ácidos carboxílicos e derivados

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21/11/2022 16:34 Ácidos Carboxílicos e Derivados
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DESCRIÇÃO
Características químicas e físicas dos ácidos carboxílicos e derivados e suas aplicações.
PROPÓSITO
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PROPÓSITO
Obter conhecimento e informações básicas sobre estrutura, nomenclatura, propriedades, métodos de obtenção e
reações de ácidos carboxílicos, bem como de seus derivados, com ênfase nos mecanismos das reações, é
importante para prever as características e a obtenção de compostos orgânicos dessa classe com aplicações nos
setores químico e farmacêutico.
INTRODUÇÃO
Os ácidos carboxílicos e seus derivados estão entre os mais comuns de todas as moléculas, tanto no
laboratório quanto nas rotas biológicas, sendo comumente encontrados na estrutura de diversas
biomoléculas essenciais à vida. Além disso, estão presentes no nosso cotidiano quando se trata das
indústrias farmacêutica, química e de alimentos.
Neste tema, você terá a oportunidade de reconhecer as principais reações que envolvem os ácidos
carboxílicos e derivados, assim como de descrever os princípios mecanísticos de cada tipo de reação.
Abordaremos também alguns exemplos de reações e suas aplicações no nosso cotidiano.
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MÓDULO 1
 Descrever as características químicas e físicas,
reatividade e acidez dos ácidos carboxílicos e
derivados
INTRODUÇÃO À QUÍMICA DOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
Os ácidos carboxílicos ocupam um lugar central entre os compostos de carbonila, sendo comumente encontrados
na química e na bioquímica. Além disso, são materiais de partida na síntese de derivados de acila, como cloretos
ácidos, ésteres, amidas e tioésteres.
No universo bioquímico podemos citar os aminoácidos presentes
em nossa dieta alimentar, tais como o ácido L-glutâmico e o ácido γ-
aminobutírico (GABA), que atuam como neurotransmissores
importantes no sistema nervoso. Podemos citar, também, as
prostaglandinas, que exercem papéis importantes em muitos
processos �siológicos, como, por exemplo, o controle da pressão
sanguínea, o processo in�amatório e a atividade do sistema
digestivo.
COSTA et al., 2003.
Na imagem a seguir, você pode ver a representação de fórmulas químicas das prostaglandinas dos tipos D, E e F.
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 Prostaglandinas dos tipos D, E e F
Na natureza podemos encontrá-los nas plantas e nas frutas. O ácido oxálico, por exemplo, é um ácido dicarboxílico
tóxico que pode estar presente no espinafre. Mas não se assuste! A sua concentração no espinafre é muito baixa
para representar qualquer perigo; além disso, o ácido oxálico é um ótimo removedor de manchas e ferrugens. Nas
frutas, podemos encontrar os ácidos cítrico, málico e tartárico, cujos sabores são acentuados e estão presentes
em limões, maçãs e uvas, respectivamente.
Como explicado por COSTA et al., 2003, na indústria alimentícia, utilizamos, por exemplo, o glutamato
monossódico – para acentuar o sabor de uma série de produtos –, o ácido benzóico – como preservativo de
alimentos – e o ácido acético, presente no vinagre – usado na alimentação e no preparo de ketchup, picles e
molhos.
Como podemos ver, a compreensão das propriedades e reações dos ácidos carboxílicos é fundamental para
entendermos a Química Orgânica, uma vez que eles estão presentes em muitos processos industriais e classes de
produtos bioativos, além de serem utilizados como intermediários na síntese de outros compostos.
Estrutura e propriedades dos ácidos carboxílicos
Clique nas barras para ver as informações.
