Acidi carbossilici e derivati degli acidi carbossilici - Schemi riassuntivi di Chimica Organica

O

║ CH ═ CH

C – CH – CH – CH – acido 5 – esenoico

2 2 2 2

/

HO O

║ C ≡ C

C – – CH – CH – CH acido 2 – esinoico

2 2 3

/

HO

Acidi carbossilici con catena ramificata

Per assegnare il nome agli acidi carbossilici con catena ramificata basta:

1. Individuare la catena carboniosa più lunga contenete il gruppo

carbossilico e denominarla come catena di riferimento

2. Numerare i sostituenti in base alla loro posizione ungo la catena e

elencarli in ordina alfabetico

Esempio: CH

O CH

3 3

║ │ │

C – CH – CH – CH – CH – CH – CH

2 3

│ │

/ ▲ CH

HO 3

acido 4 – ciclopropil – 3,5,6 – trimetileptanoico

Acidi carbossilici con il gruppo –COOH legato ad un cicloalcano o ad un

ciclolchene

Per assegnare il nome bisogna:

1. Sostituire la lettera finale –o del cicloalcano o la lettera finale –e del

cicloalchene con il suffisso –carbossilico

2. Far precedere la parola ottenuta dal termine –acido

3. Assegnare all’atomo di C a cui è legato il gruppo carbossilico il numero

1

Esempio:

acido cicloesancarbossilico

Acidi carbossilici contenenti altri gruppi funzionali

Esempio:

O O Br O

║ ║ │ ║

C – CH – C – CH – CH – CH – C

2

/ │ │ \

HO CH CH CH OH H

2 2 3

acido 4 – bromo – 5 – idrossi – 3,7 – diosso – 2 – propileptanoico

• NOMI D’USO

Proprietà chimico-fisiche degli acidi carbossilici

Nello stato solido e in quello liquido, gli acidi carbossilici formano dimeri

attraverso legami H intermolecolari.

O ---- H – O R

║ \ /

C C

║

/ \

R O – H ---- O

Pertanto i punti di ebollizione degli acidi carbossilici risultano mediamente più

alti rispetto a quelli dei corrispondenti alcoli, aldeidi o chetoni di peso

molecolare simile

Esempio:

O H

║ │

C ═ O

C CH – CH – CH – OH CH – CH –

3 2 2 3 2

/ \

CH OH

3

acido 1 – propanolo propanale

acetico

p.e = 118 °C p.e = 97 °C p.e = 58 °C

Gli acidi carbossilici con più di otto atomi di C sono sostanze solide. Gli acidi

carbossilici formano legami con l’acqua e sono perfettamente solubili in essa

fino a 4 atomi di C, man mano che aumenta il numero di atomi di C, la

solubilità in acqua diminuisce. Questo è dovuto al fatto che un acido

carbossilico consta di due regioni aventi differente polarità:

- Un gruppo carbossilico idrofilico

- Una catena idrocarburica idrofobica

In sostanza la solubilità in acqua è influenzata positivamente dal gruppo

carbossilico idrofilico e negativamente dalla catena idrocarburica idrofobica.

Ne segue che man mano che la dimensione della catena idrocarburica

aumenta, la solubilità in acqua diminuisce.

Reazioni degli acidi carbossilici

• REAZIONI ACIDO – BASE

vedi slide

• ESERTIFICAZIONE DI FISCHER

Facendo reagire un alcol carbossilico con un alcol in presenza di quantità

catalitiche di un acido forte, come l’acido solforico o l’acido cloridrico, si

ottiene un estere

Esempio:

O O

║ → ║

2

C + R OH C + H O

H+ 2

← /

/ \ \

1 1 2

R OH R OR

un estere

Questa reazione in cui un gruppo ossidrilico viene sostituito da un gruppo

alcossilico è un esempio di sostituzione nucleofila acilica.

Si tratta di una reazione all’equilibrio, estremamente lenta in assenza

dell’acido. Per spostarne la posizione verso destra, si può impiegare un

eccesso di alcol o rimuovere l’acqua che si forma nel corso della reazione o

fare entrambe le cose insieme.

