Chimica Organica: Acidi carbossilici e derivati

Acidi carbossilici

Acidi carbossilici

Gruppo funzionale: gruppo carbossilico —CO₂H

Acidi carbossilici alifatici (RCO₂H)

Acidi carbossilici aromatici (ArCO₂H)

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Nomenclatura

Nomenclatura IUPAC

Si aggiunge al nome dell’alcano ad ugual numero di atomi di carbonio il suffisso –ico e si premette il termine acido.

Es. CH₃CH₂CH₃ propano; CH₃CH₂CO₂H acido propanoico.

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Acidi carbossilici

Numerazione: si parte da atomo di carbonio del gruppo carbossilico.

Priorità nella nomenclatura di composti con gruppi funzionali diversi: acido carbossilico > aldeide, chetone > alcol.

Quando il gruppo —CO₂H è legato ad un anello (non aromatico), si premette il termine acido e si sostituisce alla –o terminale del nome dell’idrocarburo ciclico il suffisso –carbossilico.

Es. acido cicloesancarbossilico.

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Acidi carbossilici

Alcuni nomi comuni

Nome comune Nome IUPAC

• HCO₂H acido formico acido metanoico (nelle formiche)
• CH₃CO₂H acido acetico acido etanoico (nell’aceto)
• CH₃CH₂CO₂H acido propionico acido propanoico (nel latte)
• CH₃CH₂CH₂CO₂H acido butirrico acido butanoico (nel burro)
• CH₃CH₂CH₂CH₂CO₂H acido valerianico acido pentanoico (nella radice della valeriana)

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Acidi carbossilici

Alcuni nomi comuni

Nome comune Nome IUPAC

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Acidi carbossilici

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Acidi carbossilici

Gli acidi carbossilici sono composti polari.

Nello stato solido e nello stato liquido si associano a formare dimeri tramite legame idrogeno.

Gli acidi carbossilici hanno p.e. più alti di alcol, aldeidi, chetoni ed eteri di peso molecolare confrontabile.

CH₃COOH p.e. 118 °C

CH₃CH₂OH p.e. 78 °C

Acidi carbossilici

Gli acidi carbossilici sono più solubili in acqua di alcol, aldeidi, chetoni ed eteri di peso molecolare confrontabile.

Acido carbossilico: 2 regioni a differente polarità:

• Gruppo carbossilico polare
• Gruppo idrofilo
• Favorisce solubilità in acqua
• Catena idrocarburica apolare
• Gruppo idrofobico (gruppo lipofilo)
• Sfavorisce solubilità in acqua

I primi quattro termini della serie degli acidi carbossilici (da acido formico ad acido butanoico) sono completamente miscibili in acqua.

Acidi carbossilici

Acidi carbossilici

Acidi deboli = pKa 4 – 5.

Gli acidi carbossilici sono più acidi di alcol e fenoli.

Efficace stabilizzazione per risonanza della base coniugata, l’anione carbossilato (alcanoato).

Stabilizzazione per risonanza più efficace che nel fenossido.

Anione carbossilato: carica negativa è delocalizzata in ugual misura sui 2 atomi di ossigeno.

Acidi carbossilici

(Nel fenossido la carica negativa viene delocalizzata anche su carbonio, meno elettronegativo dell’ossigeno, in strutture in cui viene anche persa l’aromaticità.)

Legami carbonio‐ossigeno identici nella forma non deprotonata (acido carbossilico), invece:

Acidi carbossilici

Sostituenti elettronattrattori in prossimità del gruppo carbonilico aumentano l’acidità sia di acidi carbossilici alifatici che aromatici.

Effetto induttivo: trasmissione della carica lungo i legami (polarizzazione della nube elettronica di elettroni di legame in direzione di atomi più elettronegativi).

Gruppi elettronattrattori provocano aumento di acidità.

Gruppi elettrondonatori provocano una diminuzione di acidità.

CH₃CO₂H pK_a = 4.74

ClCH₂CO₂H pK_a = 2.82

CCl₃CO₂H pK_a = 0.70

HCO₂H pK_a = 3.68

CH₃CO₂H pK_a = 4.74

Il metile si comporta come un sostituente a rilascio elettronico rispetto all’idrogeno.

Acidi carbossilici

Effetti induttivi diminuiscono rapidamente con la distanza:

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Acidi carbossilici

Nomenclatura

Base coniugata dell’acido (anione carbossilato): si toglie la parola acido; si utilizza la desinenza –ato al posto di desinenza –ico.

Es. CH₃COOH acido acetico; CH₃COO acetato.

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Acidi carbossilici: formano sali solubili in acqua sia con basi forti che con basi deboli, es. con gli idrossidi dei metalli alcalini, con carbonati, bicarbonati, ammoniaca e ammine alifatiche ed aromatiche.

I sali di acidi carbossilici a catena lunga sono usati come saponi.

Formazione di micelle in acqua.

Gruppo acile

Acile

Nome da acido corrispondente: si toglie la parola <acido>; desinenza –ile al posto di desinenza –ico.

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Alogenuri acilici

Alogenuri acilici

Alogeno legato a gruppo acilico.

I più comuni alogenuri acilici sono i cloruri.

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Esteri

Esteri