**ÁCIDOS CARBOXÍLICOS ⭐
SON
compuestos orgánicos usados en procesos químicos e industriales
NATURALMENTE PROVIENEN
de grasas, aceites vegetales, lácteos, frutos cítricos.
DERIVADOS DE LOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
ÉSTERES
Los ésteres son compuestos que se forman por la unión de ácidos con alcoholes, generando agua como subproducto.
ANHÍDRIDOS DE ÁCIDO
HALUROS DE ACILO
AMIDAS
NITRILOS
CARACTERÍSTICAS
Formados por un conjunto de átomos unidos entre sí mediante enlaces covalentes carbono-carbono, denominado grupo carboxilo
Se unen a otros elementos como hidrógeno, oxígeno o nitrógeno, integran una infinidad de compuestos diferentes.
El grupo carboxilo –COOH confiere carácter polar a los ácidos y permite la formación de puentes de hidrógeno entre la molécula de ácido carboxílico y la molécula de agua
El punto de fusión varía según el número de carbonos, siendo más elevado el de los ácidos fórmico y acético, al compararlos con los ácidos propiónico, butírico y valérico de 3, 4 y 5 carbonos, respectivamente. Después de 6 carbonos el punto de fusión se eleva de manera irregular.
CLASIFICACIÓN
• Monocarboxílicos
• Dicarboxílicos
• Tricarboxílicos o policarboxílicos
Una misma partícula dispone de tres grupos carboxilos
Cada átomo incluye dos grupos carboxilos
Una molécula contiene un solo grupo carboxilo
Ejemplo
Ejemplo
Ejemplo
El ácido fórmico, acético, palmítico, esteárico, valérico.
El ácido oxálico, malónico, glutárico, adípico, pimélico, subérico, sebácico.
El ácido cítrico, aconítico, tricarbalítico.
NOMENCLATURA
Se nombran como si fuera una sal, con la terminación “ato” luego del nombre del ácido seguido por el nombre del radical alcohólico con el que reacciona dicho ácido.
PROPIEDADES FÍSICAS
Los que son de bajo peso molecular son líquidos volátiles de olor agradable. Son las responsables de los olores de ciertas frutas.
Los ésteres superiores son sólidos cristalinos, inodoros. Solubles en solventes orgánicos e insolubles en agua. Son menos densos que el agua.
PROPIEDADES QUÍMICAS
Hidrólisis ácida: Ante el calor, se descomponen regenerando el alcohol y el ácido correspondiente. Se usa un exceso de agua para inclinar esta vez la reacción hacia la derecha. Como se menciono es la inversa de la esterificación.
Hidrólisis en medio alcalino: En este caso se usan hidróxidos fuertes para atacar al éster, y de esta manera regenerar el alcohol. Y se forma la sal del ácido orgánico.
APLICACIONES EN LA VIDA COTIDIANA
Los ésteres también tienen notables aplicaciones en la vida cotidiana. Plexiglás es un plástico rígido, transparente hecho de largas cadenas de ésteres. Dacron, una fibra que se usa para tejidos, es un poliéster (de muchos ésteres ).
ESENCIAS DE FRUTAS
Ésteres procedentes de la combinación entre un alcohol de peso molecular bajo o medio y un ácido carboxílico de peso molecular también bajo o medio.
Ejemplos
El butirato de butilo, con aroma a pino, el valerianato isoamilo, con aroma a manzana y el acetato de isoamilo, con aroma a plátano. El olor de los productos naturales se debe a más de una sustancia química.
GRASAS Y ACEITES
Ésteres procedentes del glicerol y de un ácido carboxílico de peso molecular medio o elevado. Las grasas, que son esteres sólidos, y los aceites, que son líquidos, se denominan frecuentemente glicéridos. Un ejemplo típico de cera natural es la producida por las abejas, que la utilizan para construir el panal.
CERAS
Ésteres resultantes de la combinación entre un alcohol y un ácido carboxílico, ambos de peso molecular elevado.
Como disolventes de Resinas
Los ésteres, en particular los acetatos de etilo y butilo, se utilizan como disolventes de nitrocelulosa y resinas en la industria de las lacas, así como materia prima para las condensaciones de ésteres.
Como aromatizantes
Algunos ésteres se utilizan como aromas y esencias artificiales. por ejemplo el formiato de etilo (ron, aguardiente de arroz), acetato de isobutilo (plátano), butirato de metilo (manzana), butirato de etilo (piña), y butirato de isopentilo (pera).