GRUPO CARBOXILA 
ESTRUTURA DO GRUPO CARBOXILA 
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ÁCIDOS CARBOXÍLICOS 
PROPRIEDADES FÍSICAS DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS 
ÁCIDOS GRAXOS 
Nomenclatura dos ácidos carboxílicos
No sistema IUPAC, os ácidos carboxílicos derivados de hidrocarbonetos de cadeia aberta são sistematicamente
nomeados substituindo-se o su�xo -o da maior cadeia hidrocarbônica que contém a carboxila pelo su�xo -oico,
precedido da palavra ácido. Apesar dos nomes sistemáticos ou substitutivos IUPAC, muitos ácidos carboxílicos
apresentam nomes comuns derivados do latim ou grego que indicam uma das suas fontes naturais (�gura 4).
 Figura 4. Nomenclatura de alguns exemplos de ácidos carboxílicos
Para nomear compostos com cadeias rami�cadas e/ou com ligações múltiplas (dupla ou tripla), devemos
numerar a cadeia principal, e o carbono do grupo -COOH sempre será a posição 1, veja a seguir na �gura 5.
 Figura 5. Nomenclatura de compostos derivados de ácidos carboxílicos-alifáticos
Quando o grupo -COOH estiver ligado a um anel, ele será considerado um substituinte da cadeia principal e,
nesses casos, o carbono do grupo -COOH será ligado ao C1 e não será numerado nesse sistema. Por exemplo,
um ciclobutano contendo COOH como substituinte é chamado de ácido ciclobutanocarboxílico. Já os ácidos
carboxílicos aromáticos são nomeados como derivados do anel aromático correspondente e pode-se utilizar
pre�xos orto- (o-), meta- (m-) e para- (p-) para designar a posição dos substituintes. Veja alguns exemplos na
�gura 6.
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 Figura 6. Nomenclatura de compostos derivados de ácidos carboxílicos - cíclicos e aromáticos
Vamos ver uma curiosidade sobre o ácido benzóico?
O ácido benzóico faz parte da composição natural de diversos alimentos, como:
 Arraste para os lados.
Outra opção de nomenclatura para designar as posições dos substituintes na cadeia principal é a utilização das
letras gregas alfa (α), beta (β), gama (γ), delta (δ), épsilon (ε) e ômega (ω).
Cogumelos Tomate Iogurt
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A letra α (alfa) é a primeira a ser utilizada no carbono adjacente à carboxila, seguida pelas demais, β, γ, δ e ε. Já a
posição ω será sempre o carbono mais afastado da carboxila, independentemente do número de carbonos da
cadeia principal.
Já os ácidos dicarboxílicos, também chamados de diácidos, apresentam dois grupos –COOH. Para os ácidos
alifáticos, a nomenclatura deve ser realizada pela adição do su�xo –dioico ao nome do alcano da cadeia principal
(cadeia que possui os dois grupos –COOH), precedido pela palavra ácido. A cadeia principal será numerada a partir
do grupo –COOH que permitir a menor numeração para os substituintes. Para os ácidos cíclicos, consideram-se
as carboxilas substituintes da estrutura cíclica.
 Figura 7. Nomenclatura dos ácidos dicarboxílicos
Reatividade química e acidez dos ácidos carboxílicos e seus derivados
Acidez do grupo carboxílico
Como o próprio nome diz, a propriedade principal dos ácidos carboxílicos é a acidez. Os ácidos carboxílicos são
ácidos de Brønsted-Lowry que se dissociam levemente em água para gerar o hidrônio, H O , e os ânions
carboxilatos, RCO .
Para a maioria dos ácidos carboxílicos, a constante de acidez, K é aproximadamente 10 a 10 , mostrando
serem ácidos muitos mais fracos do que os ácidos inorgânicos, porém, muito mais fortes que os álcoois. Temos,
como exemplo, o etanol, que possui K de aproximadamente 10 , tornando-o mais fraco do que o ácido acético
que possui K igual a 1,34 x 10 .
