Chimica organica per il liceo/Acidi carbossilici

Acidi carbossilici e nitrili

Questo capitolo presenta una trattazione semplice della chimica degli acidi carbossilici (precedentemente chiamati "acidi grassi") e dei nitrili. Come di consueto, inizieremo con una descrizione della denominazione dei composti. Successivamente, considereremo le sottigliezze della loro struttura e come queste caratteristiche strutturali influenzino le proprietà fisiche, come il punto di ebollizione. Porremo particolare enfasi sulla dissociazione degli acidi carbossilici e sull'effetto dei sostituenti sulla forza acida. Abbiamo già incontrato diversi metodi per la preparazione degli acidi carbossilici. Li esamineremo e apprenderemo due ulteriori procedure. Le uniche reazioni degli acidi carbossilici che studieremo in dettaglio in questo capitolo sono la riduzione e la decarbossilazione, sebbene altre due reazioni comuni degli acidi carbossilici, la sostituzione alfa e la sostituzione nucleofila acilica, saranno descritte nei capitoli successivi.

Esamineremo poi la formazione dei nitrili e la loro reattività chimica; la nostra analisi della chimica degli acidi carbossilici e dei nitrili si concluderà con uno sguardo agli spettri infrarossi e NMR di questi composti, con particolare attenzione alla caratterizzazione degli acidi carbossilici.

20.0: Introduzione agli acidi carbossilici

Gli acidi carbossilici sono noti da sempre. È probabile che gli uomini preistorici producessero acido acetico quando le loro reazioni di fermentazione fallirono e producevano aceto al posto del vino. I Sumeri (2900-1800 a.C.) usavano l'aceto come condimento, conservante, antibiotico e detergente. L'aceto contiene dal 4 al 5% di acido acetico. L'acido acetico conferisce all'aceto il suo sapore aspro e l'odore pungente e può avere lo stesso effetto sul vino. L'acido acetico, CH3COOH , è un esempio della classe di composti chiamati acidi carbossilici , ciascuno dei quali contiene uno o più gruppi carbossilici, COOH. La formula generale di un acido carbossilico è RCOOH

etanolo

Altri acidi

• ACIDO CITRICO: fu scoperto da un alchimista islamico, Jabir Ibn Hayyan (noto anche come Geber), nell'VIII secolo , e l'acido citrico cristallino fu isolato per la prima volta dal succo di limone nel 1784 dal chimico svedese Carl Wilhelm Scheele. Gli studiosi medievali in Europa sapevano che il sapore fresco e aspro degli agrumi era dovuto all'acido citrico.

  

  acido citrico

• ACIDO FORMICO:I naturalisti del XVII secolo sapevano che il dolore provocato dal morso di una formica rossa era dovuto a un acido organico che la formica iniettava nella ferita. L'acido formico (il nome deriva dal latino formica , che significa "formica") è presente nelle formiche e nelle api ed è responsabile del bruciore causato dai loro morsi e punture.
• ACIDO BUTIRRICO:un componente del burro rancido e del formaggio Limburger, ha un odore sgradevole.
• ACIDO ADIPICO: è un esempio di acido dicarbossilico – ha due gruppi funzionali – ed è usato per produrre nylon.

• 

  acidi carbossilici

Acidi carbossilici naturali

Gli acidi carbossilici sono ampiamente diffusi in natura, spesso combinati con altri gruppi funzionali. Gli acidi alchilcarbossilici semplici, composti da quattro a dieci atomi di carbonio,sono liquidi o solidi a basso punto di fusione che hanno odori molto sgradevoli. Gli acidi grassi sono componenti importanti delle biomolecole conosciute come lipidi, in particolare grassi e oli. Come mostrato nella tabella seguente, questi acidi carbossilici a catena lunga sono solitamente indicati con i loro nomi comuni, che nella maggior parte dei casi riflettono la loro origine. Una frase mnemonica per gli acidi grassi naturali da C10 a C20 caprico, laurico, miristico, palmitico, stearico e arachidico è: "Curly, Larry & Moe Perform Silly Antics" (si noti che i nomi dei tre compari sono in ordine alfabetico).

Tabella 17.4.1: Acidi grassi saturi comuni

Formula	Nome comune	Punto di fusione
CH 3 (CH 2 ) 10 CO 2 H	acido laurico	45 °C
CH 3 (CH 2 ) 12 CO 2 H	acido miristico	55 °C
CH 3 (CH 2 ) 14 CO 2 H	acido palmitico	63 °C
CH 3 (CH 2 ) 16 CO 2 H	acido stearico	69 °C
CH 3 (CH 2 ) 18 CO 2 H	acido arachidico	76 °C

È interessante notare che le molecole della maggior parte degli acidi grassi naturali hanno un numero pari di atomi di carbonio . Poiché la natura produce questi acidi a catena lunga legando tra loro unità di acetato, non sorprende che gli atomi di carbonio che compongono i prodotti naturali siano multipli di due. Composti analoghi composti da un numero dispari di atomi di carbonio sono perfettamente stabili e sono stati prodotti sinteticamente. Tutti i doppi legami nei composti insaturi elencati nella tabella hanno stereochimica cis (o Z).

Tabella 17.4.2: Acidi grassi insaturi comuni

Formula	Nome comune	Punto di fusione
CH3 ( CH2)5CH = CH(CH2)7CO2H	acido palmitoleico	0 °C
CH3 ( CH2 )7CH = CH(CH2)7CO2H	acido oleico	13 °C
CH3 ( CH2 )4CH = CHCH2 CH = CH (CH2)7CO2H	acido linoleico	-5 ºC
CH3CH2CH = CHCH2CH= CHCH2CH =CH(CH2 )7 CO2H	acido linolenico	-11 °C
CH3 (CH2)4CH=CH CH2)4(CH2 )2CO2H	acido arachidonico	-49 ºC

Le seguenti formule sono esempi di altri acidi carbossilici naturali. Le strutture molecolari variano da semplici a complesse, spesso incorporano una varietà di altri gruppi funzionali e molte sono chirali.

Acidi carbossilici naturali

Derivati ​​degli acidi carbossilici

Altre combinazioni di gruppi funzionali con il gruppo carbonilico possono essere preparate a partire da acidi carbossilici e sono solitamente trattate come derivati ​​correlati. La chimica alla base della conversione degli acidi carbossilici in derivati ​​degli acidi carbossilici sarà discussa nel prossimo capitolo. Cinque classi comuni di questi derivati ​​degli acidi carbossilici sono elencate nella tabella seguente. Sebbene i nitrili non abbiano un gruppo carbonilico, sono inclusi qui perché gli atomi di carbonio funzionali hanno tutti lo stesso stato di ossidazione. La riga superiore mostra la formula generale per ciascuna classe e la riga inferiore fornisce un esempio specifico per ciascuna. Come nel caso delle ammine, le ammidi sono classificate come 1º, 2º o 3º, a seconda del numero di gruppi alchilici legati all'azoto.

