Reacciones de acidos carboxilicos y sus derivados

Reacciones de ácidos carboxílicos y sus derivados                                                                                               1Dayana P. De La Vega                                                                                                       1Universidad de la Amazonia, facultad de ciencias básicas                                                programa de Química                                                                                                          Florencia (Caquetá) Colombia[pic 1]

Marco teórico

Los ácidos carboxílicos ocupan un lugar central en los compuestos carbonílicos. No solo son importantes por sí mismos, sino también porque sirven como materias primas para la preparación de ésteres, amidas, anhídridos y cloruros de ácido que en conjunto reciben el nombre de derivados de ácidos carboxílicos. Los ácidos carboxílicos (R-COOH) y sus derivados (R-COX) son compuestos en los que el grupo acilo (R-CO-) está unido a un átomo electronegativo. El carbono del grupo acilo tiene hibridación SP2, por lo que los tres grupos unidos a él están en un mismo plano, con ángulos de enlace de 120°.  En los derivados el grupo acilo esta unido a un grupo que puede actuar como grupo saliente, por lo que la reacción fundamental que presentan es la sustitución nucleofilica. 1

Una reacción fundamental como se dijo anteriormente del grupo carbonilo de los aldehídos y cetonas es la reacción de adición nucleofílica al doble enlace C=O.

Al contrario que los aldehídos y las cetonas, los ácidos carboxílicos y sus derivados se caracterizan por experimentar reacciones de adición nucleofílica - eliminación. El mecanismo de esta reacción se indica a continuación:

La primera parte del proceso anterior es idéntica a la que tiene lugar sobre el grupo carbonilo de los aldehídos y cetonas. Es en la segunda parte donde difieren ambos mecanismos. El intermedio tetraédrico formado en el ataque del nucleófilo a un grupo carbonilo de aldehído o cetona normalmente acepta un protón para dar lugar al producto de adición estable. Por el contrario, el intermedio tetraédrico formado en la adición del nucleófilo al grupo carbonilo de los ácidos y sus derivados, elimina un grupo saliente, lo que provoca la regeneración del doble enlace carbono-oxígeno y por tanto un producto de sustitución. Los ácidos carboxílicos y sus derivados se comportan mecanísticamente del modo que se acaba de explicar porque contienen buenos grupos salientes, o porque la protonación los convierte en buenos grupos salientes, lo que no sucede con los aldehídos y cetonas, donde los grupos salientes –H y –R son demasiado inestables.

El orden de reactividad de los derivados de ácido para los procesos de adición nucleofílica-eliminación se explica teniendo en cuenta la basicidad del grupo saliente. Cuando reaccionan los cloruros de ácido, el grupo saliente es el ión cloruro. Los anhidridos expulsan un ácido carboxílico o un ión carboxilato. Los ésteres reaccionan eliminando un alcohol y las amidas eliminan amoniaco o una amina. De todos estos compuestos el menos básico es el ión cloruro y por tanto los cloruros de ácido son los derivados de ácido más reactivos. Por el contrario, el amoniaco o las aminas son, de entre todos los grupos salientes anteriores, los más básicos y por tanto las amidas son los derivados de ácido menos reactivos. 2

Los derivados de ácidos pueden sufrir reacciones de hidrólisis, estos se hidrolizan con mayor facilidad en condiciones ácidas o básicas que en neutras. En un medio alcalino lo que sucede es la formación de iones hidróxido que actúan como nucleofílos poderosos, mientras que en medio ácido se adiciona un ion hidrogeno al oxigeno carbonílico, lo que volverá a la molécula vulnerable al ataque nucleofílico débil del agua. 3

Las amidas se convierten por hidrólisis en ácidos carboxílicos. La reacción se puede realizar tanto en medios ácidos como básicos fuertemente concentrados y requiere calentar durante varias horas. Estas condiciones tan drásticas son necesarias dada escasa reactividad de las amidas frente a los ataques nucleófilos, debida principalmente a la cesión el par solitario del nitrógeno.4

La propiedad química característica de los ácidos carboxílicos, es la acidez. Según Bronsted – Lowry, son ácidos porque cada grupo carboxilo tiene la capacidad de donar un protón en un intercambio ácido-base, debido al grupo OH presente. En una solución acuosa de un ácido carboxílico cualquiera, el agua actúa como aceptor de protones, es decir como una base, estableciéndose un equilibrio entre el ácido orgánico, agua, ión carboxilato y el ión hidronio. La propiedad más característica de los ácidos carboxílicos es la acidez del hidrógeno situado sobre el grupo hidroxilo. El pKa de este hidrógeno oscila entre 4 y 5 dependiendo de la longitud de la cadena carbonada.5

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