Reacciones De Ácidos Carboxílicos Y Sus Derivados

Los ácidos carboxílicos (figura1) son los compuestos más abundantes y comunes de química y bioquímica, ellos son los precursores de un gran de derivados que incluyen a los haluros de ácido, anhídrido de ácido, ésteres y amidas, las cuales de clasifican como primarias (-NH2), secundarias (-NHR´) o terciarias (-NR´R´´) según el número de hidrógenos presentes en el grupo amino (figura 1). Algunos ácidos carboxílicos como el ácido acético se conocen desde hace siglos y otro como las prostaglandinas, derivadas del ácido araquidónico, han sido aislados solo recientemente.

Figura 1. Estructura general de un ácido carboxílico y sus derivados

A pesar de que los ácidos carboxílicos y sus derivados, poseen un grupo carbonilo como los aldehídos y las cetonas, ellos no experimentan reacciones de adición si no de sustitución nucleofílicas (ecuación 1). Estos se debe a que el grupo carbonilo esta enlazado a ciertos átomos o grupos de atómicos que son excelentes grupos salientes, lo cual no sucede en los aldehídos y cetonas, donde los grupos salientes –H y –R son demasiados inestables (figura 2).

Figura 2.

Los ácidos carboxílicos y sus derivados reaccionan con diversos tipos de nucleófilos, por ejemplo con agua (hidrólisis), alcoholes (alcohólisis), derivados de amoníaco (amonólisis), reactivos de Grignard e hidruros metálicos, entre otros, dando lugar a una amplia variedad de productos, de ahí su importancia en la síntesis orgánica. La características fundamental en este tipo de reacciones es que el grupo carbonilo se conserva (ecuación 1). El esquema 1 presenta algunas de las reacciones de sustitución nucleofílica más comunes e importantes de esta clase de compuestos.

Ecuación 1. Reacción general de sustitución nucleofílica para los ácidos carboxílicos y sus derivados, donde W = -OH, X-, -OCOR’, -OR’, -NH2

El mecanismo de la reacción de sustitución nucleofílica se realiza esencialmente en dos etapas, en la primera se adiciona el nucleófilo y en la segunda se elimina el grupo saliente, como se muestra en la ecuación 2.

Ecuación 2. Mecanismo de la reacción de sustitución nucleofílica en ácidos carboxílicos y sus derivados

Los derivados de ácidos carboxílicos son hidrolizados más rápidamente en solución ácida o básica que en neutra. Las soluciones alcalinas proporcionan iones hidróxido que actúan como reactivos nucleofílicos poderosos; las acidas, en cambio, permiten la adición de un ión hidrógeno al oxigeno carbonílico, con ello la molécula será más vulnerable al ataque del agua, que es un reactivo nucleofílico débil (esquema 2)

Esquema 2. Hidrólisis básica y ácida de un derivado de ácido carboxílico, donde W = -OH, X-, -OCOR’, -OR’, -NH2

La aminólisis de los derivados conduce a la formación de amidas; la alcohólisis de un éster se denomina transesterificación y tiene un valor sintético importante, ya que a través de ella se pueden cambiar la cadena del éster inicial, dependiendo del alcohol con que se lleva a cabo la reacción (esquema 3).

Esquema 3. Hidrólisis básica y ácida de un derivado de ácido carboxílico, donde W = -OH, X-, -OCOR’, -OR’, -NH2

De los derivados de ácidos, los cloruros de acilo son lo más reactivos hacia la sustitución nucleofílica, en tanto que las amidas las menos reactivas. En general, el orden de reactividad es el siguiente:

  

Este orden de reactividad de los derivados de ácidos

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