Derivati acidi carbossilici

20.1: Denominazione degli acidi carbossilici e dei nitrili

Acidi carbossilici, RCO 2 H

Quando si studiano gli acidi carbossilici, è importante comprendere come vengono nominati secondo le regole IUPAC, ma anche conoscere i loro nomi comuni più diffusi. Secondo la nomenclatura IUPAC, gli acidi carbossilici si identificano partendo dal nome dell’alcano corrispondente alla catena principale, alla quale si sostituisce la desinenza -e con -oico, preceduta dalla parola "acido". Per esempio, un composto con due atomi di carbonio e un gruppo –COOH viene chiamato acido etanoico (derivato da “etano”).

Una caratteristica fondamentale degli acidi carbossilici è che il gruppo carbossilico si trova sempre all’estremità della catena carboniosa. Di conseguenza, il suo carbonio è sempre numerato come carbonio 1, e proprio per questo motivo non è necessario specificarne la posizione nel nome, poiché è implicita.

Oltre alla nomenclatura ufficiale, molti acidi carbossilici sono noti anche con nomi comuni, spesso legati alla fonte naturale da cui furono originariamente isolati. Ad esempio, l’acido formico prende il nome dalle formiche, da cui fu estratto per la prima volta; l’acido acetico deriva dal latino “acetum” (aceto), mentre l’acido butirrico prende il nome dal burro rancido.

In ambito tradizionale, invece di numerare i carboni, si usano spesso lettere greche per indicare la posizione relativa degli atomi rispetto al gruppo carbossilico. In questo sistema, il carbonio immediatamente successivo al gruppo –COOH viene chiamato α (alfa), il seguente β (beta), poi γ (gamma) e così via. Questo tipo di nomenclatura è particolarmente utile per descrivere la struttura o le reazioni in ambito biochimico o farmacologico.

In sintesi, conoscere sia la nomenclatura IUPAC sia quella tradizionale, con le lettere greche, è fondamentale per riconoscere e comunicare correttamente le strutture degli acidi carbossilici, sia nel contesto accademico che nella pratica scientifica.

Formula	Nome comune	Fonte	Nome IUPAC	Punto di fusione	Punto di ebollizione
HCO2H	acido formico	formiche (L. formica)	acido metanoico	8,4 °C	101 °C
CH3CO2H	acido acetico	aceto (L. acetum)	acido etanoico	16,6 °C	118 °C
CH3CH2CO2H	acido propionico	latte (greco: protus prion)	acido propanoico	-20,8 °C	141 °C
CH3(CH2)2CO2H	acido butirrico	burro (L. butyrum)	acido butanoico	-5,5 °C	164 °C
CH3(CH2)3CO2H	acido valerico	radice di valeriana	acido pentanoico	-34,5 °C	186 °C
CH3(CH2)4CO2H	acido caproico	capre (L. cappero)	acido esanoico	-4,0 °C	205 °C
CH3(CH2)5CO2H	acido enantico	viti (greco oenanthe)	acido eptanoico	-7,5 ºC	223 °C
CH3(CH2)6CO2H	acido caprilico	capre (L. cappero)	acido ottanoico	16,3 °C	239 °C
CH3(CH2)7CO2H	acido pelargonico	pelargonium (un'erba)	acido nonanoico	12,0 °C	253 °C
CH3(CH2)8CO2H	acido caprico	capre (L. cappero)	acido decanoico	31,0 °C	219 °C

Denominazione dei gruppi carbossilici aggiunti ad un anello

Quando un gruppo carbossilico (–COOH) è legato a un anello ciclico, il nome del composto si forma aggiungendo il suffisso "-acido carbossilico" al nome dell’anello. In questo caso, il carbonio dell’anello a cui è attaccato il gruppo carbossilico viene considerato come carbonio numero 1, e la numerazione continua lungo l’anello in modo da assegnare i numeri più bassi ai sostituenti, se presenti.

Un caso particolare è quello in cui il gruppo carbossilico è legato direttamente a un anello benzenico. In questo caso, il composto prende il nome di acido benzoico (formula: C₆H₅COOH), ed è considerato il composto aromatico più semplice della famiglia degli acidi carbossilici.

Denominazione dei carbossilati

I sali degli acidi carbossilici vengono nominati indicando prima il nome del catione (come sodio, potassio, calcio, ecc.) e poi il nome dell’anione, cioè della parte derivata dall’acido carbossilico. Per formare il nome dell’anione, si sostituisce la desinenza “-ico” dell’acido con “-ato”.

Questa regola vale sia per la nomenclatura IUPAC sia per quella tradizionale (o comune).

Esempi:

• Acido etanoico → etanoato di sodio
• Acido acetico (nome comune) → acetato di sodio
• Acido butanoico → butanoato di potassio

Denominazione degli acidi carbossilici che contengono altri gruppi funzionali

Gli acidi carbossilici ricevono la massima priorità nella nomenclatura IUPAC. Questo significa che, quando si assegna la numerazione alla catena principale, il gruppo carbossilico deve ricevere la posizione più bassa possibile, e il nome della molecola termina con il suffisso appropriato (ad esempio, -oico).

Nel caso in cui una molecola contenga sia un acido carbossilico sia un gruppo alcolico (–OH), quest’ultimo viene considerato un sostituente e viene indicato con il nome "idrossi" (anziché "ossidrilico"). Da notare che nella pratica la “l” di "ossidrile" viene generalmente omessa, risultando in "idrossi".

Se invece nella molecola sono presenti sia un gruppo carbossilico sia uno o più gruppi carbonilici (come aldeidi o chetoni), questi ultimi vengono indicati con il prefisso "oxo-", poiché il gruppo –COOH ha comunque la priorità.

Nel caso di molecole contenenti sia un gruppo carbossilico sia un gruppo amminico (–NH₂), quest’ultimo viene trattato come un sostituente e indicato con il prefisso "ammino-".

