Ácidu carboxílico

Los ácidos carboxílicos constitúin un grupu de compuestos, carauterizaos porque tienen un grupu funcional llamáu grupu carboxilo o grupu carboxi (–COOH). Nel grupu funcional carboxilo coinciden sobre'l mesmu carbonu un grupu hidroxilo (-OH) y carbonilo (-C=O). Puede representase como -COOH o -CO2H.

 Carauterístiques y propiedaes 

Los ácidos carboxílicos tienen como fórmula xeneral R-COOH. Tienen propiedaes acedes; los dos átomos d'osíxenu son electronegativos y tienden a atraer a los electrones del átomu d'hidróxenu del grupu hidroxilo colo que se debilita l'enllaz, produciéndose en ciertes condiciones una rotura heterolítica, dexando'l correspondiente protón o hidrón, H+, y quedando el restu de la molécula con carga -1 debíu al electrón que perdió l'átomu d'hidróxenu, polo que la molécula queda como R-COO-. 

Amás, nesti anión, la carga negativa distribúyese (se deslocaliza) simétricamente ente los dos átomos d'osíxenu, de forma que los enllaces carbonu-osíxenu adquieren un calter d'enllaz parcialmente doble.

Estos non solo son importantes y esenciales pola so propia naturaleza, sinón qu'amás son la materia primu al momentu de preparar los derivaos de acilo, tales como : los cloruros d'ácidu, los ésteres,les amidas, y los tioésteres. Ensin cuntar que na mayoría de les rutes biolóxiques tán presentes. 

Xeneralmente los ácidos carboxílicos son ácidos débiles, con namái un 1 % de les sos molécules disociadas pa dar los correspondientes iones, a temperatura ambiente y en disolución aguacienta.
Pero sí son más acedos qu'otros, nos que nun se produz esa deslocalización electrónica, como por casu los alcoholes. Esto debe a que la estabilización por resonancia o deslocalización electrónica, provoca que la base conxugada del ácidu sía más estable que la base conxugada del alcohol y poro, la concentración de protones provenientes de la disociación del ácidu carboxílico sía mayor a la concentración d'aquellos protones provenientes del alcohol; fechu que se verifica esperimentalmente polos sos valor relativos menores de pKa. L'ión resultante, R-COO-, nomar col sufixu "-arreyo".thumb|center|600px|El grupu carboxilo actuando como ácidu xenera un ión carboxilato que s'estabiliza por resonancia
Por casu, el anión procedente del acedu acético llámase ión acetato. Al grupu RCOO- denominar carboxilato.

 Síntesis 

 Víes industriales 

Les síntesis industriales de los ácidos carboxílicos difieren xeneralmente de les usaes a pequeña escala (nel llaboratoriu) porque riquen equipamientu especializáu.
 Oxidación d'aldehídos con aire, utilizando catalizadores de cobaltu y manganesu. Los aldehídos necesarios son llograos fácilmente a partir d'alquenos por hidroformilación.
 Oxidación d'hidrocarburos usando aire. Pa los alcanos más simples, el métodu nun ye selectivu. Los compuestos alílicos y bencílicos sufren oxidaciones más selectives. Los grupos arriendo nun aniellu bencénico aferruñar hasta'l grupu carboxilo (-COOH), ensin importar el llargor previu de la cadena. La formación d'acedu benzoico a partir del tolueno, d'acedu tereftálico a partir del p-xileno, y d'acedu ftálico a partir del o-xileno, son delles conversiones ilustratives a gran escala. El ácidu acrílico xenerar a partir del propeno.Wilhelm Riemenschneider “Carboxylic Acids, Aliphatic” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. .
 Deshidrogenación d'alcoholes, catalizada por bases.
 La carbonilación ye'l métodu más versátil cuando va acompañáu a la adición d'agua. Esti métodu ye efectivu pa alquenos que xeneren carbocationes secundarios y terciarios, por casu, d'isobutileno a acedu piválico. Na reacción de Koch, la adición d'agua y monóxidu de carbonu (CO) a alquenos ta catalizada por acedos fuertes. El acedu acético y el ácidu fórmico son producíos pola carbonilación del metanol, llevada a cabu con yodu y alcóxido, quien actúen como promotores, y frecuentemente con altes presiones de monóxidu de carbonu, xeneralmente arreyando dellos pasos hidrolíticos adicionales, nel procesu Monsanto y el procesu Cativa. Les hidrocarboxilaciones arreyen la adición simultánea d'agua y CO. Tales reacciones son llamaes delles vegaes como "Química de Reppe":
HCCH + CO + H2O → CH2=CHCO2H
 Dellos acedos carboxílicos de cadena llarga son llograos pola hidrólisis de los triglicéridos llograos d'aceites y grases de plantes y animales. Estos métodos tán rellacionaos cola ellaboración del xabón.

