carboxílicos reaccionan con alcoholes, en presencia de un catalizador
ácido, formando ésteres y agua (reacción de esterificación de Fischer).

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Mecanismo de la esterificación de Fischer
Hidrólisis de ésteres
Los ésteres se pueden hidrolizar no solo en medio ácido, sino también en
medio básico. El proceso de hidrólisis básica de los ésteres se denomina
saponificación.

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Mecanismo del proceso de Saponificación de ésteres
El término saponificación proviene del latín saponis que significa jabón. El jabón se
fabrica por hidrólisis básica de las grasas, que son ésteres de la glicerina con
ácidos carboxílicos de cadena larga (ácidos grasos). Cuando se hidroliza la grasa
con NaOH, se obtiene glicerina (propanotriol) y las correspondientes sales sódicas
de los ácidos carboxílicos de cadena larga.
Estas sales son lo que conocemos como jabón.

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Esteres cíclicos: Lactonas
Los ácidos carboxílicos que contienen un grupo hidroxilo en γ o δ pueden
experimentar una reacción deesterificación intramolecular para dar lugar a ésteres
cíclicos denominados lactonas. La reacción de lactonización también está
catalizadapor ácidos.
Mecanismo de la reacción de lactonización
Reacción de los ésteres con compuestos organometálicos
Los ésteres reaccionan con reactivos de Grignard y con reactivos organolíticos
para dar alcoholes terciarios.

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Anhídridos de ácido
Se designan cambiando la palabra ácido por anhídrido.

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Amidas
Las amidas se denominan reemplazando la terminación -ico por -amida o la
terminación -carboxílico por -carboxamida.
Cuando no es función principal , el grupo se designa mediante el prefijo carbamoil-.

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Nitrilos
• Muy relacionados con los ácidos carboxílicos.
• Caracterizados por la presencia de un nitrógeno unido por un triple enlace a
un carbono, presencia de dos nubes pi que rodean a una nube sigma.
• Carbono electrofílico.
Estructura del grupo nitrilo
Si el grupo característico (-C≡N) forma parte de la cadena principal y es grupo
principal se utiliza el sufijo -nitrilo.
Si es grupo principal pero no forma parte de la cadena principal se utiliza el sufijo
-carbonitrilo.
En la nomenclatura rádico-funcional se consideran derivados del ácido
cianhídrico (HCN) denominándose como cianuros de alquilo .
Si se considera como sustituyente se utiliza el prefijo ciano-.

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Reactividad de nitrilos
Hidrólisis de nitrilos: ácidos carboxílicos
Reducción: aminas
Con compuestos organometálicos: cetonas
R-C N
O
R'-MgX R-C-R'
Reducción (a alcoholes) de ácidos carboxílicos
El hidruro de litio y aluminio (LiAlH4) ataca a los ácidos carboxílicos de modo
similar a los organometálicos de litio reduciéndolos a alcoholes.

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Reducción de cloruros de ácido
Los haluros de ácido se pueden reducir a alcoholes con LiAlH4. Si lo que nos
interesa es reducirlos a aldehídos es necesario el empleo de un reductor
modificado, para evitar la posterior reducción del aldehído formado a alcohol.
Reducción de ésteres y amidas
Los ésteres se reducen a alcoholes con el LiAlH4 seguido de una etapa de
acidulación final. Reductores mas suaves como el hidruro de diisobutilaluminio
(DIBAL) permiten parar la reducción en el aldehído.
Las amidas se reducen a aminas con el LiAlH4 y a aldehídos
con DIBAL (hidruro de diisobutilaluminio).