Quando gli acidi carbossilici sono presenti in molecole contenenti anche un alchene (cioè un doppio legame carbonio-carbonio), si segue questo schema di nomenclatura:

• Si indica la posizione del doppio legame;
• Si utilizza il nome della catena principale con la desinenza modificata da -ano a -eno;
• Si aggiunge il suffisso “-enoico” per indicare la presenza sia del doppio legame che del gruppo carbossilico.

Poiché il gruppo carbossilico ha la priorità, la numerazione della catena parte sempre da esso, per assegnargli la posizione più bassa. Inoltre, se necessario, si deve indicare anche la stereochimica del doppio legame, specificando cis/trans oppure E/Z, secondo le regole IUPAC.

Denominazione degli acidi dicarbossilici

Per quanto riguarda gli acidi dicarbossilici, ovvero i composti che contengono due gruppi carbossilici (–COOH), non è necessario indicare i numeri di posizione di questi gruppi. Questo perché si assume che essi siano posti alle due estremità della catena principale, come avviene nella maggior parte dei casi.

Nella nomenclatura IUPAC, il nome della catena principale viene seguito dalla desinenza “-dioico”, preceduta dalla parola "acido", per indicare la presenza di due gruppi –COOH.

Esempio:

• HOOC–CH₂–COOH → acido etandioico (noto anche come acido ossalico)

Denominazione dei nitrili, − C ≡ N

Un nitrile è un composto organico che contiene il gruppo funzionale −C≡N. In letteratura, i termini "nitrile" e "ciano-" sono spesso usati in modo intercambiabile per indicare questo gruppo. In passato, i nitrili erano noti anche come cianuri. Il nitrile organico più semplice è etanenitrile (CH₃CN), il cui nome comune è metilcianuro o acetonitrile.

I nitrili a catena aperta si denominano aggiungendo il suffisso “-nitrile” al nome dell’alcano corrispondente. È importante ricordare che il carbonio del gruppo nitrile fa parte della catena principale, e deve quindi essere incluso nel conteggio degli atomi di carbonio. Per esempio, CH₃CN contiene due atomi di carbonio (uno del gruppo metile e uno del nitrile), quindi il nome corretto è etanenitrile. Poiché il gruppo nitrile si trova all’estremità della catena, gli viene assegnata la posizione 1, ma non è necessario indicarla esplicitamente nel nome.

Quando un nitrile è il gruppo funzionale a priorità più alta legato a un cicloalcano, il nome del cicloalcano viene seguito dal termine “-carbonitrile”. In questo caso, l'atomo dell’anello a cui è legato il nitrile è numerato come carbonio 1, e non è necessario indicare la posizione del gruppo nitrile.

I nitrili possono anche essere nominati in base ai nomi comuni degli acidi carbossilici corrispondenti, sostituendo la desinenza “-ico” o “-oico” con “-onitrile”. Anche in questo caso, il carbonio del gruppo nitrile viene considerato come C1, ma non viene indicato esplicitamente nel nome.

Infine, quando una molecola contiene sia un acido carbossilico sia un gruppo nitrilico, il gruppo nitrile non ha priorità e viene considerato un sostituente. In questo contesto, è indicato con il prefisso "ciano-". È importante notare che, in questi casi, il carbonio del gruppo ciano non viene incluso nella numerazione della catena principale.

20.2: Struttura e proprietà degli acidi carbossilici

Questa parte di capitolo illustra le proprietà e i comportamenti degli acidi carbossilici, evidenziandone la geometria molecolare, l'acidità e le proprietà fisiche. Gli acidi carbossilici presentano un gruppo carbossilico che influenza la loro acidità, rendendoli più acidi degli alcoli grazie alla stabilizzazione per risonanza. Il documento illustra anche i loro punti di ebollizione più elevati, dovuti ai legami a idrogeno, e ne delinea la solubilità in acqua, che diminuisce con l'aumentare della lunghezza della catena carboniosa.

Struttura del gruppo acido carbossilico

Gli acidi carbossilici sono composti organici che incorporano un gruppo funzionale carbossilico, CO₂H. Il nome carbossilico deriva dal fatto che un gruppo carbonilico e un gruppo ossidrilico sono legati allo stesso atomo di carbonio.

Il carbonio e l'ossigeno nel carbonile sono entrambi ibridati sp², il che conferisce all'acido carbossilico una forma planare trigonale (attorno al carbonio carbonilico), con angoli di legame di circa 120°. Esiste una struttura di risonanza in cui una delle coppie solitarie dell'ossigeno ossidrilico (OH) è coniugata con il sistema di legami π del gruppo carbonilico. La coniugazione può essere rappresentata dalla struttura di risonanza mostrata di seguito, che mantiene tutti gli atomi dell'acido carbossilico in una disposizione complanare.

Gli effetti della coniugazione in un acido carbossilico sono evidenti confrontando le mappe di potenziale elettrostatico dell'etanolo e dell'acido acetico. La coniugazione crea una maggiore polarizzazione del legame OH nell'acido acetico, come mostrato dal suo colore blu più scuro, che a sua volta determina una maggiore acidità negli acidi carbossilici.

Etanolo

Acidità degli acidi carbossilici

Gli acidi carbossilici sono così chiamati perché tendono ad essere più acidi rispetto ad altri gruppi funzionali in chimica organica. In soluzioni acquose diluite, si comportano come acidi di Brønsted-Lowry e si dissociano parzialmente per produrre il corrispondente ione carbossilato e idronio (H₂O₂)

L'entità di questa dissociazione è descritta dal K_a valore dell'acido carbossilico. In una soluzione 0,1 M di acido acetico (Ka = 1,75 ×10^-5 a 25 °C) solo circa lo 0,1% delle molecole è dissociato.

K_eq=K_a =[RCOO⁻][H₃O⁺] / [RCOOH] =1.75×10⁻⁵

con pK_a=−log K_a

il pK_a di alcuni tipici acidi carbossilici sono elencati nella Tabella 20.2.1. I fattori che influenzano l'acidità dei diversi acidi carbossilici saranno discussi nella prossima sezione di questo testo.

Tabella 20.2.1: Acidità degli acidi carbossilici di esempio

Composto	Ka	pKa
F3CCO2H	0,59	0,23
Cl3CCO2H	0,22	0,66
p-O2NC6H4CO2H	3,39 X 10-4	3.47
HCO2H	1,78 X 10-4	3,75
C6H5CO2H	6,31 X 10-5	4.20
p-CH3OC6H4CO2H	3,55 X 10-5	4.45
CH3CO2H	1,75 X 10-5	4.76
CH3CH2CH2CO2H	1,51 X 10-5	4.82

L'acidità di acidi carbossilici avviene, in parte, grazie alla stabilizzazione per risonanza del carbossilato base coniugata. Un esempio classico confronta l'acidità relativa di etanolo e acido acetico, ma le conclusioni a cui giungiamo saranno ugualmente valide per tutti i gruppi alcolici e carbossilici. Nonostante siano entrambi acidi ossigenati, il pK è volte più acido dell'etanolo. In entrambe le specie, la carica negativa sulla base coniugata è trattenuta dall'ossigeno, quindi l'elettronegatività non spiega la differenza di acidità.