 Métodos de llaboratoriu 

Los métodos de preparación pa reacciones a pequeña escala con fines d'investigación, instrucción, o producción de pequeñes cantidaes de productos químicos suelen utilizar reactivos caros.
 Oxidación d'alcoholes primarios con axentes oxidantes fuertes como'l dicromato de potasiu, el reactivu de Jones, el permanganato de potasiu, o'l clorito de sodiu. El métodu ye afechu en condiciones de llaboratoriu, comparáu col usu industrial del aire, pero esti postreru ye más ecolóxicu, yá que conduz a menos subproductos inorgánicos, tales como óxidos de cromu o manganesu.
 Rotura oxidativa d'olefines, por ozonólisis, permanganato de potasiu, o dicromato de potasiu.
 Los ácidos carboxílicos tamién pueden llograse pola hidrólisis de los nitrilos, ésteres, o amides, xeneralmente con catálisis aceda o básica.
 Carbonilación d'un reactivu d'organolitio o Grignard:
RLi + CO2 → RCO2Li
RCO2Li + HCl → RCO2H + LiCl
 Halogenación de metilcetonas, siguida d'hidrólisis na reacción del haloformo
 La reacción de Kolbe-Schmitt, qu'aprove una ruta de síntesis al acedu salicílico, precursor de l'aspirina

 Reacciones menos comunes 

Munches reacciones conducen a acedos carboxílicos, pero son usaes namái en casos bien específicos, o principalmente son d'interés académicu:
 Dismutación d'un aldehído na reacción de Cannizzaro.
 Transposición de dicetonas, na Transposición del ácidu bencílico, arreyando la xeneración d'acedos benzoicos na reacción de von Richter, a partir de nitrobencenos, y na reacción de Kolbe-Schmitt, a partir de fenoles.

 Reacciones 

 Llogru de sales d'acedos carboxílicos y amidas a partir del ácidu:
Los ácidos carboxílicos reaccionen con bases pa formar sales. Nestos sales l'hidróxenu del grupu -OH reemplázase col ión d'un metal, por casu Na+. D'esta forma, l'ácidu acético reacciona con hidrogenocarbonato de sodiu pa dar acetato de sodiu, dióxidu de carbonu y agua.


Entós, depués de llograr el sal, podemos calecer la mesma pa llegar a la amida por aciu deshidratación.Vollhardt, K. Peter. Química Orgánica. 3ª edición. Añu 2000. Omega. Madrid. páxs. 849-850. ISBN 84-282-1172-8. La reacción xeneral y el so mecanismu son los siguientes:

 Esterificaciones


 Formación de derivaos de deshidratación, como anhídridos y cetenes.

 Halogenación na posición alfa: Llamada Halogenación de Hell-Volhard-Zelinsky o tamién conocida como Reacción de Hell-Volhard-Zelinsky. La mesma sustitúi un átomu d'hidróxenu na posición alfa con un halóxenu, reacción que presenta utilidá sintética por cuenta de la introducción de bonos grupos salientes na posición alfa.
centro|miniaturadeimagen|400x400px|Resumen de la Halogenación de Hell-Volhard-Zelinsky
Los grupos carboxilos reaccionen colos grupos amino pa formar amides. Nel casu d'aminoácidos que reaccionen con otros aminoácidos pa dar proteínes, al enllaz de tipu amida que se forma denominar enllaz peptídico. Igualmente, los ácidos carboxílicos pueden reaccionar con alcoholes pa dar ésteres, o bien con halogenuros pa dar halogenuros d'ácidu, o ente sigo pa dar anhídridos. Los ésteres, anhídridus, halogenuros d'ácidu y amidas llámense derivaos d'ácidu.

 La Reacción de Varrentrapp tien poques aplicaciones en resume, pero ye útil na determinación de ciertos ácidos grasos. Consiste na descomposición d'acedos grasos insaturados n'otros de cadena más curtia con desprendimientu d'hidróxenu.

 Na Reacción de Arndt-Eistert inxertar un metileno α a un ácidu carboxílico.