3
+
2
-
a
-4 -5
a
-16
a
-5
Segundo a teoria Brønsted-Lowry, ácidos são espécies (íons ou moléculas) doadoras de prótons (H ) e bases são
espécies aceptoras de prótons. Um ácido reage com uma base, levando à formação deum ácido conjugado da
base e uma base conjugada do ácido.
Em ambos os casos, a acidez é decorrente do fato de a base conjugada do ácido ser estabilizada por ter sua carga
negativa em um átomo de oxigênio fortemente eletronegativo. Entretanto, o etanol dissocia-se, produzindo um íon
etóxido, no qual a carga negativa está localizada em um átomo eletronegativo, enquanto o ácido acético gera um
íon acetato, no qual a carga negativa está deslocalizada sobre dois átomos de oxigênio equivalentes. Sendo assim,
o íon acetato é mais estável do que o íon etóxido, devido ao efeito de ressonância.
+
O íon acetato apresenta duas estruturas canônias de mesma energia, distribuindo a carga negativa entre dois
átomos eletronegativos, enquanto no etóxido um único átomo de oxigênio porta a carga negativa (�gura 8). O
efeito de ressonância torna o íon acetato mais estável que o íon etóxido, possuindo uma energia mais baixa e
sendo mais favorecido no equilíbrio de dissociação.
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 Figura 8. Estruturas canônicas do etanol e do ácido acético
Mas, por que o íon fenolato é menos estável do que o íon acetato, uma vez que o íon fenolato apresenta mais
estruturas de ressonância?
A resposta �ca clara se observarmos a �gura 9.
No fenolato, três das formas canônicas mostram a carga negativa situada em átomos de carbono, que
apresentam menor contribuição, ou seja, são menos eletronegativos e suportam menos a carga negativa.
 Figura 9. Estruturas canônicas do fenolato
Efeito do substituinte sobre a acidez
Como a dissociação de um ácido carboxílico é um processo de equilíbrio, qualquer fator que estabilize o ânion
carboxilato irá favorecer o deslocamento do equilíbrio no sentido da dissociação, aumentando a acidez.
Utilizaremos como base, para discussão deste tópico, os compostos da �gura 10, a seguir.
Clique nas barras para ver as informações.
VALORES DE pKa PARA ÁCIDOS CARBOXÍLICOS 
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p
Entretanto, observe: à medida que o átomo de cloro se afasta da posição α, os valores de pKa aumentam, pois o
efeito indutivo é transmitido por meio das ligações σ adicionais, diminuindo a sua intensidade.
Como pôde ser visto na �gura 9, o ácido α-�uoracético é o mais ácido entre os ácidos α-substituídos por
halogênios. Esse fato é decorrente do maior efeito polar do �úor sobre a estabilização do carboxilato, ou seja,
quanto maior a eletronegatividade do substituinte, maior a acidez do composto.
Clique na barra para ver as informações.
EFEITO DOS SUBSTITUINTES NO ÁCIDO BENZOICO P-SUBSTITUÍDO 
Reatividade química dos ácidos carboxílicos e derivados
Os fatores estéricos e eletrônicos são de extrema importância na determinação da reatividade dos ácidos
carboxílicos e seus derivados.
Clique nas barras para ver as informações.
REATIVIDADE DOS COMPOSTOS 
INFLUÊNCIA DAS FORMAS 
ORDEM DECRESCENTE DE REATIVIDADE 
Como consequência dessas diferenças de reatividade, podemos dizer que um derivado ácido mais reativo pode
ser convertido diretamente em um menos reativo, mas o inverso geralmente é mais difícil e, quando possível,
requer reagentes especiais.
Assista agora o vídeo sobre Nomenclatura e reatividades dos ácidos carboxílicos e derivados.