Como Antisépticos
En la medicina encontramos algunos ésteres como el ácido acetilsalicílico (aspirina) utilizado para disminuir el dolor. La novocaína, otro éster, es un anestésico local. El compuesto acetilado del ácido salicilico es unantipirético y antineurálgicomuy valioso, la aspirina (ácido acetilsalicílico)Que también ha adquirido importancia como antiinflamatorio no esteroide.
ELABORACIÓN DE FIBRA SEMISINTÉTICA
Todas las fibras obtenidas de la celulosa, que se trabajan en la industria textil sin cortar, se denominan hoy rayón (antiguamente seda artifical). Su preparación se consigue disolviendo las sustancias celulósicas (o en su caso, los ésteres de celulosa) en disolventes adecuados y volviéndolas a precipitar por paso a través de finas hileras en baños en cascada (proceso de hilado húmedo) o por evaporación del correspondiente disolvente (proceso de hilado en seco).
RAYÓN Y ACETATO
En las fibras al acetato se encuentran los ésteres acéticos de la celulosa. Por acción de anhídrido acético y pequeña cantidad de ácido sulfúrico sobre celulosa se produce la acetilación a triacetato de celulosa. Por medio de plastificantes (en general, ésteres del ácido ftálico) se puede transformar la acetilcelulosa en productos difícilmente combustibles (celon, ecaril), que se utilizan en lugar de celuloide, muy fácilmente inflamable.
SÍNTESIS PARA FABRICACIÓN DE COLORANTES
El éster acetoacético es un importante producto de partida en algunas síntesis, como la fabricación industrial de colorantes de pirazolona.
INDUSTRIA DE ALIMENTOS Y PRODUCCIÓN DE COSMÉTICOS
Los monoésteres del glicerol, como el monolaurato de glicerol. Son surfactantes no jónicos usados en fármacos, alimentos y producción de cosméticos.
OBTENCIÓN DE JABONES
Se realizan con una hidrólisis de esteres llamado saponificación, a partir de aceites vegetales o grasas animales los cuales son esteres con cadenas saturadas e insaturadas.
Compuestos químicos orgánicos cuya fórmula general es (RCO)2O Formalmente son productos de deshidratación de dos moléculas de ácido carboxílico (o una, si ocurre de forma intramolecular en un ácido dicarboxílico). Al reaccionar con agua (hidrólisis) vuelven a constituir los ácidos carboxílicos de partida.
Tienen la capacidad de formar ácidos al reaccionar con agua.
Se unen mediante enlaces covalentes simples.
Sus moléculas no son polares.
Se forman en la unión de un no metal y el oxigeno.
Se forma mediante la falta de agua en dos moléculas de ácido carboxílico.
APLICACIONES
Las reacciones de los anhídridos de ácido son similares a las que ocurren en los haluros de acilo, al ser tanto el haluro (X-) como el carboxilato buenos grupos salientes. A destacar, el anhídrido acético, que con fenoles puede generar ésteres, lo cual es útil en la producción de medicamentos como el ácido acetilsalicílico (Aspirina).
Los anhídridos de ácido carboxílico son muy reactivos.
NOMENCLATURA
En general, se nombran igual que los ácidos de procedencia, precedidos por la palabra anhídrido:
Los anhídridos de ácido dicarboxílicos (un ácido) se denominan sustituyendo la palabra ácido por anhídrido.
Los anhídridos de ácido monocarboxílicos se designan con el vocablo anhídrido seguido por cada componente del ácido carboxílico, en orden alfabético (sin la palabra ácido).
Procedimientos
Asignación del nombre de los ácidos carboxílicos de origen suprimiendo la palabra ácido
Inicio de la numeración de los radicales por el carbono que esté unido al grupo funcional
Identificación de la cadena principal que pertenece al grupo funcional anhídrido (O)
Presentan estructuras cristalinas típicamente iónicas. Cuando los iones halógenos se combinan con cationes más pequeños y polarizados, como Al, Cu y Ag, se forman estructuras de simetría más baja, con enlaces covalentes.
Caracterizados por una dureza relativamente baja , peso específico variable según el catión principal, y puntos de fusión de moderados a elevados.
Compuesto derivado de un ácido al sustituir el grupo hidroxilo por un halógeno
El compuesto contiene un grupo funcional -COX. En ellos el carbono está unido a un radical o átomo de hidrógeno (R), a un oxígeno mediante un doble enlace y mediante un enlace simple (sigma) a un halógeno (X).