Bilancio atanolo

Per l'acido acetico, tuttavia, c'è una differenza fondamentale: si può disegnare un contributo di risonanza in cui la carica negativa è localizzata sul secondo ossigeno del gruppo. le due forme di risonanza per la base coniugata hanno la stessa energia, consentendo alla carica negativa sullo ione acetato di essere equamente condivisa tra i due ossigeni. Nell'anione etossido, al contrario, la carica negativa è "bloccata" sul singolo ossigeno. Questa stabilizzazione porta a un marcato aumento della stabilità dell'anione acetato, come illustrato dal diagramma energetico mostrato di seguito. L'aumentata stabilizzazione dell'anione acetato base coniugata favorisce l'acidità dell'acido acetico.

acetic acid and ethanol

la delocalizzazione di carica per risonanza ha un effetto molto potente sulla reattività delle molecole organiche, sufficiente a spiegare la differenza di oltre 11 pK tra le costanti di acidità delle due molecole). L'anione acetato è molto più stabile dell'anione etossido, tutto a causa degli effetti della risonanza delocalizzazione.

Gli studi cristallografici a raggi X forniscono prove sperimentali dell'anione acetato ibrido di risonanza. Entrambi i legami CO nell'acetato sono 126 pm, che è all'incirca la media di C=O doppio legame (123 pm) e il CO legame singolo (132 pm) di acido acetico. Si ritiene che entrambi i legami CO nell'anione acetato abbiano un ordine di legame di 1 1/2. La carica negativa è equamente distribuita tra i due ossigeni, conferendo a ciascuno una carica di -1/2.

Risonanza

Strutture di risonanza e ibrido di risonanza di ione acetato.

Proprietà fisiche di alcuni acidi carbossilici

Gli acidi carbossilici tendono ad avere punti di ebollizione più alti rispetto a eteri, alcoli, aldeidi o chetoni con un peso molecolare simile. Ad esempio, l'acido acetico e l'etanolo hanno punti di ebollizione rispettivamente di 117,9 °C, nonostante entrambi contengano due atomi di carbonio. Poiché acidi carbossilici e alcoli contengono un legame OH e sono fortemente associati da forza intermolecolare di legame idrogeno. La differenza è che per gli acidi carbossilici, due molecole di un acido carbossilico formano due legami idrogeno tra loro per creare un dimero ciclico (coppia di molecole). Due molecole di alcol possono formare solo un legame idrogeno tra loro, quindi acidi carbossilici hanno più forti forze intermolecolari e punti di ebollizione più elevati rispetto ai corrispondenti alcoli.

Acido carbossilico intermolecolare

Tabella 20.2.2: Legami idrogeno intermolecolari negli acidi carbossilici

Formula	Nome comune	Fonte	Nome IUPAC	Punto di fusione	Punto di ebollizione
HCO2H	acido formico	formiche (L. formica)	acido metanoico	8,4 °C	101 °C
CH3CO2H	acido acetico	aceto (L. acetum)	acido etanoico	16,6 °C	118 °C
CH3CH2CO2H	acido propionico	latte (greco: protus prion)	acido propanoico	-20,8 °C	141 °C
CH3(CH2)2CO2H	acido butirrico	burro (L. butyrum)	acido butanoico	-5,5 °C	164 °C
CH3(CH2)3CO2H	acido valerico	radice di valeriana	acido pentanoico	-34,5 °C	186 °C
CH3(CH2)4CO2H	acido caproico	capre (L. caper)	acido esanoico	-4,0 °C	205 °C
CH3(CH2)5CO2H	acido enantico	viti (greco oenanthe)	acido eptanoico	-7,5 ºC	223 °C
CH3(CH2)6CO2H	acido caprilico	capre (L. caper)	acido ottanoico	16,3 °C	239 °C
CH3(CH2)7CO2H	acido pelargonico	pelargonium (un'erba)	acido nonanoico	12,0 °C	253 °C
CH3(CH2)8CO2H	acido caprico	capre (L. caper)	acido decanoico	31,0 °C	219 °C

Solubilità in acqua degli acidi carbossilici

La capacità di formare legami a idrogeno conferisce agli acidi carbossilici con bassi pesi molecolari un certo grado di solubilità in acqua. gli acidi carbossilici con sei o più atomi di carbonio tendono ad essere solo leggermente solubili in acqua. Tuttavia, la conversione nel corrispondente anione carbossilato tende ad aumentare enormemente la solubilità in acqua a causa della creazione di una forza intermolecolare ione-dipolo. Tipicamente si utilizza una base forte per deprotonare un acido carbossilico e portare a termine questa reazione, come mostrato di seguito.

Solubilità dell'acqua

Questa proprietà degli acidi carbossilici consente la purificazione di molti acidi carbossilici mediante una tecnica chiamata estrazione acido/base. La figura seguente mostra come un acido carbossilico (acido benzoico) possa essere facilmente separato da composti non acidi e insolubili in acqua (cicloesanone) utilizzando un'estrazione acido/base. Innanzitutto, i due composti vengono sciolti in un solvente organico immiscibile con acqua (etere). Successivamente, viene aggiunta una soluzione acquosa basica (5% NaOH) e si formano due strati liquidi. Mescolando gli strati, l'acido benzoico reagisce con la soluzione basica per formare benzoato di sodio. Poiché il benzoato di sodio è solubile in acqua, viene estratto nello strato acquoso, mentre il cicloesanone non acido rimane nello strato organico. I due strati possono essere separati utilizzando un imbuto separatore, rimuovendo efficacemente il cicloesanone. Lo strato acquoso può quindi essere acidificato con un acido forte, provocando la protonatura del benzoato di sodio, riformando l'acido benzoico. Poiché l'acido benzoico è insolubile in acqua, formerà un precipitato che può essere facilmente filtrato.

solubilità acqua in acidi carbossilici

Esercizio

Utilizzare la chimica acido-base e le differenze di solubilità in acqua per separare l'1-ottanolo dall'acido ottanoico utilizzando le seguenti soluzioni: 1 M NaOH, etere e 6 M HCl e qualsiasi attrezzatura di laboratorio.