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 VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. Organize os ácidos carboxílicos descritos a seguir em ordem crescente de acidez: 
Ácido p-benzóico, ácido p-metoxibenzóico, ácido p-clorobenzóico, ácido p-nitrobenzóicoA)
Ácido p-metoxibenzóico, ácido benzóico, ácido p-nitrobenzóico, ácido p-clorobenzóicoB)
Ácido p-metoxibenzóico, ácido benzóico, ácido p-clorobenzóico, ácido p-nitrobenzóicoC)
Ácido p-benzóico, ácido p-metoxibenzóico, ácido p-nitrobenzóico, ácido p-clorobenzóicoD)
Á id it b ói á id l b ói á id b ói á id t ib óiE)
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Responder
2. Escolha a alternativa que apresenta os nomes sistemáticos IUPAC dos compostos a
seguir: 
Responder
MÓDULO 2
Ácido p-nitrobenzóico, ácido p-clorobenzóico, ácido benzóico, ácido p-metoxibenzóicoE)
I – ácido ciclobutilcarboxílico; II- ácido-cis-3-benzil-2-propenoico; III- ácido 3-etil-6-
metiloctanoico
A)
I – ácido ciclobutanocarboxílico; II- ácido-trans-3-benzil-2-propenoico; III- ácido 3-etil-6-
metiloctanadioico
B)
I – ácido ciclobutanocarboxílico; II- ácido-trans-3-fenil-2-propenoico; III- ácido 3-etil-6-
metiloctanedioico
C)
I – ácido ciclobutilcarboxílico; II- ácido-cis-3-fenil-2-propanoico; III- ácido 3-etil-6-
metiloctanoico
D)
I – ácido butanoico; II- ácido-trans-3-fenil-2-propenoico; III- ácido 3-metil-6-metiloctanedioicoE)
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 Descrever os princípios mecanísticos gerais e as
principais reações de substituição nucleofílica acílica
REAÇÃO DE SUBSTITUIÇÃO NUCLEOFÍLICA ACÍLICA
A substituição nucleofílica de acila descreve uma classe de reações de substituição envolvendo nucleó�los,
espécie química que doa um par de elétrons e compostos derivados de ácidos carboxílicos.
Clique na barra para ver as informações.
MECANISMO DE REAÇÃO DE SUBSTITUIÇÃO NUCLEOFÍLICA DE ACILA 
Embora a reação total da substituição nucleofílica de acila seja super�cialmente similar ao tipo de substituição
nucleofílica que ocorre durante uma reação S 2, os mecanismos das duas reações são bem diferentes. A reação
S 2 ocorre em uma única etapa e o nucleó�lo ataca por trás, ou seja, pelo lado diretamente oposto ao grupo
abandonador; já na substituição nucleofílica de acila, a reação ocorre em duas etapas, envolvendo a formação de
um intermediário tetraédrico.
N
N
Clique na barra para ver as informações.
MECANISMO DE REAÇÃO DE SUBSTITUIÇÃO NUCLEOFÍLICA DE ACILA A PARTIR DE UM
CLORETO DE ÁCIDO 
Na �gura 2, temos um exemplo de uma reação de substituição nucleofílica de acila a partir de um cloreto de ácido.
Abaixo veremos as etapas dessa reação:
 
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Saiba mais
A presença da base, como, por exemplo, a piridina, será importante
para a remoção do próton do álcool adicionado à carbonila.
Podemos observar, também, que as substituições em grupos carbonil trigonais passam por um intermediário
tetraédrico e depois para um produto trigonal.
Chamamos o intermediário de tetraédrico pois o átomo de carbono trigonal – con�guração sp – da carbonila
passa a ser um carbono tetraédrico – con�guração sp .
2
3
Conversão de ácidos carboxílicos em cloretos de ácido
No módulo anterior, vimos que, devido às diferenças de reatividade, para que um derivado ácido mais reativo seja
convertido em um menos reativo, é necessária a utilização de reagentes especiais que transformem um grupo
abandonador ruim em um grupo abandonador melhor do que aquele presente no produto da reação.
