ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

1. ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Grupo carboxilo: -COOH ó –C=O El termino proviene de la combinación carbo- por carbonilo, y –xilo por hidróxilo. OH Para nombrarlos se utiliza el sufijo –oico Ejemplos: El ácido succínico, denominado mediante la nomenclatura (IUPAC: ácido butanodioico) es un ácido dicarboxílico con la fórmula HOOC–CH2–CH2–COOH 20 En forma de anión succinato, interviene en el ciclo de Krebs, reduciendo el coenzima FAD y permitiendo así la consecución de energía por fosforilaciónoxidativa tras la cesión de electrones a intermediarios de la cadena de transporte de electrones, según la reacción siguiente: Succinato + FAD  FUMARATO + FADH2

2. ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Aspirina Ácido acetilsalicílico (Aspirina). Antiinflamatorio no esteroideo de la familia de los salicilatos, usado frecuentemente como analgésico, antipirético, antiagregante plaquetario y antiinflamatorio EJEMPLOS: Àcido Oleico Grasa monoinsaturada presente en los aceites vegetales como el aceite de oliva. Su consumo reduce el riesgo de enfermedades cardiovasculares.

3. NOMENCLATURA DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS ¿Cómo se nombran los ácidos carboxílicos? La IUPAC nombra los ácidos carboxílicos cambiando la terminación -o de los alcanos por –oico y anteponiendo la palabra ácido. La numeración de la cadena asigna el localizador 1 al ácido y busca la cadena de mayor longitud. Grupo carboxílico unido a un ciclo Los ácidos cíclicos se nombran terminando el nombre del ciclo en -carboxílico precedido de la palabra ácido.

4. Propiedades físicas Presentan puntos de fusión y ebullición elevados. Debido a los puentes de hidrógeno,. las moléculas se unen de dos en dos formando dímeros. Métodos de síntesis Los ácidos carboxílicos se obtienen por hidrólisis de nitrilos, reacción de organometálicos con CO2 y oxidación de alcoholes primarios. Reacción con alcoholes, aminas y PBr3. Por reacción con alcoholes se transforman en ésteres, con aminas en amidas, el PBr3 los transforma en haluros de alcanoilo. Todas las reacciones siguen el mecanismo de adición - eliminación. Reacción con reactivos organometálicos Los organolíticos reaccionan con los ácidos carboxílicos formando cetonas. El hidruro de aluminio y litio los reduce a alcoholes.

5. Reducción de ácidos carboxílicos El hidruro de litio y aluminio reduce los ácidos carboxílicos a alcoholes. La reacción transcurre en dos etapas: - desprotonación del hidrógeno ácido. - ataque nucleófilo del reductor al carbonilo. Enolatos de ácido De modo similar a los aldehídos y cetonas, los ácidos carboxílicos también forman enolatos por pérdida de un hidrógeno α. Los enolatos de ácidos carboxílicos son buenos nucleófilos y dan reacciones de alquilación, apertura de epóxidos, ataque a carbonilos, etc. Reacción de Hell-Volhard-Zelinski La halogenación de su posición α se realiza con Br2/PBr3.

6. ÉSTERES Provienen de la combinación de un ácido orgánico y un alcohol Polimetacrilato de metilo El polimetacrilato de metilo es un plástico duro, resistente y transparente. Se conoce comercialmente como vidrio acrílico o plexiglass. EJEMPLOS: Butanoato de metilo ( olor a manzana)

7. Acetato de pentilo (olor a pera) Acetato de octilo (olor a naranjas)

8. Nomenclatura de ésteres ¿Cómo se nombran los ésteres? Se nombran como alcanoatos de alquilo (metanoato de metilo). Éster como grupo funcional Se termina el nombre del alcano en -ato de alquilo. Cuando va unido a un ciclo el grupo éster se nombra como -carboxilato de alquilo.

9. Éster como sustituyente Cuando en la molécula existe un ácido carboxílico, el éster pasa a ser un mero sustituyente y se ordena por orden alfabético con el resto de sustituyentes de la molécula denominándose alcoxicarbonil.................

10. Propiedades Los ésteres dan sabor y olor a muchas frutas y son los constituyentes mayoritarios de las ceras animales y vegetales. Hidrólisis de ésteres La hidrólisis de los ésteres está catalizada por ácidos o bases y conduce a ácidos carboxílicos Transesterificación Los ésteres reaccionan con alcoholes con catálisis ácida o básica obteniéndose un nuevo éster sin necesidad de pasar por el ácido carboxílico libre. Esta reacción se denomina transesterificación.

11. Reacción con organometálicos Los reactivos de Grignard transforman los ésteres en alcoholes. La reacción no se puede parar y se produce la adición de dos equivalentes del organometálico. Reducción a alcoholes y aldehídos El hidruro de aluminio y litio los transforma en alcoholes y el DIBAL en aldehídos. Condensación de Claisen En medios básicos forman enolatos que condensan generando 3-cetoésteres. Reacción denominada condensación de Claisen.

