Gruppi funzionali - Acidi carbossilici

Acidi carbossilici

Il gruppo funzionale degli acidi carbossilici è il gruppo carbossilico o carbossile. Il nome di questo gruppo è una contrazione dei nomi delle due parti che lo compongono, il carbonile e l’ossidrile.
Formula generale degli acidi carbossilici: RCOOH se l’acido carbossilico è alifatico, mentre quella di uno aromatico è ArCOOH.
Struttura
Come per aldeidi e chetoni il C centrale e l’ossigeno legato al carbonio con legame doppio sono ibridati sp2.

L’ossigeno del gruppo OH è ibridato sp3.
Nomenclatura
Il nome IUPAC di un acido carbossilico deriva dal nome della catena carboniosa più lunga che contiene il gruppo carbossilico togliendo al nome dell’alcano di riferimento –o e aggiungendo il suffisso –oico. Il tutto è preceduto dalla parola acido.
Molti acidi carbossilici possiedono anche un nome tradizionale, spesso legato alla fonte biologica o naturale da cui sono stati isolati le prime volte.
I primi termini della serie sono liquidi incolori con odori pungenti o sgradevoli.

Quando nella catena sono presenti sostituenti, la catena di riferimento è quella più lunga contenente il gruppo carbossilico. La catena si numera iniziando dal carbonio del gruppo carbossilico, che quindi assume il n°1.
Esistono anche acidi contenenti più di un gruppo –COOH.
Se i gruppi carbossilici sono due, l’acido è detto bicarbossilico.
Vengono denominati premettendo la parola acido e aggiungendo il suffisso –dioico al nome della catena carboniosa che contiene entrambi i gruppi carbossilici. I numeri dei carboni carbossilici non vengono indicati perché essi possono occupare solo le estremità della catena alchilica.
HOOC --- COOH

Acido ossalico - Proprietà fisiche

Gli acidi carbossilici sono polari e in grado di formare legami a idrogeno con se stessi.
Gli acidi carbossilici formano dimeri, nei quali le due unità sono tenute saldamente tramite due legami idrogeno, oppure reti.
Per questo motivo (= riescono a formare 2 legami a H fra 2 molecole) presentano punti di ebollizione elevati, ancora più elevati di quelli degli alcol di pari peso molecolare e sono più solubili in acqua rispetto agli alcoli, eteri, aldeidi e chetoni di peso molecolare paragonabile.
Gli acidi carbossilici, infatti, interagiscono con le molecole d’acqua formando legami a idrogeno sia tramite il gruppo carbonilico che tramite l’ossidrile.
Tuttavia la solubilità in acqua diminuisce all’aumentare del peso molecolare. I primi quattro acidi carbossilici alifatici sono completamente solubili in acqua, ma all’aumentare delle dimensioni della catena idrocarburica la parte idrofobica prevale su quella idrofila costituita dal gruppo carbossilico e la solubilità in acqua diminuisce.

Acidità degli alcoli e degli acidi carbossilici

Gli alcoli sono acidi deboli, con acidità paragonabile a quella dell’acqua. L’H legato all’ossigeno, del gruppo –OH, può essere allontanato, a causa della forte elettronegatività dell’ossigeno rispetto a quella dell’idrogeno.
Anche gli ac. carbossilici sono acidi deboli paragonati agli acidi forti inorganici. Essi sono comunque relativamente forti fra le specie acide organiche e sono acidi più forti degli alcoli.
Gli acidi carbossilici che si trovano nei grassi animali e vegetali sono caratterizzati da una lunga catena carboniosa, non ramificata, costituita da un numero pari di atomi di carbonio; per il fatto che si ritrovano nei grassi vengono chiamati acidi grassi.

Derivati degli acidi carbossilici

Gli acidi carbossilici attraverso reazioni di sostituzione nucleofila danno origine a una serie di composti che vengono chiamati derivati degli acidi carbossilici: esteri, alogenuri acilici, anidridi degli acidi e ammidi. I derivati degli acidi carbossilici sono composti nei quali il gruppo –OH è sostituito da altri gruppi.

Esteri

Gli esteri derivano dagli acidi per sostituzione del gruppo -OH con un gruppo -OR (alcossido).
Gli esteri si ottengono dalla reazione tra un acido carbossilico e un alcol. La reazione è detta esterificazione.
Gli esteri sono largamente presenti in natura.
La classe di esteri più importante dal punto di vista biologico è quella dei GLICERIDI.
Si formano per esterificazione tra l’alcol trivalente, glicerina, e acidi carbossilici a lunga catena, contenenti un solo gruppo carbossilico. Si possono avere esteri monogliceridi, digliceridi o trigliceridi a seconda di quanti gruppi ossidrili della glicerina vengono sostituiti (uno, due o tutti e tre).
Tra i gliceridi i più importanti sono i TRIGLICERIDI, che costituiscono il gruppo più numeroso di lipidi. L’idrolisi basica degli esteri, cioè la reazione di un estere in soluzione acquosa di NaOH (o di KOH), è detta saponificazione, perché serve a preparare i saponi.
I saponi sono i sali di sodio (o di potassio) degli acidi carbossilici a lunga catena.