ACIZII CARBOXILICI

ŞI DERIVAŢII LOR FUNCŢIONALI

H C

O

OH

C

O

OHH3C

C

O

OHCH2CH2H3C

C

O

OHCH2CH2CH2H3C

C

O

OHCH2CH2CH2CH2H3C

Acizii monocarboxilici alifatici

Acid formic (metanoic)

Acid acetic (etanoic)

Acid propionic (prapanoic)

Acid butiric (butanoic)

Acid valerianic

(pentanoic)

C

O

OHCH2H3C

Acid capronic

(hexanoic)

Acizii dicarboxilici

НООС – СООН

НООС – СН2-СН2– СООН

НООС – СН2 – СООН

Acid oxalic (etandioic)

Acid malonic (propandioic)

Acid succinic

(butandioic)

HOOC CH2 CH2 CH2 COOH

Acid glutaric (pentandioic)

Acizii nesaturaţi

C C

H H

COOHHOOC

C C

COOH

HHOOC

H

СН2 = СН – СООН

СН3 – СН = СН – СООН

Acid acrilic (prpenoic)

Acid crotonic

(buten-2-oic)

Acid maleic

(cis-butendioic)

Acid fumaric

trans-butendioic)

Acizi carboxilici aromatici

COOH

N

COOH

Acid benzoic

(benzencarboxilic)

Acid piridinic

(β-piridincarboxilic)

Proprietățile chimice ale acizilor carboxilici.

1. Aciditatea.

Datorită conjugării p, π, crește stabilitatea anionului carboxilat. Din această cauză acizii carboxilici au o aciditate mărită fată de alcooli şi fenoli:

__

O

OR CR C

O

OH_R C

O

O+ H2O

H3O+

Totodată, spre deosebire de aldehide, acizii carboxilici

au o capacitate redusă de adiție a nucleofilului.

De aceea, pentru acizii carboxilici și derivații lor

funcționali sînt caracteristice reacțiile de substituție

nucleofilă.

Derivații funcționali ai acizilor carboxilici

R C

O

Cl R C

O

O C

O

R

R C

O

O R R C

O

NH2

R C

O

X

Cloranhidride; Anhidride;

Esteri; Amide.

• Acești compuși conțin grupa acil

și se obțin în rezultatul reacției de substituție a grupei ОН prin Сl, R-СОО, NН2, RО; aceste reacții se numesc reacții de acilare.

R CO

Mecanismul general al reacțiilor SN :

R C

O

X + Nu-

R C

O-

Nu

X

R C

O

Nu-X

-

Ionul de oxoniu (instabil)

R C

O

X+H

+

R C

OH

X

+Nu

-

R C

OH

X

Nu

R C

OH

Nu+

-X-

-H+

R C

O

Nu

În mediu acid reactivitatea crește:

R C

O

Cl R C

O

OH R C

O

NH2R C

O

O RR C

O

O C

O

R> > > >

Micșorarea reactivității

Reactivitatea derivaților funcționali ai acizilor

carboxilici:

1. Anhidridele acizilor carboxilici.

• Halogenanhidridele (cloranhidridele):

Cloranhidridele sunt cei mai activi dintre derivaţii funcţionali ai acizilor carboxilici în reacţiile de acilare, se obţin din acizi la tratare cu cloranhidride anorganice.

33 R C

O

OH + PCl3 R C

O

Cl + H3PO3

R CO

OH+ SOCl2 R C

O

Cl+ SO2 + HCl

Cloranhidridele acizilor carboxilici uşor hidrolizează în apă

C

O

ClCH3 + H2O C

O

OHCH3+ HCl

Clorura de acetil Acid acetic

• Anhidridele acizilor carboxilici.

CH3 C

O

O C

O

CH3C

O

OHCH3 + HO C

O

CH3

P2O5+ H2O

Acid acetic Anhidridă acetică

CH3 C

O

O C

O

CH3C

O

ClCH3 + +C

O

CH3NaO NaCl

Clorură de acetil Acetat de sodiu Anhidridă acetică

Anhidridele acizilor carboxilici pot fi privite ca produse de

dehidratare a două molecule de acid:

Practic anhidridele se obţin din cloranhidride la

interacţiune cu sărurile acizilor carboxilici

P

O

OH

O OHC

O

CH3CH3 C

O

O P

O

OR

OH

CH3 C

O

O-

+ ATP CH3 C

O

O P

O

OAd

OH

+ H2P2O4-2

Acetilfosfat de adenozină

Acetilfosfat Acetilfosfat substituit

O importanţă deosebită anhidridele mixte în procesele

biochimice de acilare biologică

În organism acilfosfaţii se obţin din anionii carboxilat

R-COO- la interacţiunea cu coenzima ATP,

C

O

O P

O

OAd

OH

RR'-SH

R C

O

SR'

R C

O

NHR'

R C

O

OR'Esteri

Tioesteri

Amide

+ -O P

O

OAd

OH

R'-OH

R'-NH2

Acilfosfaţii substituiţi sunt agenți de acilare biologică a

substraturilor ce conţin grupe hidroxil, tiolică, amină:

2. Formarea și hidroliza esterilor

R C

O

OH + R'-OHH

+

R C

O

OR' + H2O

R'-OHR C

O

OHH

+

R C

OH

OH

+ R C

OH

OH

OOR'

H

+

H+

R C

O

OR'H2O

+

R C

OH

O

OR'

HH

-R C

OH

OR'+

-

Mecanismul SN:

• Mecanismul:

R C

O

ONaR C

O

OR' + NaOH + R'-OH

R C

O

OR/ /HO-

R C

O

OH

OR

/

/

-

R C

O

O H + RO-

R C

O

O- + R OH

R C

O

OR/ /HO-

R C

O

OH

OR

/

/

-

R C

O

O H + RO-

R C

O

O- + R OH

Hidroliza bazică:

O importanţă deosebită în sistemele biologice au tioesterii

acizilor carboxilici, de exemplu

+ P

O

ORHO

OH

CH3 C

O

SCoAHS-CoA+CH3 C

O

O P

O

OR

OH

Acetilfosfat Coenzima A Acetil AMP

coenzima A

Ca exemplu cu importanţă biologică poate servi

transformarea colinei în acetilcolină (reacţia de acetilare).

CH3 C

O

SCoA + HO-CH2-CH2-N(CH3)3+

HS-CoACH3 C

O

O CH2-CH2-N(CH3)3+

+

Acetil coenzima A Colina

Acetilcolina

Reacţii de condensare a esterilor

(condensarea Claisen)

CH3 C

O

OC2H5 CH3 C

O

OC2H5+C2H5ONa

alcool

CH3 C

O

CH2 C

O

OC2H5 + C2H5OH

Esterul acetilacetic

De exemplu, condensare esterică a etilacetatului în

prezenţa etilatului de sodiu în mediu alcoolic:

C2H5OHC

O

OC2H5CH2

H

+ C2H5O-

C

O

OC2H5CH2 +

CH3 C

O

OC2H5 + C

O

OC2H5CH2CH3 C CH2 C

O

OC2H5

O-

OC2H5

-C

O

OC2H5CH3 C

O

CHH+

CH3 C CH2 C

O

OC2H5

O-

OC2H5C2H5OH

C H 3 C

O

C H 2 C

O

O C 2 H 5

1.

2.

3.

Carbanion

Condensări de esteri cu importanţă biologică:

1. Condensarea a două molecule de acetilcoenzima A cu

formarea acetoacetilcoenzimei A :

H3C C

O

S CoA

+ H CH2 CO

S CoAH3C C

OH

S CoA

CH2 CO

S CoA

Acetilcoemzima A Semitioacetal intermediar

H3C C

O

CH2 CO

S CoA

+ HS CoA

Acetoacetilcoenzima A Coenzima A

2. În mod analog decurge reacţia de condensare a

acetilcoenzimei A cu acidul oxalilacetic:

CH2

C

CH2

COOH

COOH

HO COOH

COOH

C O

CH2COOH

+ H CH2 C

O

SCoAcitratsintaza

COOH

C

CH2COOH

CH2 C

O

SCoAHO+H2O

Acid oxalilacetic

Acetilcoenzima A

Produs de aditie aldolica Acid citric

3. Formarea şi hidroliza amidelor

CH3 C

O

Cl + H2N-CH3 CH3 C

O

NH CH3 + HCl

CH3 C

O

O C

O

CH3 + NH3 CH3 C

O

NH2+ CH3COOH

1. Din cloranhidride

2. Din anhidride

N-metilacetamidă

Acetanhidridă Acetamidă Acid acetic

CH3 C

O

OR + NH3 CH3 C

O

NH2+ R-OH

NH3+ CH3 C

O

NH2 +CH3 C

O

OH CH3 C

O

ONH4H2O

3. Din esteri

4. Din acizi carboxilici

Ester Acetamidă Alcool

Acid acetic Acetat de amoniu Acetamidă

• Mecanismul SN:

CH3 C

O

Cl + H2N-CH3 CH3 C

O

NH CH3CH3 C N

O-

Cl

H

H

CH3NH3

-NH4Cl

+

Clorură de Stare de N-metilacetamidă

acetil tranziţie

C

O

NH2R

R C

O

OH

R C

O

ONa

H2O (H+)

NaOH

+ NH4+

+ NH3

Hidroliza amidelor:

Proprietăţile acizilor dicarboxilici:

+t

o

CO2HOOC CH2 COOH CH3 COOH

HOOC COOH CO2+ H-COOH

Acizii dicarboxilici inferiori la încălzire se decarboxilează

Acid oxalic Acid formic

Acid malonic Acid acetic

CH2

CH2

C

C

OH

OH

O

O

CH2

CH2

C

C

O

O

OH2O

to

-

Acid succinic Anhidridă succinică

La încălzirea acizilor mai superiori se

formează anhidride ciclice, de exemplu:

Acid glutaric Anhiridă glutarică

CH2 C

O

OHH2C

CH2 C

OH

O

to

- H2O

CH2 C

O

H2C

CH2 C

O

O

În organismele vii au loc atât reacţiile de decarboxilare,

cît şi reacţiile de carboxilare.

HOOC CH2 C

O

SCoACH3 C

O

SCoA+C OO

Malonilcoenzima A