Este documento describe las propiedades ácido-base de compuestos orgánicos y los factores que afectan su acidez y basicidad, incluidos efectos inductivos, estéricos y de resonancia. Los ácidos carboxílicos son ácidos débiles comunes en química orgánica debido a la estabilización del ión carboxilato por resonancia. Otros grupos funcionales como halógenos, nitro y carbonilo afectan la acidez a través de efectos inductivos.

1. ESTRUCTURA, REACTIVIDAD Y
TRANSFORMACIONES ORGANICAS
Brönsted-Lowry:
Ácido: dador de protones .. .. -
.. ..
: OH - + H-Cl : HO-H + :Cl
Base: aceptor de protones .. .. .. ..
Base ácido
Lewis:
Ácido: aceptor de electrones .. .. ..
- -
FeBr3 + :Br -Br: FeBr4 + Br:
Base: dador de electrones .. .. ..
ácido

2. La acidez y basicidad son propiedades relativas de las moléculas.
La mayoría de los compuestos orgánicos no son ácidos en medio acuoso. Los
enlaces C-H típicos no son fuente de protones en relación al agua como base.
ACIDOS CARBOXÍLICOS Y AMINAS
Los ácidos carboxílicos son ácidos débiles comunes de la química orgánica con
constantes de disociación pequeñas.
CH3CO2H + H2O ⇔ CH3CO2- + H3O+ Ka= [CH3CO2-][H3O+] = 1,76*10-5
[CH3CO2H][H2O]
¿Por qué los ácidos carboxílicos son mucho más ácidos que los alcoholes, aún
cuando ambos contienen grupos –OH?

3. CH3CH2OH + H2O ⇔ CH3CH2O: - + H3O+
alcohol ión alcóxido no estabilizado
.. -
O :O: :O:
+
CH3-C + H2O CH3-C CH3-C + H3O
.. -
O-H :O :O:
..
Ácido carboxólico ión carboxilato estabilizado

4. ESCALA DE ACIDEZ
pKa valoración o pH-metro Acido pKa Base Conjugada
52
Los alcoholes son más ácidos que
las aminas y los hidrocarburos menos. .. -
Las diferencias pueden ser por la CH3-CH3 50 CH3-CH2-
C6H5NH2 27 C6H5NH-
electronegatividad del átomo sobre HC≡ CH 25 HC≡ C-
el que está unido el protón ácido. (CH3)3COH 18 (CH3)3CO-
La naturaleza del medio de CH3OH 15 CH3O-
reacción influye sobre la RNH3+ ≈10 RNH2
C6H5OH 10 C6H5O-
disociación de los ácidos y bases.
CH3CO2H 4.8 CH3CO2-
Ej. El agua es un medio favorable ClCH2CO2H 2.9 ClCH2CO2-
para el proceso de ionización, CF3CO2H 0.2 CF3CO2-
porque tiene una gran capacidad HCl -7.0 Cl-
para solvatar aniones y cationes.

5. En bases, el pKa→medida de acidez del ácido conjugado.
Ka ..
CH3N+H3 + H2 O ⇔ CH3NH2 + H3O+ pKa= 10.6
Ión metil amonio metil amina
A mayor pKa de ácidos conjugados→más basisidad de las bases
correspondientes. pKa = 14- pKb
EFECTOS DE LA ESTRUCTURA SOBRE LA
ACIDEZ Y LA BASICIDAD
Efectos inductivos o electrostáticos
Efectos estéricos
Efectos de resonancia o conjugación

6. EFECTOS INDUCTIVOS
Polarización de un enlace por influencia de un grupo.
Cl-CH2-CH3 cloroetano Se crea un dipolo permanente
El dipolo C-Cl influye sobre el átomo de C vecino mediante un
efecto inductivo electrón-atrayente.
Los efectos inductivos disminuyen al aumentar la distancia entre los
grupos que interaccionan.

7. Tabla: Efecto inductivo de los halógenos sobre la acidez.
Acido Estructura pKa (H2O) 25ºC
Acético CH3COOH 4.76
Yodo acético I CH2COOH 3.12
Cloro acético ClCH2COOH 2.85
4-Cloro butanoico ClCH2CH2CO2H 4.52
Tricloroacético Cl3COO2H 0.7
Trifluoroacético F3COO2H 0.23
Cl CH2-C-OH Cl CH2-C-O-
d+ d+ d- d+

8. La disociación de un ácido carboxílico es un proceso en equilibrio.
Cualquier factor que estabilice el anión carboxilato en relación con
el
O O
ácido carboxílico no disociado, dirigiráGAE equilibrio hacia una CH
el CH GDE
Se deslocalizará la carga negativa -
disociación mayor (mas acidez) O
-
O
GAE GAE GAE GDE
-F -CO2H -CO2R -O- Ejemplo: pKa
-Cl -OH -C≡N -CH3 CH3CH2CH2COOH 4.8
-Br O -CO2- Cl-CH2CH2CH2COOH 4.5
-C-
CH3CHCH2CO2H 4.0
Cl
-I +
N N
Cl
-OR
CH3CH2CHCOOH 2.9

9. EFECTOS ESTERICOS
Efectos estructurales que proceden de interacciones especiales entre
los grupos.
El impedimento estérico a la solvatación puede inhibir la
estabilización de la base conjugada.
a) CH3CO2H ⇔ CH3CO2- + H3O+ pKa= 5.6
CH3 CH3
CH3 H3C CH3 O CH3 H3C CH3 O
H3C CH2 CH H3C CH2 CH + H3O
+
pKa= 7.0
-
CH3 CH3 O
OH

10. O O
b) + H3O
+
-
pKa= 5.05
OH O
CH3 CH3
H3C CH3 H3C CH3
O O
+
+ H3O pKa= 6.25
-
CH3 OH CH3 O
H3C CH H3C CH
3 3
Las aminas muestran un efecto similar en cuanto a la inhibición
estérica de la solvatación.
.. .. ..
(CH3)2NH > CH3NH2 > (CH3)3N
Ejercicio:enlace de hidrógeno intramolecular.