Risposta

Soluzione es 20.2.1

Esercizio

Quale percentuale di acido propanoico (CH3CH2COOH ) è dissociata nella sua base coniugata in una soluzione acquosa 0,20 M? Ka = 1,32 x 10⁻⁵

Risposta

Dall'espressione dell'equilibrio acido otteniamo che: [CH₃CH₂COO⁻][H 3 O⁺]/[CH₃CH₂COOH] = Ka = 1,32 x 10⁻⁵

[X][X]/[0,20 M - X] = 1,32 x 10^-5

Supponiamo che X sia piccolo rispetto a 0,20 M [X] 2 /[0,20 M] = 1,32 x 10^-5

X = [CH₃CH₂COO⁻] = 1,62 x 10^⁻3 M

[CH₃CH₂COO⁻] / [CH₃CH₂COOH] X 100 = %Dissociazione 1,62 x 10^⁻3 M / 0,20 MX 100 = 0,812%

20.3: Acidi biologici e l'equazione di Henderson-Hasselbalch

Questa sezione discute la dissociazione degli acidi carbossilici nelle cellule viventi e nelle soluzioni tamponate, sottolineando la relazione tra livelli di dissociazione, pH e pKa. Utilizzando l'equazione di Henderson-Hasselbalch, è possibile calcolare le percentuali di acidi dissociati e non dissociati. A pH fisiologico (circa 7,3), gli acidi carbossilici si presentano principalmente nella loro forma deprotonata, pertanto vengono spesso indicati con i loro nomi anionici, come acetato anziché acido acetico.

Acidi carbossilici in soluzioni tamponate

A causa della natura acida degli acidi carbossilici, il loro livello di dissociazione è direttamente correlato al pH della soluzione. In condizioni acide (pH basso), gli acidi carbossilici sono quasi completamente indissociati ed esistono principalmente nella loro forma protonata (RCOOH). In condizioni basiche (pH elevato), gli acidi carbossilici si dissociano quasi completamente nella loro forma carbossilata deprotonata (RCOO⁻). Poiché l'ambiente all'interno di una cellula vivente è un tampone acquoso con un pH quasi neutro = 7,3 (a volte indicato come pH fisiologico), in quale forma esistono gli acidi carbossilici? Una parte importante per rispondere a questa domanda risiede nell'equazione di Henderson-Hasselbalch:

pH= pK_un+ log([concentrazione della base coniugata] / [concentrazione di acido debole])

Questa equazione mostra che la quantità di dissociazione in un acido carbossilico è correlata al pH della soluzione e al pK_a dell'acido. In particolare, l'equazione di Henderson-Hasselbalch mostra che quando la concentrazione di un acido carbossilico è uguale alla concentrazione del carbossilato, il pH della soluzione è uguale al pK_a dell'acido . Inoltre, l'equazione di Henderson-Hasselbalch consente di calcolare il pH della soluzione quando sono noti il ​​pK_a dell'acido e le concentrazioni dell'acido carbossilico e del carbossilato.

Esempio

Qual è il pH di una soluzione tampone acquosa composta da 30 mM di acido acetico e 40 mM di acetato di sodio? Il pK_a dell'acido acetico è 4,8.

Soluzione

Questa è un'applicazione diretta dell'equazione di Henderson-Hasselbalch: pH= pK_un+ log([concentrazione della base coniugata] / [concentrazione di acido debole])

Il rapporto tra base e acido è 40/30, ovvero 1,33. Pertanto, sostituendo questi valori e il pK_un risultato in

pH= 4,8 + log(40/30)= 4,8 + log(1.33)= 4,8 + 0,125= 4,9

L'equazione di Henderson-Hasselbalch è particolarmente utile per determinare lo stato di protonazione di diversi gruppi funzionali di biomolecole in condizioni di pH fisiologico. Questo viene fatto partendo dal presupposto che la concentrazione della biomolecola sia piccola rispetto alla concentrazione dei componenti del tampone. (La composizione effettiva di un tampone fisiologico è complessa, ma si basa principalmente sugli acidi fosforico e carbonico).

L'acido aspartico è un amminoacido con un gruppo funzionale di tipo acido carbossilico come parte della sua catena laterale. Quando l'acido aspartico costituisce un residuo amminoacidico di una proteina in una cellula umana, la sua catena laterale è a pieno contatto con il tampone fisiologico. In quale stato si trova il gruppo funzionale della catena laterale: nello stato protonato (un acido carbossilico) o nello stato deprotonato (uno ione carbossilato)?

Utilizzando il pH del tampone di 7,3 e una stima approssimativa di pK_a = 5 per la catena laterale dell'acido carbossilico, scopriamo che il rapporto tra carbossilato e acido carbossilico è di circa 200 a 1. L'acido carbossilico è quasi completamente ionizzato rispetto al carbossilato all'interno della cellula. Questo risultato si estende a tutti gli altri gruppi carbossilici presenti nelle biomolecole naturali o nelle molecole dei farmaci. Nell'ambiente fisiologico, gli acidi carbossilici sono quasi completamente deprotonati. Infatti, gli acidi carbossilici cellulari sono spesso indicati con il nome del loro anione. Quindi, anziché acido piruvico, acido acetico o acido lattico, vengono chiamati piruvato, acetato o lattato.

Utilizzando lo stesso processo, l'equazione di Henderson-Hasselbalch (Equazione) può essere utilizzato anche per determinare lo stato di protonazione degli acidi carbossilici in soluzioni tamponate ad altri livelli di pH. pH= pK_un+ log([carbossilato] / [acido carbossilico])

7.3= 5 + log([carbossilato] / [acido carbossilico])

2.3= log([carbossilato] / [acido carbossilico])

199= [carbossilato] / [acido carbossilico]

Pertanto, a pH fisiologico, l'anione carbossilato si trova a una concentrazione 199 volte superiore a quella dell'acido carbossilico protonato. Naturalmente, una variazione del pH altera questo rapporto.

Esercizio

Qual è il rapporto tra ione acetato e acido acetico neutro quando una piccola quantità di acido acetico (pKa = 4,8) viene disciolta in un tampone a pH=2,8? pH=3,8? pH=4,8? pH=5,8? pH=6,8?

Risposta

Utilizziamo l'equazione di Henderson-Hasselbalch (Equazione) e lascia che il rapporto base/acido sia.