NOMENCLATURA
Se nombran, entonces, anteponiendo el nombre del halógeno al del resto acilo, el cual se nombra reemplazando la terminación "oico" del ácido del que deriva por "ilo"
Ejemplo
El cloruro de ácido derivado del acético, se nombrara por lo tanto, cloruro de acetilo.
Son los más reactivos de los derivados de ácidos carboxílicos porque la contribución de la forma resonante con carga sobre el grupo L (halógeno) es despreciable.
Son malos conductores del calor y de la electricidad en estado sólido, aumentando considerablemente por calentamiento, hasta llegar a una excelente conductividad en estado fundido
PREPARACIÓN
Los métodos de laboratorio más comunes para la preparación de halogenuros de acilo incluyen la reacción del ácido carboxílico con cloruro de tionilo (SOCl2), pentacloruro de fósforo (PCl5) o cloruro de oxalilo ((COCl)2) para obtener el cloruro de acilo y con tribromuro de fósforo para el bromuro de acilo.
REACCIONES
Los halogenuros de ácido dan las típicas reacciones de sustitución nucleofílica de los derivados de ácido.
PROPIEDADES FÍSICAS
Son insolubles en agua pero se hidrolizan fácilmente; los inferiores, tales como el cloruro de acetilo, reacción violenta con el agua.
Debido a la asociación de dipolos, sus punto de ebullición so alga elevados que los de los hidrocarburo
PROPIEDADES QUÍMICAS
Dan la típicas reacciones de sustitución nucleofílica de los derivados de ácido.
USOS
Debido a su olor desagradable sus principales usos es la creación de gases lacrimógenos.
Son compuestos orgánicos que contienen moléculas derivadas de aminas o del amoníaco. Estas moléculas se encuentran unidas a un grupo acilo, convirtiendo a las amidas en un derivado de los ácidos carboxílicos por sustitución del grupo OH por un grupo NH2, NHR o NRR.
Es precisamente por esta reacción que los aminoácidos en el cuerpo humano se juntan en un polímero para formar proteínas. Todas las amidas, a excepción de una, son sólidas a temperatura ambiente y sus puntos de ebullición son más altos que los ácidos correspondientes.
Son bases débiles (aunque más fuertes que los ácidos carboxílicos, esteres, aldehídos y cetonas), tienen alto poder disolvente y son muy comunes en la naturaleza y en la industria farmacéutica.
También pueden unirse y formar polímeros llamados poliamidas, materiales resistentes presentes en el náilon y el kevlar de los chalecos antibalas.
FÓRMULA GENERAL
Una amida se puede sintetizar en su forma más sencilla a partir de una molécula de amoníaco, en la cual un átomo de hidrógeno ha sido reemplazado por el grupo acilo (RCO-).
Esta molécula de amida sencilla se representa como RC(O)NH2 y se clasifica como una amida primaria.
Esta síntesis se puede dar de diversas formas, pero el método más sencillo es a través de la combinación de un ácido carboxílico con una amina, a temperaturas altas, para cumplir con su requerimiento de una alta energía de activación y para evitar que exista una reacción inversa que regrese la amida a sus reactivos iniciales.
Existen métodos alternos para la síntesis de las amidas que utilizan la «activación» del ácido carboxílico, qque consiste en convertirlo primero en uno de los grupos ésteres, cloruros de acilo y anhídridos.
TIPOS
Las amidas, similares a las aminas, pueden dividirse en alifáticas y aromáticas. Las aromáticas son aquellas que cumplen con las reglas de aromaticidad (una molécula cíclica y plana con enlaces resonantes que demuestran condiciones de estabilidad) y con la regla de Hückel.
Amidas primarias
Las amidas primarias son todas aquellas en las que el grupo amino (-NH2) se encuentra directamente unido únicamente a un átomo de carbono, el cual representa en sí el grupo carbonilo.
Amidas secundarias
Las amidas secundarias son aquellas amidas en donde el nitrógeno del grupo amino (-NH2) se encuentra unido primero al grupo carbonilo, pero también a otro sustituyente R.
Amidas terciarias
Estas son amidas en las que sus hidrógenos han sido sustituidos en su totalidad por el grupo carbonilo y dos cadenas sustituyentes o grupos funcionales R.