Os ácidos carboxílicos podem ser convertidos em cloretos de ácido pelo tratamento com o cloreto de tionila
(SOCl ), tricloreto de fósforo (PCl ) ou pentacloreto de fósforo (PCl ), em ambos os casos as reações envolvem
adição nucleofílica-eliminação de um íon cloreto em um intermediário altamente reativo: um clorossul�to de acila
protonado, um clorofos�to de acila protonado ou um clorofosfato de acila protonado (Figura 3).
2 3 5
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 Figura 3. Mecanismo de reaçãoda síntese de cloreto de acila
Como podemos observar no mecanismo de reação, o ácido carboxílico irá atacar o enxofre do cloreto de tionila
por este ser eletrofílico, uma vez que apresenta um átomo de oxigênio e dois cloros ligados a ele, formando um
intermediário instável e altamente eletrofílico. A reprotonação do intermediário instável irá proporcionar-lhe maior
eletro�licidade para que ocorra a reação, mesmo com um nucleó�lo fraco Cl .-
Reações de cloretos de ácidos
Uma vez preparado, o cloreto de ácido ou cloreto de acila, o mais reativo dentre os derivados de ácidos
carboxílicos, reage facilmente e com bons rendimentos com vários nucleó�los, podendo ser convertido aos
derivados menos reativos.
Sendo assim, devido a sua reatividade, na maioria dos casos a melhor rota sintética para um anidrido, amida ou
éster envolverá a síntese inicial do cloreto de acila do ácido e, posteriormente, a conversão ao derivado ácido
desejado (�gura 4).
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 Figura 4. Cloreto de ácido e suas reações
Além das reações representadas na �gura 4, os cloretos de acila podem reagir com água ou com base aquosa –
reação denominada hidrólise –, mas essas reações normalmente são pouco realizadas, pois regeneram o ácido
carboxílico, destruindo a utilidade do reagente cloreto de acila. Nesse caso, a utilização da base tem como objetivo
remover o ácido clorídrico formado e evitar que ele provoque reações laterais (�gura 5).
 Figura 5. Mecanismo de formação de um ácido carboxílico a partir de um cloreto de acila
A reação de cloretos de ácidos com álcoois, denominada alcoólise, provavelmente é o método mais comum para
preparação de ésteres em laboratório. As reações são geralmente realizadas na presença de piridina ou hidróxido
de sódio (NaOH) para reagir com o ácido formado, assim como ocorre na hidrólise.
Nesse caso, a escolha do álcool a ser utilizado irá in�uenciar na velocidade da reação, pois álcoois com grupos
mais volumosos tornam a reação consideravelmente mais lenta, devido ao impedimento estérico, resultando em
uma ordem de reatividade: álcool primário > álcool secundário > álcool terciário. Na �gura 6, podemos observar
que é possível esteri�car um álcool na presença de um álcool mais impedido. Nesse caso, o álcool secundário é
mais impedido e menos reativo, enquanto o álcool primário é menos impedido e mais reativo.
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 Figura 6. Reação de formação de éster a partir de cloreto de ácido e álcool
Para a síntese de amidas, podemos reagir o cloreto de ácido com amônia ou aminas; entretanto, apenas aminas
mono- e dissubstituídas podem ser utilizadas. Assim como nas reações anteriores, para a síntese de amidas
ocorre a formação de HCl, sendo necessário neutralizá-lo. Para isso, são utilizados dois equivalentes de aminas:
um para reagir com o cloreto de ácido e outro para neutralizar o HCl, formando o sal de cloreto de amônio.
Contudo, dependo do valor agregado da amina, pode-se utilizar um equivalente de uma base barata, como, por
exemplo, o hidróxido de sódio.
Conversão de ácidos carboxílicos em ésteres
Reações de esteri�cações de Fischer são caracterizadas pela síntese de ésteres a partir de ácidos carboxílicos
e álcoois. Elas ocorrem muito lentamente, pois os ácidos carboxílicos não são reativos o su�ciente para sofrerem
diretamente uma adição nucleofílica, porém atingem o equilíbrio em poucas horas quando uma pequena
quantidade de ácido forte, HCl ou H SO , é adicionada ao meio.