• pH=2,8 2,8 = 4,8 + logX x = 0,01 a 1
• pH 3,8, il rapporto è 0,10 a 1
• pH 4,8, il rapporto è 1,0 a
• pH 5,8, il rapporto è 10 a 1
• pH 6,8, il rapporto è 100 a 1

20.4: Effetti dei sostituenti sull'acidità

Questa pagina discute gli effetti dei sostituenti sull'acidità degli acidi carbossilici e benzoici sostituiti. Evidenzia l'effetto induttivo, in cui i gruppi elettro-attrattori come il fluoro aumentano l'acidità stabilizzando l'anione carbossilato. I gruppi elettro-donatori hanno l'effetto opposto. La pagina tratta anche l'effetto orto negli acidi benzoici, che influenza l'acidità indipendentemente dal tipo di sostituente, e fornisce esempi ed esercizi relativi all'acidità influenzata da diversi sostituenti.

L'effetto induttivo

Come visto nella Sezione 20.2 , l'acidità degli acidi carbossilici può variare notevolmente. Dalla tabella della Sezione 20.2, si evince che l'acido trifluoroacetico (K_a = 0,59) è quasi 60.000 volte più acido dell'acido butanoico (K_a = 1,51 x 10-5 ) . Queste ampie differenze di acidità possono essere spiegate quasi esclusivamente dall'effetto induttivo dei sostituenti legati agli acidi carbossilici.

L' effetto induttivo è un effetto, osservato sperimentalmente, della trasmissione di carica attraverso una catena di atomi in una molecola, che determina la formazione di un dipolo permanente in un legame. In un gruppo di acidi carbossilici, la presenza di alogeni (come il fluoro) sui carboni adiacenti aumenta l'acidità del gruppo stabilizzando la base coniugata carbossilata.

Ritiro degli effetti induttivi

Un atomo di fluoro è più elettronegativo di un atomo di idrogeno, e quindi è in grado di "indurre", o "tirare", la densità elettronica dei legami covalenti verso di sé. Nell'anione fluoroacetato, gli elettroni nel legame covalente CF vengono attratti verso il fluoro, conferendo al carbonio una parziale carica positiva. Il carbonio, caricato positivamente, a sua volta, sottrae densità elettronica all'anione carbossilato, disperdendone la carica e creando un effetto stabilizzante. La stabilizzazione dell'anione carbossilato aumenta l'acidità del corrispondente acido carbossilico. In questo contesto, il sostituente fluoro agisce come gruppo elettro-attrattore .

Un effetto simile si osserva quando altri gruppi elettro-attrattori vengono legati a -CH₂CO₂H. Man mano che il potere del gruppo elettro-attrattore aumenta, si verifica un corrispondente calo del pK_a dell'acido carbossilico.

La presenza di molteplici gruppi elettro-attrattori amplifica l'effetto induttivo e continua ad aumentare l'acidità dell'acido carbossilico. L'acido dicloroacetico è un acido più forte dell'acido cloroacetico, e l'acido tricloroacetico è ancora più forte.

Gli effetti induttivi del cloro sono chiaramente visibili osservando le mappe del potenziale elettrostatico dell'acido acetico (sinistra) e dell'acido tricloroacetico (destra). Il legame OH nell'acido tricloroacetico è altamente polarizzato, come mostrato dal colore blu scuro, che lo rende un acido molto più forte dell'acido acetico.

Poiché gli effetti induttivi non vengono trasmessi efficacemente attraverso legami covalenti, l'effetto di rafforzamento dell'acido diminuisce rapidamente all'aumentare del numero di legami sigma tra l'acido carbossilico e il gruppo elettro-attrattore. Una distanza di tre legami sigma elimina quasi completamente l'effetto induttivo del cloro nell'acido 4-clorobutanoico, conferendogli un valore di pK_a simile a quello dell'acido butanoico non sostituito.

Donare effetti induttivi

I gruppi alchilici (idrocarburi) sono elettro-donatori induttivi. In questo caso, l'effetto induttivo spinge la densità elettronica sull'anione carbossilato, producendo un effetto destabilizzante, che riduce l'acidità dell'acido carbossilico.

L'allungamento della catena alchilica di un acido carbossilico può aumentare questo effetto induttivo, ma non diminuisce ulteriormente l'acidità una volta che la catena è lunga circa tre atomi di carbonio.

L'acidità degli acidi benzoici sostituiti

Sono state condotte ricerche approfondite sull'acidità degli acidi benzoici sostituiti. L'acido benzoico stesso è un acido leggermente più forte dell'acido acetico. Il gruppo carbossilico dell'acido benzoico è legato a un carbonio ibridato sp2 che è più elettronegativo e attrattore di elettroni rispetto al carbonio ibridato sp3 legato al gruppo carbossilico dell'acido acetico. Nella Sezione 2.9 si è discusso del fatto che il carbonio diventa più elettro-attrattore all'aumentare del carattere s dei suoi orbitali ibridi. Lo stesso effetto si osserva nell'acido acrilico, che è anche più acido dell'acido acetico.

Nella Sezione 16.4 è stato discusso come i sostituenti abbiano un effetto significativo sulla densità elettronica di un anello aromatico e sulla velocità delle sostituzioni elettrofile aromatiche. I sostituenti elettro-donatori aumentano la densità elettronica dell'anello aromatico, attivandolo e aumentando la velocità delle sostituzioni elettrofile. I gruppi elettro-attrattori diminuiscono la densità elettronica, disattivando l'anello aromatico e riducendo la velocità delle sostituzioni elettrofile.

Analogamente, i sostituenti influenzano l'acidità degli acidi benzoici. Gli acidi benzoici con sostituenti disattivanti, come un gruppo nitro (-NO₂), in posizione meta o para tendono ad essere più acidi. I sostituenti disattivanti riducono la densità elettronica, stabilizzano la carica negativa dell'anione carbossilato e aumentano l'acidità dell'acido carbossilico.

L'effetto opposto si verifica con i sostituenti elettro-donatori. I sostituenti elettro-donatori in posizione meta o para destabilizzano l'anione carbossilato, rendendo l'acido benzoico meno acido.

Uno sguardo più approfondito agli effetti dei sostituenti elettro-attrattori e elettro-donatori in posizione meta o para può essere osservato nei valori di pK_a di vari acidi benzoici, come mostrato nella tabella seguente. Si noti l'andamento nella tabella seguente, dove i sostituenti elettro-donatori (X) in posizione meta o para portano ad acidi più deboli, mentre quelli con più sostituenti elettro-attrattori generano acidi più forti.