Poliamidas
Las poliamidas son polímeros que utilizan amidas como uniones para sus unidades repetitivas; es decir, las unidades de estos polímeros tienen uniones con cada lado de la fórmula química –CONH2, usando estos como puentes.
PROPIEDADES
Las amidas poseen puntos de fusión y ebullición altos para el tamaño de sus moléculas por su capacidad de formar enlaces de hidrógeno.
La solubilidad de las amidas es bastante similar a la de los esteres, pero a la vez son típicamente menos solubles que aminas y ácidos carboxílicos comparables, ya que estos compuestos pueden donar y aceptar enlaces de hidrógeno.
Comparadas con las aminas, las amidas poseen poca fuerza básica; aún así, son más fuertes como bases que los ácidos carboxílicos, esteres, aldehídos y cetonas.
A pesar de que no son comúnmente reducidas, las amidas pueden descomponerse (a aminas) a través de una reducción catalítica a alta temperatura y presión; también pueden reducirse a aldehídos sin necesidad de rutas catalíticas.
NOMENCLATURA
Las amidas deben nombrarse con el sufijo «-amida», o «-carboxamida» si el carbono que forma parte del grupo amida no puede ser incluido en la cadena principal. El prefijo usado en estas moléculas es «amido-«, seguido del nombre del compuesto.
USOS INDUSTRIALES Y EN LA VIDA DIARIA
Las amidas, más allá de las demás aplicaciones que pueden presentar, forman parte del cuerpo humano, y por esta razón son cruciales en la vida.
Constituyen los aminoácidos y se unen en forma de polímero para construir las cadenas de proteínas. Además, se encuentran en el ADN, el ARN, las hormonas y las vitaminas.
En la industria se pueden encontrar comúnmente en forma de úrea (un producto de desecho de los animales), en la industria farmacéutica (por ejemplo, como componente principal del
Son todos aquellos compuestos orgánicos que poseen el grupo funcional CN, al cual se le denomina también como grupo ciano, o cianuro en lo que respecta a la química inorgánica. Los nitrilos alifáticos se representan con la fórmula general RCN, mientras los nitrilos aromáticos con la fórmula ArCN.
Debido a la presencia de nitrógeno (que es muy electronegativo), los nitrilos se consideran compuestos polares y, por eso, sus moléculas interactúan como dipolo permanente.
El estado físico de los nitrilos a temperatura ambiente depende de la cantidad de carbonos en la cadena. Si estos presentan de 2 a 14 átomos de carbono (denominados nitrilos alifáticos), serán líquidos e insolubles en agua.
Sin embargo los que poseen más de 15 carbonos en la cadena son sólidos y solubles en agua.
Presentan elevada toxicidad.
Poseen elevados puntos de fusión y de ebullición cuando se los compara con otras sustancias orgánicas de masa molar aproximada.
Son más densos que el agua.
Son compuestos bastante reactivos y por eso se los utiliza mucho en síntesis orgánicas.
NOMENCLATURA
De acuerdo a la nomenclatura IUPAC, los nitrilos se nombran añadiendo el sufijo -nitrilo al nombre de la cadena del alcano del cual deriva, incluyendo también el carbono del grupo ciano. Así, el CH3CN se llama etanonitrilo, y el CH3CH2CH2CN, butanonitrilo.
USOS
Los nitrilos forman parte de los productos naturales, encontrándose en las almendras amargas, en los huesos de diversas frutas, en animales marinos, plantas y bacterias.
Sus grupos CN componen las estructuras de lípidos y glucósidos cianogénicos, biomoléculas que al degradarse liberan cianuro de hidrógeno, HCN, un gas altamente venenoso. Por lo tanto, tienen un inminente uso biológico para determinadas criaturas.
Se dijo anteriormente que los grupos CN confieren mucha polaridad a las moléculas, y de hecho no pasan desapercibidos cuando están presentes en compuestos con actividad farmacológica. Tales medicamentos de nitrilo se han usado para combatir la hiperglicemia, el cáncer de senos, la diabetes, la psicosis, la depresión y otros trastornos.
Además de tener un papel en la biología y medicina, industrialmente conforman un puñado de plásticos de nitrilos, con los cuales se elaboran guantes quirúrgicos y de laboratorio, sellos de piezas automotrices, mangueras y juntas debido a su resistencia contra la corrosión y las grasas, materiales como los tupperware, instrumentos musicales o bloques de Legos.