MECCANISMO:

1° stadio: Addizione di un protone

Il trasferimento di un protone dal catalizzatore acido all’O carbonilico esalta la

natura elettrofila del C carbonilico

꞉O꞉ ꞉ +

CH O – H CH

3 3

║ / → ║ /

꞉O꞉

+

C + H – O꞉ C +

←

/ \ \ / \ \

꞉OH ꞉OH

R H R H

‥ ‥

2° stadio: Reazione tra un nucleofilo e un elettrofilo con formazione di un

nuovo legame covalente

Il C carbonilico subisce l’attacco da parte dell’atomo di O nucleofilo dell’alcol

per formare uno ione ossonio H

‥ /

꞉O

꞉

+ O – H CH CH

3 3

║ / → │ /

꞉O꞉ +

C + R – C – O꞉

← │

/ \ \ \

꞉OH

R H O꞉ H

‥ ‥

/

H

Elettrofilo nucleofilo ione ossonio

3° stadio: Rimozione di un protone

Il trasferimento di un protone dallo ione ossonio a una seconda molecola di

alcol porta alla formazione di un intermedio tetraedrico di addizione al

carbonile

H H

‥ ‥

/ /

꞉O

꞉O CH CH CH

CH

3 3 3 3

│ / / → │ / /

꞉O꞉

+ +

R – C – O꞉ + R – C – O꞉ + H – O꞉

‥

│ ← │

\ \ \

O꞉ H H O꞉ H

‥ ‥

/ /

H H

4° stadio: Addizione di un protone

Il trasferimento di un protone a uno dei gruppi –OH dell’intermedio forma un

nuovo ione ossonio

H H

‥ ‥

/ /

꞉O ꞉O

CH CH CH CH

3 3 3 3

│ / / → │ / /

꞉O꞉

+

R – C – O꞉ + H – O꞉ R – C – O꞉ +

‥ ‥

│ ← │

\ \

+ H

O꞉ H O

‥ ‥

/ / \

H H H

5° stadio: Evoluzione dell’intermedio tetraedrico di addizione al carbonile con

allontanamento di un gruppo uscente e rigenerazione del gruppo carbonilico

La perdita di acqua da questo ione ossonio forma l’estere e rigenera il

catalizzatore acido

H

‥ ‥

/ ꞉O

꞉O CH CH CH

CH

3 3 3 3

│ ‥

/ → ║ / /

/ ꞉O꞉ + O꞉ + O

R – C – O꞉ + R – C – O꞉ + H –

│ ‥ ‥

←

\ \ / \

+

O H H H H

‥

/ \

H H

Quali sono i principali derivati degli acidi carbossilici e qual è la loro

nomenclatura?

• ALOGENURI ACILICI

Il gruppo funzionale degli alogenuri acilici è un gruppo acilico RCO- legato ad

un atomo di alogeno

Esempio:

O

║

CH CCl

3

Cloruro di etanoile / cloruro di acetile

• ANIDRIDI

Il gruppo funzionale delle anidridi degli acidi carbossilici è formato da due

gruppi acilici legati ad un atomo di O. L’anidride può essere simmetrica o

mista.

Esempio:

O O

║ ║

CH C – O – CCH

3 3

Anidride acetica

• ESTERI

Un estere è un derivato di un acido carbossilico in cui un gruppo –OH è stato

2

sostituito da un gruppo –OR

Esempio:

O O

║ ║

C C

/ \ / \

1 1 2

R OH R OR

acido estere

carbossilico

Proprietà chimico-fisiche degli esteri

Gli esteri sono dei composti polari, ma non possono dare luogo ad

associazioni intermolecolari attraverso legami H.

Come conseguenza gli esteri hanno punti di ebollizione più bassi sia dei

corrispondenti acidi carbossilici sia degli alcoli di peso molecolare simile e

prossimi a quelli delle aldeidi e chetoni di peso molecolare simile.

Nomenclatura degli esteri

• IUPAC

Per assegnare il nome agli esteri bisogna:

1. Omettere il termine –acido

2. Sostituire il suffisso –oico dell’acido corrispondente con il suffisso –oato

3

3. Far precedere la parola ottenuta dal nome del gruppo legato all’O sp