UNIDAD 12
ACIDOS ORGÁNICOS ( CnH2n+1 COOH)
OBJETIVOS:
1. Definir con sus propias palabras lo que es una ácido mono y policarboxílico , un haluro de ácido , un anhidrifo de ácido y una amida , un ester y asignarles nombre según la IUPAC.
2. Escribir las reacciones iniciando condiciones y reactivos para sintetizar los ácidos orgánicos y sus derivados a partir de alcoholes , aldehidos .
3. Reconocer , describir , identificar o representar con reacciones todas las propiedades químicas de los ácidos y sus derivados .
Se denominan ácidos orgánicos , aquellos compuestos que contienen en la molécula un grupo funcional en su forma abreviada (--COOH) . Este grupo recibe el nombre de grupo carboxilico ( carboxilo ) , que proviene de los nombres de los grupos que lo componen el carbonilo y el hidróxilo –OH .
Los ácidos carboxílicos se pueden considerar como derivados de los hidrocarburos en cuyas moléculas el átomo de hidrógeno se encuentra sustituido por un grupo carboxílico .
Los ácidos orgánicos pueden contener uno o más grupos carboxílicos orgánicos ; pueden ser saturados o insaturados , de cadena abierta o cerrada y además pueden contener otros grupos funcionales .
Nomenclatura :
La nomenclatura internacional deriva el nombre del ácido del correspondiente hidrocarburo de igual número de carbonos , sustituyendo la terminación O por el sufijo OICO y anteponiendo la palabra ACIDO .
Sin embargo es costumbre nombrar los ácidos por sus nombres vulgares , los cuales se derivan en su mayoría de los productos naturales de donde pueden obtenerse .
Propiedades físicas :
Los ácidos alifaticos saturados son líquidos hasta el nonanoico en adelante son sólidos . Los puntos de fusión y ebullición son bastantes altos y se incrementan al aumentar el número de carbonos . Los cuatro primeros ácidos son solubles en agua .
PROPIEDADES FISICAS DE LOS ACIDOS ORGANICOS
CARBOXILICOS ALIFATICOS
Propiedades químicas :
A. La propiedad química del grupo carboxílico en su grado de acidez .
Cuando mayor es el grado de ionización, mayor es Ka y más fuerte es el ácido .
Resonancia del ion carboxilicato :
La acidez de los ácidos carboxilicos se atribuye a que el ion carboxilicato se puede estabilizar por deslocalización de electrones , distribuyéndose la capa negativa sobre los átomos de oxígeno .
Híbrido de resonancia del ion carboxilicato es trigonal empleando tres orbitales híbridos sp2, para unirse al grupo R y a los dos átomos de oxígeno , el orbital p restante , perpendicular a este plano , se solapa con los orbitales p de cada átomo de oxígeno , formando dos orbitales molecuales , los cuales acomodan los cuatro electrones restantes .
Propiedades químicas de los ácidos orgánicos :
A. Formación de sales :
Los ácidos carboxílicos se disuelven en alcalis acuosos para formar sales :
B. Reacción de las sales :
C-. Obtención de ácidos orgánicos por carbonatación del reactivo de Grignard .
D. Hidrólisis de nitrilos :
La hidrólisis de un nitrilo , que es un compuesto que contiene el grupo –CN , en presencia de ácidos o bases producen ácidos orgánicos .
E. Formación de hidrocarburo :
La descomposición térmica de las sales da lugar a varias clases de compuestos cuya naturaleza depende del ion positivo de la sal .
Formación de cetonas :
Formación de halogenuros de ácido :
Mecanismos de la esterificación :
La función del catalizador ácido (H2SO4 , HCl) es protonar el oxígeno carbonilo , haciendo que este carbono sea más positivo y más susceptible al ataque por el nucleofilo .
Formación de amidas :
Las sales del amonio , los ácidos orgánicos , y carboxílicos , por calentamiento pierde agua y forma amidas .
