Καρβοξυλικά

Στην οργανική χημεία, ένα καρβοξυλικό (carboxylate) είναι η συζυγής βάση ενός καρβοξυλικού οξέος,  (ή ). Είναι ένα ανιόν, δηλαδή ένα ιόν με αρνητικό φορτίο.
Τα καρβοξυλικά άλατα είναι άλατα που έχουν τον γενικό τύπο , όπου το M είναι μέταλλο και το n είναι 1, 2,.... Οι καρβοξυλικοί εστέρες έχουν τον γενικό τύπο ) (που γράφεται επίσης ως , όπου τα R και R' είναι οργανικές ομάδες.
 Σύνθεση 
Τα καρβοξυλικά ιόντα μπορούν να σχηματιστούν με αποπρωτονίωση των καρβοξυλικών οξέων. Τέτοια οξέα έχουν τυπικά pKa μικρότερο από 5, που σημαίνει ότι μπορούν να αποπρωτονιωθούν από πολλές βάσεις, όπως υδροξείδιο του νατρίου ή όξινο ανθρακικό νάτριο. 

 Σταθεροποίηση συντονισμού του καρβοξυλικού ιόντος 
Τα καρβοξυλικά οξέα διασπώνται εύκολα σε ένα καρβοξυλικό ανιόν και ένα θετικά φορτισμένο ιόν υδρογόνου (πρωτόνιο), πολύ πιο εύκολα από τις αλκοόλες (σε ιόν αλκοξεειδίου και πρωτόνιο), επειδή το καρβοξυλικό ιόν σταθεροποιείται με συντονισμό. Το αρνητικό φορτίο που απομένει μετά την αποπρωτονίωση της καρβοξυλομάδας αποεντοπίζεται μεταξύ των δύο ηλεκτραρνητικών ατόμων οξυγόνου σε μια δομή συντονισμού. Εάν η ομάδα R είναι μια ομάδα που αποσπά ηλεκτρόνια (όπως Τριφθορομεθύλιο (–CF3), η βασικότητα του καρβοξυλικού θα εξασθενήσει περαιτέρω.
400px|Η ισοδυναμία του συντονισμού σχηματίζει την απεντοπισμένη μορφή ενός γενικού καρβοξυλικού ανιόντος
Αυτός ο απεντοπισμός του ηλεκτρονίου σημαίνει ότι και τα δύο άτομα οξυγόνου είναι λιγότερο έντονα αρνητικά φορτισμένα: το θετικό πρωτόνιο επομένως έλκεται λιγότερο ισχυρά πίσω στην καρβοξυλική ομάδα μόλις φύγει. Ως εκ τούτου, το καρβοξυλικό ιόν είναι πιο σταθερό και λιγότερο βασικό ως αποτέλεσμα της σταθεροποίησης συντονισμού του αρνητικού φορτίου. Αντίθετα, ένα ιόν αλκοξειδίου (alkoxide), μόλις σχηματιστεί, θα είχε ένα ισχυρό αρνητικό φορτίο εντοπισμένο στο μοναδικό του άτομο οξυγόνου, το οποίο θα προσέλκυε έντονα τυχόν κοντινά πρωτόνια (πράγματι, τα αλκοξείδια είναι πολύ ισχυρές βάσεις). Λόγω της σταθεροποίησης συντονισμού, τα καρβοξυλικά οξέα έχουν πολύ χαμηλότερες τιμές pKa (και επομένως είναι ισχυρότερα οξέα) από τις αλκοόλες. Για παράδειγμα, η τιμή pKa του οξικού οξέος είναι 4,8, ενώ η αιθανόλη έχει pKa 16. Ως εκ τούτου, το οξικό οξύ είναι πολύ ισχυρότερο οξύ από την αιθανόλη. Αυτό με τη σειρά του σημαίνει ότι για ισομοριακά διαλύματα ενός καρβοξυλικού οξέος ή μιας αλκοόλης σε νερό, το καρβοξυλικό οξύ θα έχει πολύ χαμηλότερο pH.
 Αντιδράσεις 
Αλκυλίωση
Τα άλατα καρβοξυλικού οξέος με άτομο υδρογόνου στη θέση άλφα δίπλα στην καρβοξυλική ομάδα μπορούν να μετατραπούν σε διανιόντα με ισχυρές βάσεις όπως διισοπροπυλαμίδιο του λιθίου. Αυτά αντιδρούν με αλκυλαλογονίδια για να δώσουν παράγωγα:

 Πυρηνόφιλη υποκατάσταση 
Τα καρβοξυλικά ιόντα είναι καλά πυρηνόφιλα. Αντιδρούν με αλκυλαλογονίδια για να σχηματίσουν εστέρες. Η ακόλουθη αντίδραση δείχνει τον μηχανισμό της αντίδρασης.
Η πυρηνοφιλία των καρβοξυλικών ιόντων είναι πολύ πιο αδύναμη από αυτή των ιόντων υδροξειδίου και αλκοξειδίου, αλλά ισχυρότερη από αυτή των ανιόντων αλογονιδίου (σε έναν πολικός απρωτικό διαλύτη, αν και υπάρχουν και άλλα επιδράσεις όπως η διαλυτότητα του ιόντος).
 Αναγωγή 
Σε αντίθεση με την αναγωγή του εστέρα, η αναγωγή του καρβοξυλικού είναι διαφορετική, λόγω της έλλειψης της αποχωρούσας ομάδας και του σχετικά πλούσιου σε ηλεκτρόνια ατόμου άνθρακα (λόγω του αρνητικού φορτίου στα άτομα οξυγόνου). Με μια μικρή ποσότητα οξέος, η αντίδραση λαμβάνει χώρα με υδρίδιο λιθίου-αργιλίου αλλάζοντας το LAH στο οξύ Λιούις υδρίδιο αργιλίου (AlH3) στη διαδικασία, μετατρέποντας το οξυανιόν σε 4 δεσμούς Al–O.

alt=|750px
alt=|frameless|700px

Παραδείγματα
 Μυρμηγκικό ιόν, HCOO−
 Οξικό ιόν, CH3COO−
 Μεθανοτετρακαρβοξυλικό ιόν, C(COO−)4
 Οξαλικό ιόν, 
Παραπομπές


Κατηγορία:Ανιόντα