Capitolo 8 Acidi Carbossilici e Derivati

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1 Chimica rganica Scienze della Terra, dell Ambiente e del Territorio Capitolo 8 Acidi Carbossilici e Derivati rganic Chemistry, 5 th Edition L. G. Wade, Jr. Prentice Hall rganic Chemistry, 3 rd Edition Paula Y. Bruice, Prentice Hall

2 Introduzione Il gruppo funzionale degli acidi carbossilici è costituito da un C= con legato un H. R C H Il gruppo carbossilico normalmente si scrive -CH. Gli acidi carbossilici alifatici hanno un gruppo alchilico legato al - CH. Gli acidi carbossilici aromatici hanno un gruppo arilico legato al - CH. Gli acidi grassi sono acidi alifatici a lunga catena. 2

3 Importanza Acido acetico, presente nell aceto, usato nell industria come solvente, catalizzatore e reagente nelle sintesi. Acidi grassi presenti in grassi e oli. Acidi benzoici nei farmaci e nei conservanti. Acido adipico usato per fare il nylon 66. Acido ftalico usato per fare i poliesteri. CH Acido stearico Un acido grasso CH C CH 3 CH 3 CHCH 2 CHCH CH 3 CH 3 Acido acetilsalicilico aspirina Ibuprofene moment, antalgyl, nurofen 3

4 Nomi comuni Molti acidi alifatici hanno nomi comuni. Le posizioni dei sostituenti lungo la catena sono indicati con le lettere greche. Cl CH 3 CH 2 CHC H Ph CH 3 CH 2 CH 2 CHCH 2 CH Acido -clorobutirrico Acido -fenilcaproico 4

5 Nomi IUPAC La o degli alcani è sostituita con -oico e si premette acido. Il carbonio carbossilico è il #1. Il gruppo carbossilico ha la priorità rispetto a doppi e tripli legami, gruppi ossidrilici e carbonilici Cl CH 3 CH 2 CHC Acido 2-clorobutanoico H H Ph H C C H CH Acido trans-3-fenil-2-propenoico (acido cinnamico) 1 CH Acido 5-etil-6-idrossi-7-metil-3-osso-7-nonenoico 5

6 Acidi bicarbossilici Gli acidi bicarbossilici hanno spesso nomi comuni (vanno memorizzati). Nomi IUPAC: il gruppo 1 è quello più vicino al primo sostituente. Due gruppi carbossilici su un benzene: acidi ftalici. Br HCCH 2 CHCH 2 CH 2 CH Acido 3-bromoesandioico (acido -bromoadipico) 6

7 Struttura del carbossile Carbonio sp 2. Angoli di legame circa H eclissato con C=, per avere la sovrapposizione degli orbitali con il doppietto libero dell ossigeno. 7

8 Proprietà fisiche Punti di ebollizione più alti di quelli degli alcoli di pari peso molecolare a causa della formazione di dimeri. La solubilità in acqua diminuisce all aumentare del numero di carboni. Fino a 4 carboni gli acidi sono miscibili con l acqua. Più solubili degli alcoli. Solubili anche in solventi moderatamente polari come il cloroformio, si scioglie in forma di dimero. 8

9 Acidità Gli acidi carbossilici (Ka~10-5 ) sono più acidi dei fenoli (Ka~10-10 ) e degli alcoli (Ka~10-16 ) La maggiore acidità è dovuta alla stabilizzazione per risonanza della base coniugata 9

10 Effetto dei sostituenti sull acidità CH CH CH CH CH N 2 N 2 CH 3 N 2 p-methoxy benzoic acid m-nitro p-nitro o-nitro pk a = 4.46 pk a = 4.19 pk a = 3.47 pk a = 3.41 pk a =

11 Sali degli acidi carbossilici L idrossido di sodio rimuove un protone dagli acidi formando sali Se si aggiunge un acido più forte, come HCl, si riforma l acido (l acido forte sposta l acido debole). Nome dell anione: sotituire -oico con -oato. Nome del catione Aq. NaH RCH RC - Na + Aq. HCl Cl CH 3 CH 2 CHCH 2 C - K + 3-cloropentanoato di potassio -clorovalerato di potassio

12 Proprietà dei sali Di solito solidi ed inodori. I carbossilati di Na +, K +, Li +, e NH 4 + sono solubili in acqua. I saponi sono i sali degli acidi grassi (acidi a lunga catena, C). I Sali si possono preparare per reazione di un acido con NaHC 3, si sviluppa C 2. 12

13 Derivati degli acidi carbossilici Il gruppo legato al carbonio acilico determina la classe del composto: -H, acidi carbossilici -Cl, cloruri acilici -R, esteri -NH 2, ammidi R C H Possono essere interconvertiti con una certa facilità Carbonio acilico 13

14 Nomenclatura esteri Sono identificati come alchil carbossilati. Il gruppo alchilico deriva da un alcol, il carbossilato da un acido. CH 3 CH 3 CHCH 2 CCH 3 2-metilpropil etanoato HCCH 2 benzil metanoato Esteri ciclici Reazione tra un -H e un -CH nella stessa molecola, lattone. Si premette la parola lattone al nome IUPAC dell acido. H 3 C lattone 4-idrossi-2-metilpentanoico CH 3 14

15 Ammidi Formalmente deriva da un acido carbossilico e da ammoniaca o ammina. Non sono basiche perché il doppietto dell azoto _ è delocalizzato. H C N H H Ammide primaria: un solo legame C-N (due N-H). Ammide secondaria: (N-sostituita) due legami C-N (un N-H). Ammide terziaria: (N,N-disostituita) tre legami C-N (nessun N-H) H C + N H H CH 3 H 3 C C NH 2 Ammide 1 H 3 C C NH Ammide 2 H 3 C C Ammide 3 CH 3 N CH2CH3 15

16 Nomenclatura ammidi Per le ammidi 1 sostituire -oico nel nome dell acido con -ammide. Per le 2 e 3, il gruppo alchilico legato all azoto è preceduto da N-. CH 3 CH 3 CHC N CH 2 CH 3 CH 3 N-etil-N-metil-2-metilpropanammide Ammidi cicliche (lattami) Legame ammidico intramolecolare, lattami. N CH 3 H -valerolattame 16

17 Alogenuri acilici Si preparano dall acido per reazione con SCl 2. CH 3 CH 2 C H SCl 2 CH 3 CH 2 C Cl Sono più reattivi degli acidi carbossilici. Nome: sostituire -oico dell acido con -oile e premettere il nome dell alogenuro C Cl Br CH 3 CHCH 2 C Br cloruro di benzoile Benzoil cloruro bromuro di 3-bromobutanoile 3-bromobutanoil bromuro 17

18 Saponificazione Idrolisi degli esteri Base-catalizzata. Saponificatione perché è il metodo di preparazione tradizionale dei saponi I saponi si preparano facendo bollire NaH con i grassi (trigliceridi) si formano i Sali sodici degli acidi grassi. Un esempio di sapone è il sodio stearato, Na + - C(CH 2 ) 16 CH 3. RC- CH CH 2 - CR CH 2 - CR A triacylglycerol (a triglyceride) + 3 Na H saponification CH 2 H CHH CH 2 H + 1,2,3-Propanetriol (Glycerol; Glycerin) 3 RC - Na + Sodium soaps 18

19 Come funziona un sapone NaH 19

20 Fine del Capitolo 8 20