Acidos halogenados :
Los ácidos halogénados más importantes tienen un halógeno unido a un carbono µ . En las reacciones del halógeno se reemplaza fácilmente por reactivos nucleofílicos , tales como :
OH- , I- , NH3 , efectuándose reacciones de sustitución nucleofílica bimolecular (SN2) .
Pirólisis de ácidos:
Las cetonas asimetricas se pueden preparar con muy buenos procedimientos pasando vapores de un ácido organico sobre dioxido de torio a 400°C - 500°C.
Si se emplea un ácido dicarboxilico se obtiene una cetona ciclica.
Hidrólisis:
La saponificación de los nitrilos en medio ácido o básico, produce primero amidas, las que hidroliza hasta convertirse en ácidos .
Método de carbonización de los alquenos .
Haciendo activar sobre el alqueno el óxido de carbono y el agua , al calentarlos bajo presión en presencia del catalizador de níquel , pueden obtenersen ácidos de los productos del craqueo del petróleo .
Formación de derivados funcionales :
Por medio de la sustitución de los grupos hidroxilos por diferentes grupos, puede obtenerse derivados funcionales de los ácidos .
Acción de los halógenos sobre los ácidos ( reacción de Zelinski ) :
En presencia del bromo y pequeñas cantidades del fósforo rojo , se forman ácidos µ bromo sustituidos .
Acción de los oxidantes :
Los ácidos saturados con cadenas saturadas normales se oxidan con dificultad así , el ácido acético se emplea también en calidad de disolvente en las reacciones de oxidación por adición de la mezcla sulfocrómica como catalizador .
A referencia de los ácidos , el ácido fórmico se óxida fácilmente formándose además agua y bióxido de carbono .
Sometidos a los oxido metálicos catalizadores , dan cetonas perdiendo H2O , CO2 . Estos óxidos catalizadores pueden ser . Al2O3 , TiO2 , No2 y FeO .
Los halógenos ( Cl2 , Br2 , I2 ) bajo la acción de catalizadores como S, Fe en polvo , Al , Sn, FeCl3 , producen sustituciones del radical alcohólico .
Obtención de acetatos :
Haciendo reaccionar el ácido acético con un metal , oxido metálico , o carbonato de un metal se formará :
Acidos no saturados:
Los ácido son saturados son los que tienen la constitución uno o mas enlaces dobles o triples y son:
El ácido oleico tiene un punto de fusión de 14° C y un punto de ebullición de 286°C. Insoluble en agua, soluble en alcohol y eter.
Acidos aromáticos:
Son sustancias catalizadas muy poco solubles en agua, solubles en alcohol y eter, en la que su triple enlace se subliman por acción del calor .
Propiedades químicas :
Las ácidos se descomponen por el calor perdiendo CO2 . Todos ellos descomponen los carbonatos alcalinos dando sales que se disuelven los carbonatos alcalinos dando sales que se disuelven en agua y de esas soluciones , los ácidos minerales precipitan a los ácidos quedando en forma cristalina .
En solución ácida , por hidrogenación con amalgamas de sodio o por electrolisis , reducen el grupo carboxílico hasta obtenerse alcohol .
Cuando el medio es neutro o alcalino ,el hidrógeno se fija sobre el núcleo dando ácidos hidroaromáticos .
Por destilación seca de los ácidos aromáticos , con oxido de calcio , se descomponen dando hidrocarburos .
Acidos dicarboxilicos alifaticos :
Son los que tienen dos grupos carboxílicos en su cadena alifatica , y son :
HOOC-COOH Acido oxalico .
HOOC-CH2-COOH Acido malonico
HOOC-(CH2)2-COOH Acido sucónico .
HOOC-(CH2)3-COOH Acido glutarico
HOOC-(CH2)4-COOH Acido Aómico
HOOC-(CH2)5-COOH Acido Pimelico
HOOC-(CH2)6-COOH Acido suberico
HOOC-(CH2)7-COOH Acido azelaico
HOOC-(CH2)8-COOH Acido sebasico
El ácido oxalico se obtiene hidrolizando el cianogeno :
El ácido malonico se descompone totalmente en bioxido de carbono y monóxido de carbono y agua al calentarlo .