11. EFECTOS DE RESONANCIA
H2O
CH3CH2OH ⇔ CH3CH2O: + H3O+ pKa= 16
O O
+
H3C C H3C C + H 3O pKa= 4.8
-
OH O
Los alcoholes son 10 veces menos ácidos que los ácidos
carboxílicos.
El ión carboxilato existe como un híbrido de resonancia. Los dos
enlaces carbono oxígeno son iguales. O O
O
H3C C - H3C C H3C C
- -
O O O
Mayor acidez de ácidos con respecto a los alcoholes puede atribuirse a la
deslocalización del par electrónico del ión carboxilato. (base conjugada más
estabilizada)

12. METODO DE LA RESONANCIA
Característica de moléculas en que existen enlaces dobles
conjugados. Ejemplo importante de resonancia:
pKa= 4.8
A-.Generación de Estructuras Resonantes
- Derivan de la aplicación de cálculos mecánico-cuánticos.
- Reglas para formular estructuras resonantes:
a-. Estructuras resonantes implican el movimiento de electrones y
no el de núcleos.
CH2=CH-C≡N: ⇔ CH2=CH-C+=N:- ⇔ +
CH2-CH=C=N:-

13. b- Contribuciones de las estructuras resonantes.
El híbrido de resonancia es una única molécula con
electrones deslocalizados. (ejemplo: benceno).
¿Por qué el grupo carboxílico no es un híbrido de resonancia?
.. -
O: O:
.. ..
H3C H3C .. +
.. OH
OH
..
A B
La carga total no varía. La forma (estructura) B no contribuye en
forma importante al híbrido de resonancia (separación de cargas)
.. ..
+ - - +
H2C O: H2C O: H2C O:
.. .. ..
Más importante menos importante no importante

14. c-. Resonancia Frente a Tautomería
Tautomería: sirve para designar la rápida y reversible intercorversión
de isómeros (cuando se mueven electrones o uno o más átomos de
hidrógeno).
O H O HO O O OH
H3C C HC C CH3 H3C C CH C CH3 H3C C CH C CH3
Tautomería de la 2,4-pentanodiona
O OH
H
Tautomería de la ciclohexanona
La tautomería no debe confundirse con la resonancia. Cada estructura tautómera
es capáz de exisitr de forma independiente y pueden ser aisladas.

15. ALGUNAS CONSECUENCIAS DE LA
RESONANCIA
La resonancia es un concepto importante usado para
relacionar la estructura con las propiedades químicas.
Ejemplo: Estabilización de resonancia del anión carboxilato.
a-. Interacciones Entre Grupos Funcionales.
H2O
CH3CH2-OH ⇔ CH3CH2O:- + H3O+ pKa= 16
H 2O ..
.. - + pKa= 10
OH O: + H 3O
.. ..

16. Los fenoles son más ácidos que los alcoholes porque la base
conjugada (ión fenóxido) es estabilizado por resonancia. La carga
negativa esta deslocalizada por el anillo bencénico
.. -
.. .. .. - ..
.. - - -: O
O: O O
O: .. .. ..
.. ..
:-
contribuyente principal
Ejemplo: .. -
.. ..
:O H2O :O .. :O ..
+ + + - .. +
N OH H3O + N O: N O:
- - .. :O :
-
:O : :O :
.. .. ..
P-nitrofenol Ka= 6*10-8 pKa= 8
La transmisión de efectos electrónicos a través de largos sistemas es una
consecuencia importante del fenómeno de la resonancia.

17. • Efecto –M Efecto +M • Efecto inductivo positivo, +I
• • -CH3
• -NO2 -OH • -CH2CH3
• -CH2CH2CH3
• -COOH -O-R
• -CH(CH3)2
• -COOR -NH2
• -C(CH3)3
• -CHO -X (F,Cl,Br,I) • -COO-
• R-CO-R • -O-
• Efecto inductivo negativo, -I
• -NO2
• -CN
• -COOH
• -F
• -Cl
• -Br
• -I
• -OCH3
• -OH

18. Carga Formal
Número de electrones de valencia que tiene el átomo aislado menos
el número de electrones asignado al átomo en la estructura de
Lewis.
Enlace covalente coordinado: un átomo proporciona dos electrones
necesarios para un enlace covalente. Algunos átomos llevan una
carga positiva o negativa (carga formal).
Estructura más estable
- Los átomos deben tener la carga formal más pequeña.
- Las cargas negativas deben estar en los átomos más
electronegativos.
- Las cargas formales no representan cargas reales de los átomos.