Gli acidi carbossilici sono una classe di ossiacidi organici di formula generale è R−COOH che contengono un gruppo carbossilico (−COOH o −CO2H) unito a un residuo R, dove R può rappresentare H o un residuo organico saturo o insaturo, tra cui un alchile, un arile, o anche un eteroarile.
Nomenclatura Il nome dell'acido carbossilico si ottiene dal nome dell'idrocarburo corrispondente preceduto dalla parola acido e sostituendo la lettera finale con la desinenza -oico. La numerazione della catena inizia dal carbonio del gruppo carbossilico. Nel caso sulla catena siano presenti due gruppi carbossilici la desinenza diventa -dioico.
Tuttavia continuano ad essere largamente utilizzati nomi comuni con l'indicazione della posizione di eventuali sostituenti utilizzando le lettere greche (α, β, γ) per indicare il carbonio sostituito iniziando dal carbonio adiacente al gruppo carbossilico. +Alcuni acidi carbossilici alifaticiAtomi di carbonioNome comuneNome IUPACFormula molecolareDove si trova1 Acido formico Acido metanoico HCOOH Pungiglioni degli insetti2 Acido acetico Acido etanoico CH3COOH Aceto3 Acido propionico Acido propanoico CH3CH2COOH Latte4 Acido butirrico Acido butanoico CH3(CH2)2COOH Burro rancido5 Acido valerico Acido pentanoico CH3(CH2)3COOH Valeriana officinalis6 Acido caproico Acido esanoico CH3(CH2)4COOH Latte di capra7Acido enanticoAcido eptanoicoCH3(CH2)5COOHPiante del genere Oenanthe8 Acido caprilico Acido ottanoico CH3(CH2)6COOH Latte di capra9 Acido pelargonico Acido nonanoico CH3(CH2)7COOH Piante del genere Pelargonium10Acido caprinicoAcido decanoicoCH3(CH2)8COOHLatte di capra2Acido ossalicoAcido etandioicoHOOC−COOHPiante del genere Oxalis3Acido malonicoAcido 1,3-propandioicoHOOC−CH2−COOHMela e altri frutti, dal greco malon4Acido succinicoAcido 1,4-butandioicoHOOC−(CH2)2−COOHAmbra, dal latino succinum Esistono inoltre: Classe Descrizione Esempi Acidi bicarbossilici o alcandioici Acidi che contengono 2 gruppi carbossilici acido ossalico, acido malonico, acido succinico, acido glutarico, acido adipico, acido aldarico, acido ftalico, acido azelaico, acido sebacico Acidi tricarbossilici Acidi che contengono 3 gruppi carbossilici acido citrico, acido isocitrico Acidi grassi Acidi monocarbossilici saturi o insaturi con catena lineare di almeno 4 atomi di carbonio acido butirrico, acido oleico, acido palmitico, acido stearico Amminoacidi Acidi mono/dicarbossilici con porzioni amminiche acido glutammico, acido aspartico, GABA Chetoacidi Acidi carbossilici contenenti uno o più gruppi carbonilici. acido acetoacetico, acido piruvico, acido levulinico Idrossiacidi Acidi carbossilici contenenti uno o più gruppi ossidrile. acido glicolico, acido lattico, acido salicilico, acido gentisico
Caratteristiche strutturali e fisiche Nel carbossile e nel carbossilato l'atomo di carbonio e gli atomi di ossigeno sono ibridati sp2 e pertanto questi gruppi sono planari. Gli acidi carbossilici sono molecole polari che formano legami intermolecolari con altre molecole dello stesso composto e con l'acqua, di conseguenza:
se nC ≤ 4 sono completamente solubili in acqua, all'aumentare del numero di atomi di carbonio la solubilità diminuisce fino ad annullarsi; se nC ≤ 8 sono liquidi incolori di odore pungente, mentre se nC è superiore risultano essere solidi quasi inodori a basso punto di fusione; hanno punti di fusione ed ebollizione abbastanza elevati e più alti dei corrispondenti idrocarburi e alcoli.
+Proprietà fisiche degli acidi carbossilici più sempliciCompostoPunto di fusionePunto di ebollizioneAcido metanoico8,4 °C101 °CAcido etanoico16,6 °C118 °CAcido propanoico -20,8 °C141 °CAcido butanoico -5,5 °C164 °CAcido pentanoico -34,5 °C186 °CAcido esanoico -4,0 °C205 °C
Sintesi Esistono due metodi principali per la preparazione degli acidi carbossilici:
ossidazione degli alcoli primari con agenti ossidanti deboli:
RCH2OH \ (alcol 1) \ + CrO3_(aq) -> RCOH \ (aldeide) \ + KMnO4 -> RCO2H \ (acido \ carbossilico)
idrolisi degli esteri in ambiente acido:
R-COOR' + H2O -> R-COOH + R'OH
addizione di anidride carbonica a un reattivo di Grignard:
R-MgX + CO2 -> R-COO'[MgX]^+ + HCl -> RCOOH + Mg^2+
idrolisi dei nitrili in ambiente acido:
R-CN + H2O ->[H^+] R-COOH + NH4^+
Reattività e caratteristiche chimiche Le proprietà chimiche sono essenzialmente determinate dal gruppo carbossilico. Si tratta di acidi deboli (pKa ≈ 10−4 - 10−5) che in soluzione acquosa si dissociano secondo la reazione:
Tale reazione è facilitata da:
l'effetto elettronattrattore dell'ossigeno del gruppo C=O che indebolisce il legame OH la stabilizzazione per risonanza dello ione carbossilato (R-COO^-)
Acidi carbossilici pKaAcido formico (HCOOH) 3,75Acido acetico (CH3COOH) 4,76Acido butirrico (CH3CH2CH2COOH) 4,82 acido 2-idrossietanoico (HOCH2COOH) 3,83 Acido 2-idrossipropanoico (CH3CH(OH)COOH) 3,86Acido cloroacetico (CH2ClCOOH) 2,86Acido dicloroacetico (CHCl2COOH) 1,29Acido tricloroacetico (CCl3COOH) 0,65Acido trifluoroacetico (CF3COOH) 0,23Acido ossalico (HO2CCOOH) 1,27Acido benzoico (C6H5COOH)4.2
Reazioni Le principali reazioni degli acidi carbossilici sono:
la salificazione:
R-COOH + NaOH -> R-COO^- Na^+ + H2O
la sostituzione nucleofila del gruppo -OH:
R-COOH + R'-OH -> R-COOR' + H2O
R-COOH + R'-COOH -> R-COO-CO-R' + H2O
R-COOH + NH3 -> R-CONH2 + H2O
R-COOH + SOCl2 -> R-COCl + H2O
la riduzione in alcoli primari con agenti riducenti forti, ad esempio LiAlH4 o BH3 in tetraidrofurano in ambiente acido:
R-COOH + BH3 ->[H+] ROH
la decarbossilazione con formazione di anidride carbonica e dell'alcano corrispondente con un atomo di carbonio in meno, importante dal punto di vista biochimico nei β-chetoacidi quando sono riscaldati sopra i 100 °C:
CH3COCH2COOH + Q -> CH3COCH3 + CO2 ^
Derivati
Note
Bibliografia
Voci correlate Acido acetico Acido 2,4-diclorofenossiacetico Acido iodoacetico Acido arachico Acido ftalico Acido maleico EDTA
Altri progetti
Collegamenti esterni
Esercizi sulla Nomenclatura degli Acidi Carbossilici, su mnemochimica.it.
Categoria:Classi di composti organici