X	pKa -Para	pKa -Meta	Tipo di sostituente
-NH2	4.8	4.7	Donatore	acido forte
-OH	4.6	4.1	Donatore
-OCH3	4.50	4.1	Donatore
-CH3	4.4	4.3	Donatore
-H	4.20	4.20
-Cl	4.00	3.8	Prelevatore
-Br	4.0	3.8	Prelevatore
-NO2	3.4	3.5	Prelevatore	acido debole

L' effetto orto

Quasi tutti i sostituenti orto aumentano la forza acida di un acido benzoico, indipendentemente dal fatto che siano elettro-donatori o elettro-attrattori. Questo è chiamato effetto orto e la sua causa non è completamente compresa. Si ipotizza che sia una combinazione di fattori sia sterici che elettronici. Esistono eccezioni all'effetto orto, come un sostituente amminico che comunque rende l'acido benzoico meno acido.

costanti di dissociazione dell'acido benzoico o -sostituito

X	pKa -Orto	Tipo di sostituente
-NH2	4.7	Donatore	acido forte
-H	4.20
-OCH3	4.1	Donatore
-CH3	3.9	Donatore
-OH	3.0	Donatore
-Cl	2.9	Prelevatore
-Br	2.9	Prelevatore
-NO2	2.2	Prelevatore	acido debole

esercizi

1) Per le seguenti coppie, quale dovrebbe essere l'acido più forte? Spiega la tua risposta.

foto

d) coadiuvante acrilico vs. acido propiolico (immagine)

2) L'acido ossalico è un acido dicarbossilico con due protoni acidi. Il primo protone è molto più acido (pK_a = 1,20) di un tipico acido carbossilico. Tuttavia, il primo protone acido dell'acido eptandioico ha un pK_a molto più vicino a quello di un tipico acido carbossilico. Spiega queste differenze. (immagine)

3) L'acido carbossilico dell'acido 4-formilbenzoico ha un pKa di 3,75. È questa molecola probabilmente più o meno reattiva del benzene nei confronti della sostituzione elettrofila aromatica?

soluzioni

1.a) Si considerino gli effetti induttivi dei sostituenti legati all'acido carbossilico. Il gruppo terz-butile è elettro-donatore , il che dovrebbe ridurre l'acidità dell'acido carbossilico . Il sostituente trimetilammonio è caricato positivamente e può essere un potente sostituente elettro-attrattore . Ciò dovrebbe aumentare l' acidità dell'acido carbossilico. Ci si aspetta che il composto (CH₃)₃NCH₂CO₂H sia un acido più forte di (CH₃)₃CCH₂CO₂H . Le costanti di acidità per questi due composti corrispondono alle previsioni .

1.b) La presenza di un gruppo ossidrilico che attrae gli elettroni in C-2 stabilizza lo ione carbossilato dell'acido lattico attraverso effetti induttivi. Ciò dovrebbe rendere l'acido lattico più acido dell'acido propanoico.

1.c) A causa della presenza di un ossigeno altamente elettronegativo, ci si aspetta che il gruppo carbonilico sia più elettro-attrattore di un doppio legame carbonio-carbonio. Pertanto, l'acido piruvico dovrebbe essere un acido più forte dell'acido acrilico. (immagine acido piruvico e acrilico)

1.d) La principale differenza tra i due composti è l'ibridazione del carbonio legato all'acido carbossilico. Il sostituente alchino ha un carbonio ibridato sp2 che dovrebbe renderlo più elettro-attrattore rispetto al carbonio ibridato sp2 dell'alchene .

2) Con l'acido ossalico, un gruppo carbossilico agisce come un gruppo elettro-attrattore induttivo, aumentando l'acidità dell'altro acido carbossilico. Questo effetto induttivo è rilevante solo se i due gruppi carbossilici sono separati da pochi legami. Nell'acido eptandioico, i gruppi carbossilici sono separati da cinque atomi di carbonio, il che annulla di fatto l'effetto induttivo .

3) L'acido benzoico (pK_a = 4,2) ha un pK_a più elevato ed è più acido dell'acido 4-formilbenzoico (pK_a = 3,75). Ciò significa che il gruppo formilico rimuove elettroni dall'anello aromatico, rendendolo inattivo verso la sostituzione elettrofila aromatica.

20.5: Preparazione degli acidi carbossilici

Gli acidi carbossilici possono essere preparati utilizzando un'ampia varietà di reazioni. Molti derivati ​​degli acidi carbossilici, come esteri, ammidi e anidridi, possono subire idrolisi per formare gli acidi carbossilici originali. I metodi più comuni per la sintesi degli acidi carbossilici possono essere suddivisi in tre gruppi principali.

1. Ossidazioni
2. Carbossilazione dei reagenti di Grignard
3. Idrolisi dei nitrili

Formazione di acidi carbossilici tramite ossidazioni

L'atomo di carbonio di un gruppo carbossilico ha un alto numero di ossidazione . Non sorprende, quindi, che molte delle reazioni chimiche utilizzate per la loro preparazione siano ossidazioni. Tali reazioni sono state discusse nelle sezioni precedenti di questo testo.

Ossidazione di alcoli e aldeidi

L'ossidazione degli alcoli può essere eseguita con una varietà di agenti ossidanti, tra cui il reattivo di Jones (CrO₃ e H₂SO₄), e può portare alla formazione di acidi carbossilici. Tra gli ossidanti comunemente utilizzati c'è anche il permanganato di potassio (KMnO₄). Uno dei principali limiti sintetici delle ossidazioni alcoliche è che gli agenti ossidanti necessari spesso reagiscono con altri gruppi funzionali ossidabili, come aldeidi, alchil-arene e altrialcoli. Poiché gli alcoli sono facilmente disponibili, questa è la reazione ossidativa più comune per la sintesi di acidi carbossilici.

Esercizio 20.5.1

Ossidazione dell’alcol:

Ossidazione del 3-metilbutan-1-olo in acido 3-metilbutanoico

Ossidazione delle aldeidi

In modo simile agli alcoli, anche le aldeidi possono essere convertite in acidi carbossilici utilizzando un'ampia gamma di agenti ossidanti, tra cui permanganato di potassio e il reattivo di Jones.

Ossidazione degli alchil-arene e catene laterali

I carboni primari e secondari direttamente legati a un anello aromatico possono essere convertiti in acidi carbossilici per reazione con forti agenti ossidanti, come il permanganato di potassio e il reattivo di Jones. I carboni terziari legati a un anello aromatico non sono influenzati da queste reazioni. È importante notare che i gruppi alchilici sono orto-para-direttori, mentre, dopo l'ossidazione, l’acido carbossilico formato è un meta-direttore.