 Descarboxilación de Barton

 Reacción de Hunsdiecker

 Reacción de Kochi

 Descarboxilación de Krapcho

 Electrólisis de Kolbe

 Nomenclatura 

Los ácidos carboxílicos nomar cola ayuda de la terminación –oico o –ico que se xune al nome del hidrocarburu de referencia y anteponiendo la pallabra acedu:

Exemplu

CH3-CH2-CH3 propanu CH3-CH2-COOH
 Acedu propanoico (propan + oico)

Los nomes triviales de los ácidos carboxílicos designar según la fonte natural de la que primeramente s'aisllaron. Clasificáronse asina:

+ Exemplos d'acedos carboxílicos enchíos Nome trivial Nome IUPAC Estructura Ácidu fórmico Acedu metanoico HCOOH Acedu acético Acedu etanoico CH3COOH Acedu propiónico Acedu propanoico CH3CH2COOH Acedu butírico Acedu butanoico CH3(CH2)2COOH Acedu valérico Acedu pentanoico CH3(CH2)3COOH Acedu caproico Acedu hexanoico CH3(CH2)4COOH Acedu enántico Acedu heptanoico CH3(CH2)5COOH Acedu caprílico Acedu octanoico CH3(CH2)6COOH Acedu pelargónico Acedu nonanoico CH3(CH2)7COOH Acedu cáprico Acedu decanoico CH3(CH2)8COOH - Acedu undecanoico CH3(CH2)9COOH Acedu láurico Acedu dodecanoico CH3(CH2)10COOH - Acedu tridecanoico CH3(CH2)11COOH Acedu mirístico Acedu tetradecanoico CH3(CH2)12COOH - Acedu pentadecanoico CH3(CH2)13COOH Acedu palmítico Acedu hexadecanoico  CH3(CH2)14COOH Acedu margárico Acedu heptadecanoico CH3(CH2)15COOH Acedu esteárico Acedu octadecanoico  CH3(CH2)16COOH - Acedu nonadecanoico CH3(CH2)17COOH Acedu araquídico Acedu eicosanoico CH3(CH2)18COOH - Acedu heneicosanoico CH3(CH2)19COOH Acedu behénico Acedu docosanoico CH3(CH2)20COOH - Acedu tricosanoico CH3(CH2)21COOH Acedu lignocérico Acedu tetracosanoico CH3(CH2)22COOH  Acedu pentacosanoico CH3(CH2)23COOH Acedu cerótico Acedu hexacosanoico CH3(CH2)24COOH - Acedu heptacosanoico CH3(CH2)25COOH Acedu montánico Acedu octacosanoico CH3(CH2)26COOH - Acedu nonacosanoico CH3(CH2)27COOH Acedu melísico Acedu triacontanoico CH3(CH2)28COOH - Acedu henatriacontanoico CH3(CH2)29COOH Acedu laceroico Acedu dotriacontanoico  CH3(CH2)30COOH Acedu psílico Acedu tritriacontanoico  CH3(CH2)31COOH Acedu gédico Acedu tetratriacontanoico CH3(CH2)32COOH Acedu ceroplástico Acedu pentatriacontanoico CH3(CH2)33COOH - Acedu hexatriacontanoico CH3(CH2)34COOH

+Acedos dicarboxílicos elementales Nome común Nome IUPAC  Fórmula química Fórmula estructuralAcedu oxálico acedu etanodioico HOOC-COOH 60pxAcedu malónico acedu propanodioico HOOC-(CH2)-COOH 90pxAcedu succínico acedu butanodioico HOOC-(CH2)2-COOH 100pxAcedu glutárico  acedu pentanodioico HOOC-(CH2)3-COOH 100pxAcedu adípico Acedu hexanodioico HOOC-(CH2)4-COOH 150pxAcedu pimélico acedu heptanodioico HOOC-(CH2)5-COOH 170pxAcedu subérico acedu octanodioico HOOC-(CH2)6-COOH 200pxAcedu azelaico acedu nonadioico HOOC-(CH2)7-COOH 220pxAcedu sebácico acedu decadioico HOOC-(CH2)8-COOH 240pxAcedu maleico Acedu cis-butenodioico HOOC-CH=CH-COOH 180pxAcedu fumárico Acedu trans-butenodioico HOOC-CH=CH-COOH 150pxAcedu ftálico  ácidu beceno-1,2-dicarboxílicoo-acedu ftálico C6H4(COOH)2 125pxAcedu isoftálico  ácidu beceno-1,3-dicarboxílicom-acedu ftálico C6H4(COOH)2 125pxAcedu tereftálico  ácidu beceno-1,4-dicarboxílicop-acedu ftálico C6H4(COOH)2 125pxAcedu truxílico  ácidu 2,4-difenilciclobutan-1,3-dicarboxílico(C6H5)2C4H4(COOH)2 125pxAcedu truxínico  ácidu 3,4-difenilciclobutan-1,2-dicarboxílico (C6H5)2C4H4(COOH)2 125px