12. AMIDAS Una amida es un compuesto orgánico cuyo grupo funcional es del tipo RCONR'R‘’ siendo CO un carbonilo, N un átomo de nitrógeno, y R, R' y R'' radicales orgánicos o átomos de hidrógeno: Se puede considerar como un derivado de un ácido carboxilo por sustitución del grupo —OH del ácido por un grupo —NH2, —NHR o —NRR' (llamado grupo amino). Formalmente también se pueden considerar derivados del amoníaco de una amina primaria o de una amina secundaria por sustitución de un hidrógeno por un radical ácido, dando lugar a una amida primaria, secundaria o terciaria, respectivamente. Concretamente se pueden sintetizar a partir de un ácido carboxílico y una amina:

13. AMIDAS EJEMPLO: Sacarina La sacarina fue sintetizada en 1878, utilizándose como edulcorante desde principios del presente siglo. Es varios cientos de veces más dulce que la sacarosa

14. POLIAMIDAS Existen polímeros que contienen grupos amida. Algunos son sintéticas, como el nailon , pero también se encuentran en la naturaleza, en las proteínas, formadas a partir de los aminoácidos, por reacción de un grupo carboxilo de un aminoácido con un grupo amino de otro. En las proteínas al grupo amida se le llama enlace peptidico. El nailon 6 es una poliamida debido a los característicos grupos amida en la cadena principal de su formulación. Por ejemplo, el nailon 6 se obtiene por polimerización de la ε-caprolactama. ε-caprolactama Nailon 6

15. Nomenclatura de amidas ¿Cómo se nombran las amidas? Las amidas se nombran reemplazando el sufijo -o del alcano por –amida.

16. Grupo amida unido a ciclos En compuestos cíclicos se nombra el ciclo y se termina con el sufijo -carboxiamida.

17. Amidas como sustituyentes Cuando no es grupo funcional se ordena alfabéticamente con el resto de sustituyentes utilizando el prefijo carbamoíl.......

18. Reactividad Son el derivado de ácido menos reactivo debido a la cesión del par solitario del grupo amino. Hidrólisis Las amidas se hidrolizan a ácidos carboxílicos en medios ácidos o básicos y con condiciones enérgicas. Reducción a aminas y aldehídos El hidruro de aluminio y litio las transforma en aminas y el DIBAL en aldehídos. Formación de enolatos de amida y amidatos En medios básicos forman amidatos por desprotonación del grupo -NH2 con hidrógenos de pKa 15. La desprotonación del carbono α produce enolatos de amida. Degradacion de Hofmann de amidas En presencia de una base las amidas primarias reaccionan con Br2 sustituyéndose el grupo carbonilo por un -NH2, reacción denominada transposición de Hofmann.

19. AMINAS Grupos amino: -NH2. Estos compuestos producen aminas. Provienen de la sustitución parcial o total de los hidrógenos del amoniaco, NH3 . EJEMPLOS: Anfetamina Antidepresivo, estimulante. Hexametilentetramina Urotropina. Agente antibacteriano

20. Propilhexedrina Bencedrex. Descongestivo nasal Epinefrina Estimulante adrenérgico

21. Aminas como sustituyentes Cuando en la molécula existe un grupo funcional prioritario a la amina, esta se convierte en un sustituyente que se nombra con el prefijo -amino. Son grupos prioritarios al amino los ácidos carboxílicos, ésteres, amidas, nitrilos, aldehídos y cetonas, alcoholes.

22. Clasificación de aminas Las aminas proceden de sustituir hidrógenos del amoniaco por grupos alquilo o arilo. Se pueden clasificar en aminas primarias si parte del nitrógeno una cadena carbonada, secundarias si parten dos cadenas y terciarias si parten tres.

23. Nomenclatura de aminas ¿Cómo se nombran las aminas? Las aminas se nombran como derivados de los alcanos sustituyendo la terminación -o por -amina. La posición del grupo funcional se indica mediante un localizador que precede a la terminación -amina.

24. Nomenclatura de aminas secundarias Las aminas secundarias o terciarias, se nombran tomando el sustituyente más grande como cadena principal, todos los demás grupos se nombran utilizando la letra N- seguida por el nombre del sustituyente.

25. Propiedades físicas de aminas Son compuestos con geometría piramidal. Presentan quiralidad aunque se encuentran en forma de racematos. Forman puentes de hidrógeno más débiles que los alcoholes. Acidez y basicidad de las aminas Las aminas se comportan como bases a través del par libre del nitrógeno. También se comportan como ácidos débiles pudiendo desprotonarlas mediante el empleo de bases muy fuertes (organolíticos) Obtención de aminas Las aminas se obtienen por reducción de nitrilos y amidas con el hidruro de litio y aluminio. La transposición de Hofmann convierte las amidas en aminas con un carbono menos. La reducción de azidas permite obtener aminas con el mismo número de carbonos que el haloalcano de partida. La síntesis de Gabriel permite obtener aminas a partir del ácido ftálico.

26. Eliminación de Hofmann y Cope Las aminas se pueden convertir en alquenos mediante las eliminaciones de Hofmann y Cope. Reacción de Mannich La reacción de Mannich conduce a 3-aminocarbonilos a partir de aldehídos o cetonas enolizables, metanal y aminas primarias o secundarias. Reacción de aminas con ácido nitroso Las reacciones de aminas con ácido nitroso conduce al catión diazonio, muy reactivo. Esta reacción tiene gran interés con aminas aromáticas, ya que permite introducir grupos muy variados sobre el benceno (reacciones de Sandmeyer)45