O ácido inorgânico é responsável por protonar uma pequena porcentagem de átomo de oxigênio do grupo
carbonila, tornando-a extremamente suscetível ao ataque, mesmo por um nucleó�lo fraco como o álcool. O álcool
realiza o ataque nucleofílico, formando o intermediário tetraédrico instável. Note que nenhum dos grupos de saída
(R, HO, RO) do intermediário é muito bom; sendo assim, a ajuda está novamente no ácido que irá protonar o
oxigênio (OH), convertendo-o em um bom grupo de saída (água). A perda de um próton e a expulsão de H O
regeneram o catalisador ácido e geram o éster como produto.
O mecanismo da reação é mostrado na Figura 7.
2 4
2
 Figura 7. Mecanismo de reação de esteri�cação de Fischer
Uma vez que a posição de equilíbrio controla a quantidade de éster formada, ela será favorecida quando um
excesso de álcool for utilizado como solvente. Entretanto, a formação de um ácido carboxílico será bene�ciada
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quando um excesso de água estiver presente. Você poderá ver na �gura 8.
Assim, o resultado a ser obtido dessa reação irá depender das condições escolhidas.
Clique nas informações a seguir.
Se você deseja esteri�car um ácido Se você deseja hidrolisar um éster
 Figura 8. Hidrólise de éster catalisada por ácido
Observe, no mecanismo de reação, que:
A hidrólise de éster
catalisada por ácido é
a reação inversa da
esteri�cação de
Fischer.

A primeira etapa da
reação é a ativação
da carbonila por meio
da protonação,
ocorrendo o ataque
nucleofílico pela
água, formando o
intermediário
tetraédrico.

A protonação do –
OR’ irá convertê-lo em
um bom grupo
abandonador e com
isso ocorre a
expulsão do álcool e
a formação do ácido
carboxílico.
Reações de ésteres
Como vimos no tópico anterior, os ésteres podem sofrer hidrólise catalisada por ácido, formando um ácido
carboxílico, mas, também, sofrem hidrólise promovida por base, denominada saponi�cação (�gura 9).   
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 Figura 9. Mecanismo de hidrólise de éster induzida por base
No re�uxo de um éster em hidróxido de sódio aquoso, o íon hidróxido ataca a carbonila do éster para formar o
intermediário tetraédrico. Então, a perda do íon alcóxido irá gerar um ácido carboxílico que será desprotonado pelo
alcóxido formado, originando o íon carboxilato. O íon carboxilato, por ser pouco reativo, faz com que a hidrólise de
um éster promovida por base seja uma reação essencialmente irreversível. Por �m, a protonação do íon
carboxilato pela adição de um ácido em uma etapa separada forma o ácido carboxílico.
Já na presença de aminas primárias, secundárias ou amônia, os ésteres sofrem reação de substituição
nucleofílica de acila, formando amidas. Entretanto, essa reação não é utilizada com frequência, pois é mais lenta
do que as de cloretos de acila.
Clique na barra para ver as informações.
REAÇÃO E MECANISMO DE TRANSESTERIFICAÇÃO 
No exemplo acima, podemos deslocar o equilíbrio para a direita, destilando da mistura o metanol – álcool de
menor ponto de ebulição.
Saiba mais
O processo de transesteri�cação é importante para a geração de
biodiesel a partir de óleos vegetais.
Reações de anidrido de ácido
Veja alguns exemplos dessas reações que resultam em medicamentos conhecidos:
Clique nas informações a seguir.