+ Exemplos d'acedos carboxílicos insaturados Nome trivial  Estructura química  Δx  C:D  n−xÁcidu acrílico  CH2=CH-COOH  -  3:1  n−1Acedu crotónico  CH3CH=CH-COOH  trans-Δ2  4:1  n−2Acedu isocrotónico  CH3CH=CH-COOH  cis-Δ2  4:1  n−2Ácidu sórbico  CH3CH=CH-CH=CH-COOH  trans,trans-Δ2,Δ4  6:2  n−2Acedu undecilénicoCH2=CH(CH2)8COOH -  11:1 n−1 Acedu palmitoleico  CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH  cis-Δ9  16:1  n−7Acedu sapiénico  CH3(CH2)8CH=CH(CH2)4COOH  cis-Δ6  16:1  n−10Acedu oleico  CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH  cis-Δ9  18:1  n−9Acedu eláidico  CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH  trans-Δ9  18:1  n−9Acedu vaccénico  CH3(CH2)5CH=CH(CH2)9COOH  trans-Δ11  18:1  n−7Acedu linoleico  CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH  cis,cis-Δ9,Δ12  18:2  n−6Acedu linoeláidico  CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH  trans,trans-Δ9,Δ12  18:2  n−6Acedu α-Linolénico  CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH  cis,cis,cis-Δ9,Δ12,Δ15  18:3  n−3Acedu ɣ-Linolénico  CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)4COOH  cis,cis,cis-Δ6,Δ9,Δ12  18:3  n−6Acedu punícico  CH3(CH2)3CH=CH-CH=CH-CH=CH(CH2)7COOH  cis,trans,cis-Δ9,Δ11,Δ13  18:3  n−5Acedu araquidónico  CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOHNIST   cis,cis,cis,cis-Δ5Δ8,Δ11,Δ14  20:4  n−6Acedu eicosapentaenoico  CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH  cis,cis,cis,cis,cis-Δ5,Δ8,Δ11,Δ14,Δ17  20:5  n−3Acedu erúcico  CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH  cis-Δ13  22:1  n−9Acedu docosahexaenoico  CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)2COOH  cis,cis,cis,cis,cis,cis-Δ4,Δ7,Δ10,Δ13,Δ16,Δ19  22:6  n−3
Nel sistema IUPAC los nomes de los ácidos carboxílicos fórmense reemplazando la terminación “o” de los alcanos por “oico”, y anteponiendo la pallabra acedu.

La cadarma de los ácidos alcanoicos numbérase asignando'l N° 1 al carbonu carboxílico y siguiendo pola cadena más llarga qu'incluya'l grupu COOH.

 Exemplu d'ácidos carboxílico complexu 

HOCH3-CH3-CH=CH-CH(CH3-CH=CH3)-CHBr-COOH

Nesti compuestu aparte del grupu funcional COOH, hai una función alcohol, pero d'alcuerdu a la so importancia y relevancia el grupu COOH ye'l principal; polo tanto'l grupu alcohol nomar como sustituyente. Polo tanto'l nome d'esti compuestu ye: Ácidu 3-alil-2-bromu-7-hidroxi-4-heptenoico.

La pallabra carboxi tamién s'utiliza pa nomar al grupu COOH cuando na molécula hai otru grupu funcional que tien prioridá sobre él. 

 Otros acedos carboxílicos importantes 
 Acedu benzoico 
 Acedu láctico
 Acedu tartárico
 Acedu salicílico
 Acedu cafeico
 Acedu cinámico
 Ácidu cítrico
 Tolos aminoácidos contienen un grupu carboxilo y un grupu amino. Cuando reacciona'l grupu carboxilo d'un aminoácidu col grupu amino d'otru fórmase un enllaz amida llamáu enllaz peptídico. Les proteínes son polímeros d'aminoácidos y tienen nun estremu un grupu carboxilo terminal.
 Tolos ácidos grasos son acedos carboxílicos. Por casu, l'ácidu palmítico, esteárico, oleico, linoleico, etcétera. Estos ácidos cola glicerina formen ésteres llamaos triglicéridos.
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Acedu palmítico o acedu hexadecanoico, representar cola fórmula CH3(CH2)14COOH
 Los sales d'acedos carboxílicos de cadena llarga empléguense como tensoactivos.

 Referencies 


Carboxilo