El documento describe las propiedades y reacciones químicas de los ácidos carboxílicos. Explica que los ácidos carboxílicos tienen puntos de ebullición más altos debido a la formación de dímeros con enlaces de hidrógeno. También describe cómo la acidez de los ácidos carboxílicos depende de la constante de disociación ácida y cómo los sustituyentes afectan la acidez. Además, explica varias reacciones como la esterificación, reducción y conversión de ácid

1. ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Y DERIVADOS LIC. FABIÁN ORTIZ GRADO ONCE 2011 INSTITUCION EDUCATIVA “CIUDAD DE ASÍS” Religiosas Franciscanas de M.I. Pre-escolar – Básica y Media Técnica Comercial Aprobado por Decreto No. 0591 de 06 de diciembre de 2002 – NIT: 846000257-5 Carrera 18 No. 8-83 B. San Francisco de Asís - Teléfono: 4228117 www.ieciudaddeasis.edu.co - E-Mail: [email_address] Puerto Asís, Putumayo «Vivencia de valores hacia personas integras e investigadoras»

2. LETRAS GRIEGAS DE LOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS. En los nombres comunes, las posiciones de los sustituyentes se nombran utilizando letras griegas. Al átomo de carbono carbonilo no se le asigna una letra griega, su carbono adyacente tiene asignada la letra α .

3. CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DEL ÁCIDO FÓRMICO La molécula es prácticamente plana. El átomo de carbono carbonílico tiene hibridación sp 2 , con ángulos de enlace prácticamente trigonales. El enlace O-H también se encuentra en este plano, eclipsado con el enlace C=O El átomo de oxígeno sp 3 tiene un ángulo C-O-H de 106°.

4. PUNTOS DE EBULLICIÓN DE LOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS. Los puntos de ebullición de los ácidos carboxílicos son el resultado de la formación de un dímero, con enlace de hidrógeno, estable. Este dímero contiene un anillo de ocho miembros con dos enlaces de hidrógeno, que en efecto dobla el peso molecular de las moléculas que abandonan la fase líquida. Para romper los enlaces de hidrógeno y vaporizar el ácido es necesario que la temperatura sea más elevada.

5. ACIDEZ DE LOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Un ácido carboxílico se puede disociar en agua para dar lugar a un protón y a un ión carboxilato. A la constante de equilibrio de esta reacción, K a , se le denomina constante de disociación ácida . El ácido se disociará mayoritariamente si el pH de la disolución es mayor que el p K a del ácido.

6. DIAGRAMA DE ENERGÍA DE LOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Y ALCOHOLES. Los ácidos carboxílicos tienen mayor carácter ácido que los alcoholes debido a que los iones carboxilato son más estables que los iones alcóxido El ácido se disociará mayoritariamente si el pH de la disolución es mayor que el p K a del ácido.

7. EFECTOS DE LOS SUSTITUYENTES EN LA ACIDEZ DE LOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS La magnitud del efecto de los sustituyentes depende de su distancia al grupo carbonilo. Los sustituyentes en los átomos de carbono α son los más efectivos para incrementar la fuerza de los ácidos. Cuanto más alejados se encuentren los sustituyentes del grupo carboxilo, más pequeño será el efecto inductivo.

8. DESPROTONACIÓN DE LOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS. Una base fuerte puede desprotonar completamente a un ácido carboxílico. Los productos que se obtienen son el ión carboxilato, el catión procedente de la base y el agua. La combinación de un ión carboxilato y un catión es una sal de un ácido carboxílico . El hidróxido de sodio se utiliza con frecuencia para desprotonar ácidos carboxílicos.

9. PROTONACIÓN DE UNA SAL DE UN ÁCIDO CARBOXÍLICO. Como los ácidos y sus sales son fácilmente interconvertibles, las sales se utilizan como derivados muy útiles de los ácidos carboxílicos. El HCl se utiliza con frecuencia para la protonación.

10. HIDRÓLISIS DE GRASAS Y ACEITES. La hidrólisis de una grasa o de un aceite da lugar a una mezcla de sales de ácidos grasos de cadena larga. Las grasas animales contienen principalmente ácidos grasos saturados, mientras que la mayoría de los aceites vegetales son poliinsaturados. La hidrólisis de grasas y aceites da lugar al jabón.

11. SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA EN EL GRUPO ACILO Las cetonas, los aldehídos y los ácidos carboxílicos contienen el grupo carbonilo, a pesar de que las reacciones de los ácidos son bastante diferentes de las de las cetonas y los aldehídos. Las cetonas y los aldehídos generalmente reaccionan mediante adición nucleofílica al grupo carbonilo, pero los ácidos carboxílicos lo suelen hacer por sustitución nucleofílica en el grupo acilo, donde un nucleófilo reemplaza a otro en el átomo de carbono carboxílico Los derivados de los ácidos carboxílicos incluyen haluros de acilo, anhídridos, esteres y amidas.

12. ESTERIFICACIÓN DE FISCHER Los ácidos carboxílicos se convierten directamente en ésteres mediante la esterificación de Fischer, una sustitución nucleofílica en el grupo acilo catalizada por un ácido. La reacción neta es el reemplazo si el grupo ácido -OH mediante el grupo -OR del alcohol. Son necesarias unas condiciones ácidas para que tenga lugar la esterificación

13. SÍNTESIS DE LOS CLORUROS DE ÁCIDO. Los mejores reactivos para transformar ácidos carboxílicos en cloruros de ácido son el cloruro de tionilo (SOCl 2 ) y el cloruro de oxalilo (COCl 2 ), ya que forman subproductos gaseosos que no contaminan el producto. La reacción de cloruro de tionilo produce SO 2 mientras que la reacción de cloruro de oxalilo produce HCl, CO y CO 2 (todos gaseosos).

14. SÍNTESIS DE LA AMIDA. El amoniaco y las aminas reaccionan con los cloruros de ácido para obtener amidas, también a través del mecanismo de adición-eliminación de la sustitución nucleofílica del grupo acilo. Son necesarios dos equivalentes de la amina

15. REDUCCIÓN DE LOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS. El hidruro de aluminio y litio reduce los ácidos carboxílicos a alcoholes primarios. El aldehído intermedio reacciona más rápido con el agente reductor que con el ácido carboxílico.

16. REDUCCIÓN DE LOS CLORUROS DE ÁCIDO A ALDEHÍDOS El hidruro de tri(terc-butoxi)aluminio y litio, LiAl[OC(CH 3 ) 3 ] 3 H, es un agente reductor más débil que el hidruro de aluminio y litio. Este hidruro reduce a los cloruros de ácido porque están fuertemente activados respecto a la adición nucleofílica de un ión hidruro. Bajo estas condiciones, el aldehído se reduce más lentamente y se aísla con facilidad.

17. CONVERSIÓN DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS EN CETONAS. Un método general para obtener cetonas se realiza a partir de la reacción de un ácido carboxílico con dos equivalentes de un reactivo organolítico El primer equivalente del organolitio actúa como una base, desprotonando el ácido carboxílico

18. ENLACES EXTERNOS Observe los siguientes videos: http:// www.youtube.com/watch?v=QUChrybrj7g http://www.youtube.com/watch?v=NdXoHmHCviY