Los acidos suocinico , y el grupo con calor pierden agua dando anhidridos :
Anhidridos cíclicos :
Al hacer reaccionar los ácidos diborboxilicos por acción del calor se obtienen
Acido láctico :
Se encuentra en la leche ácida y en muchos productos alimenticios , se obtiene por fermentación de soluciones azucadas con lactobacillus . Se sintetiza por hidrólisis de la ciandrina del acetaldehido .
Acido fenolicos :
Acidos sulfonicos y sus derivados :
Los ácidos sulrónicos se caracterizan por tener el grupo sulfónico unido a una átomo de carbono .
Nomenclatura :
La nomenclatura de los ácidos sulfóricos consiste en adicionar la palabra sulfónico al nombre sistemático del hidrocarburo ; ejemplo :
Estos ácidos son sólidos hidroscópicos y cristalizan de las soluciones acuosas con agua de cristalización .
Formación de sales :
Sustitución nucleofílica :
Desulfonación :
Cloruro de sulfónilo :
Sulfoamidas :
Hidrólisis de nitrilos :
Acido adipico : HOOC-(CH2)4-COOH
Se obtiene por oxidación de grasas no saturadas .
Acidos ftálicos :
Al reaccionar un anhidrido ftalico con el amoniaco se forma imida del ácidoftálico , ftalimida , en la condensación del anhibrido ftálico con el benceno en presencia de cloruro de aluminio como catalizador, se obtiene antraquinona que se utiliza ampliamente en la rpoduccion de colorantes.
Para el anhidrido ftalico son caracteristicas las reacciones de condensación con los fenoles por medio del oxigeno carbonilico. Como resultado de la acción se forman ftaleinas que son compuestos que pertenecen a los derivados del trifenilmetano
La fenolftaleina es una sustancia cristalina blanca, muy soluble en el alcohol. Bajo la accion de las bases o hidroxidos la fenolftaleína se convierte en una sal de color vivo:
Se utiliza como indicador y en la medicina se utiliza como un laxante ligero.
CUESTIONARIO
1. Dar los nombres IUPAC de los siguientes compuestos:
2. Cuáles son los productos de las siguientes reacciones?
3. Demostrar por medio de ecuaciunes como se puede llegar a obtener ácido propiónico a partir de:
A. Propanoato de etilo.
B. Cloruro de propionito.
C. Propionamida.
D. Alcohol n-propílico.
E. Propionato de metilo.
4. Demuéstrese por medio de ecuaciones como se pueden ejecutar las siguientes obtenciones:
A. Cloruro de propilo a propionato de metilo.
B. Anhidrido acético a acetamida.
C. Acetato de etilo a acetato de potasio.
D. Acido propanoico a 1 pentanol.
E. Cloruro de butírico a butiramida.
F. Acido benzoico a benceno.
G. Anhídrido acético a cetona .
H. Propanoato de metilo a propioamida.
I. Butiramida a acido butírico y amoniaco.
J. Pantamida a Pentanonitrilo.
K. Butiramida a proalamida.
5. Complete las siguientes reacciones
6. Escriba las ecuaciones para las reacciones del ácido benzoico con los siguientes reactivo:
A. Hidróxido de calcio
B. Br2/Fe
C. Acido nítrico/Acido sulfúrico.
D. PCl3
E. Alcohol etílico/H+
7. Completa las ecuaciones para las reacciones siguientes:
8. Escriba las fórmulas estructurales de los compuestos siguientes:
A. Acido fenilacético.
B. Acido 2,2 dimetil propanoíco.
C. Acido 2 metil 3 ciclopropilbutanoíco.
D. Cis, 2 metil octen-5oico.
E. Acido 3 nitroftálico.
F. Tereftalato de isopropilo.
G. 3,5 dinitro N,N, dimetil benzoamida.
8. Mediante los mecanismos de reacción , como se prepara una amida de ácido.
A. A partir de un ácido orgánico.
B. De un halogenuro de acilo.
C. De un nitrilo.
D. De un alcohol.
E. De un ester.