Esempio:

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Scissione ossidativa degli alcheni

Gli alcheni possono subire una scissione ossidativa per formare acidi carbossilici reagendo con KMnO₄ in soluzione alcalina calda.

Esempio:

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Carbossilazione dei reagenti di Grignard

In questo metodo, un alogenuro elettrofilo viene trasformato in un reattivo di Grignard fortemente nucleofilo. Il reattivo di Grignard si addiziona al legame C=O dell’anidride carbonica (un elettrofilo) per produrre il sale di un acido carbossilico, chiamato carbossilato di alomagnesio. Questo intermediario viene poi trattato con un acido acquoso forte per formare l’acido carbossilico. La maggior parte degli alogenuri alchilici o arilici può essere utilizzata per questa sintesi. La limitazione principale è che non possono essere presenti gruppi funzionali incompatibili con i reattivi di Grignard, come legami OH, NH, SH o C=O.


Idrolisi dei nitrili

L’idrolisi dei nitrili in acidi carbossilici richiede due passaggi. In primo luogo, un alogenuro alchilico reagisce con un anione cianuro nucleofilo per formare un nitrile come intermediario tramite una reazione S₂. La successiva idrolisi del nitrile avviene riscaldando con una soluzione acquosa acida o basica, utilizzando un meccanismo discusso più avanti in questo capitolo. A causa dei requisiti della reazione S₂, possono essere utilizzati solo alogenuri alchilici primari e secondari. Gli alogenuri alchilici terziari tendono a produrre alcheni attraverso una reazione di eliminazione E₂, mentre gli alogenuri arilici solitamente non reagiscono.


Due fasi di formazione e idrolisi del nitrile

Esempio:


Le aldeidi e i chetoni possono essere convertiti in cianoidrine attraverso l'addizione nucleofila di un anione cianuro al carbonile. Il gruppo -CN della cianoidrina può anche essere idrolizzato per formare un acido alfa-idrossicarbossilico.

Conversione del butan-2-one in acido 2-idrossi-2-metilbutanoico

Esercizio pratico 20.5.1: Scelta di un percorso di sintesi per un acido carbossilico

Finora, questo capitolo ha discusso tre metodi principali per la creazione di un acido carbossilico: l'ossidazione di un alcol primario, la carbossilazione di un reattivo di Grignard e l'idrolisi di un nitrile. Seleziona uno di questi tre metodi per eseguire la seguente trasformazione e spiega brevemente perché gli altri due metodi non avrebbero successo.

• Bromuro di terz-butile → acido 2,2-dimetilpropanoico
• Bromuro di benzile → acido benzoico
• 3-bromo-1-propanolo → acido 4-idrossibutanoico

Soluzione A

Il prodotto contiene un atomo di carbonio in più rispetto al reagente, quindi l'ossidazione di un alcol primario non sarebbe possibile. Inoltre, il reagente contiene un alogenuro terziario, quindi la reazione S₂N₂ non sarebbe efficace. La carbossilazione di un reattivo di Grignard sarebbe il metodo più efficace, poiché consente l'aggiunta di un carbonio, non è influenzata dalla stericità dell'alogenuro terziario e non ci sono gruppi funzionali incompatibili.

Soluzione B

Il prodotto e il reagente hanno lo stesso numero di atomi di carbonio, quindi né la carbossilazione di un reattivo di Grignard né l'idrolisi di un nitrile sarebbero efficaci per questa conversione. Il bromuro di benzile è un alogenuro alchilico primario che può essere facilmente convertito in un alcol primario mediante una reazione S₂ con NaOH. Una volta formato, l'alcol primario può essere convertito in un acido carbossilico tramite ossidazione.

Soluzione C

Il prodotto contiene un atomo di carbonio in più rispetto al reagente, quindi l'ossidazione di un alcol primario non sarebbe un metodo efficace. Inoltre, la carbossilazione di un reattivo di Grignard non sarebbe efficace a causa della presenza di un gruppo funzionale alcolico incompatibile nel reagente. Il reagente contiene un alogeno primario che può essere facilmente convertito in nitrile mediante una reazione S₂ con NaCN. Il nitrile risultante può essere poi convertito in un acido carbossilico tramite idrolisi.

Esercizio 20.5.1

Mostra come le seguenti molecole possono essere utilizzate per sintetizzare l'acido benzoico:

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Risposta

Esercizio 20.5.2

Fornire la struttura del bromuro necessario per ottenere quanto segue utilizzando la carbossilazione di un reattivo di Grignard:

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Risposta

Esercizio 20.5.3

Fornire i possibili reagenti per le seguenti reazioni:

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Ci sono almeno quattro possibili risposte alla domanda A.

Risposta

20.6: Reazioni degli acidi carbossilici

La sezione illustra la capacità di identificare quattro tipi di reazioni che coinvolgono gli acidi carbossilici: 1) Deprotonazione con formazione di sali carbossilici per sostituzione; 2) Sostituzione nucleofila acilica per la creazione di derivati ​​(ad esempio esteri, ammidi); 3) Riduzione con reagenti come LiAlH4; 4) Sostituzione alfa con rimozione del protone alfa dal carbonile. Si suggerisce di rivedere gli appunti di studio correlati e si forniscono esercizi per applicare questi concetti.

Quattro categorie di reazioni degli acidi carbossilici

Le reazioni degli acidi carbossilici sono generalmente classificate in quattro categorie principali:

1. Poiché gli acidi carbossilici vengono facilmente deprotonati, formano prontamente un sale carbossilato che può quindi potenzialmente reagire con un elettrofilo per completare una sostituzione dell'idrogeno idrossilico.
2. Le reazioni di sostituzione nucleofila acilica consentono la sostituzione del gruppo ossidrilico, che porta alla formazione di diversi derivati ​​degli acidi carbossilici (ad esempio alogenuri acidi, esteri, ammidi, tioesteri, anidridi acide, ecc.).
3. Come altri composti carbonilici, gli acidi carbossilici possono essere ridotti mediante reagenti come LiAlH₄ .
4. Sebbene il protone sul carbonio alfa del gruppo carbonilico non sia acido quanto l'idrogeno ossidrilico, può essere rimosso, portando alla sostituzione in posizione alfa.

Lo schema riassume alcune delle reazioni generali a cui sono soggetti gli acidi carbossilici.

Esercizi

Mostra come eseguire la seguenti trasformazioni. Potrebbero essere necessari più passaggi.

(tutte e due le foto)

Soluzioni