Síntese da aspirina Síntese do Tylenol
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A seguir, assista ao vídeo Reações de substituição nucleofílica acílica aplicadas à Indústria
Conversão de ácidos carboxílicos em amidas
As amidas podem ser sintetizadas utilizando-se vários métodos que envolvem a substituição nucleofílica de acila
a partir de cloretos de ácidos, ésteres, anidridos (como visto nos itens anteriores), ácidos carboxílicos e sais
carboxilatos.
Clique nas barras para ver as informações.
FORMAÇÃO DE AMIDAS A PARTIR DE UM ÍON CARBOXILATO 
REAÇÃO DE FORMAÇÃO DE UM DIPEPTÍDEO 
MECANISMO DE FORMAÇÃO DE AMIDA A PARTIR DE UM ÁCIDO 
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Reações de amidas
Assim como os cloretos de ácidos e ésteres, as amidas também sofrem hidrólise; entretanto, as condições
necessárias são mais severas, normalmente necessitam de condições forçadas de aquecimento, e ácido ou base
forte. A hidrólise ocorre quando as amidas em solução aquosa ácida ou básica são aquecidas, formando ácidos
carboxílicos mais amônia ou amina. As etapas da hidrólise são reversíveis com o equilíbrio deslocado no sentido
do produto.
Os mecanismos para a hidrólise ácida e básica estão descritos na �gura 16. Na hidrólise ácida, a água age como
um nucleó�lo e ataca a amida protonada; posteriormente, ocorre a transferência de um próton do oxigênio ao
nitrogênio, tornando-o um melhor grupo abandonador. Já a hidrólise básica é mais difícil de ocorrer, pois o íon
amideto (-NH ) é um grupo abandonador fraco, di�cultando a eliminação.2
 Figura 16. Mecanismo de hidrólise ácida e básica
 VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. Como você poderia preparar os seguintes compostos usando uma reação de
substituição nucleofílica de acila de um cloreto ácido? 
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2. Como você prepararia os seguintes ésteres a partir dos ácidos correspondentes? 
Responder
Cloreto de fenila + etanol; cloreto de propanoíla + metilaminaA)
Cloreto de benzoíla + etanol; cloreto de propanoíla + metilaminaB)
Cloreto de benzoíla + etanol; cloreto de propila + metilaminaC)
Cloreto de fenila + etanol; cloreto de propila + etanamidaD)
Cloreto de fenila + etanol; cloreto de propila + N-metil-formamidaE)
Ácido acético + 1-butanol; ácido butanoico + metanolA)
Ácido metanoico + 1-butanol; ácido propanoico + metanolB)
Ácido etanoico + 1-butano; ácido butanoico + metanoC)
Ácido metanoico + cloreto de butanoíla; ácido propanoico + cloreto de metanoílaD)
Ácido acético + 1-butanol; ácido propanoico + cloreto de metilenoE)
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MÓDULO 3
 Reconhecer as reações que envolvam a
substituição do hidrogênio alfa (Hα) por eletró�los e
os princípios mecanísticos gerais da condensação de
Claisen e da descarboxilação aplicada ao ácido
malônico
REAÇÕES ENVOLVENDO A SUBSTITUIÇÃO DO Hα POR
ELETRÓFILOS
Os derivados dos ácidos carboxílicos, principalmente em meio básico, podem ter o átomo de Hα substituído por
eletró�los, sendo intermediados pelos respectivos enolatos.
Antes de discutirmos melhor este assunto, vamos entender sobre a acidez dos hidrogênios α?
Ligações C-H em alcanos são pouco ácidas, pois o átomo de carbono não estabiliza o carbânion gerado, mas a
presença de certos grupos funcionais, como ésteres e amidas, em posição adjacente à ligação C-H, irá in�uenciar
muito no valor de pKa. Ou seja, quanto maior for a habilidade desses grupos em estabilizar a carga negativa da
base conjugada por ressonância, maior será a acidez dos hidrogênios.
Na �gura 1, podemos observar a forma de ressonância em que o oxigênio �ca com a carga negativa – enolatos –
é a que mais contribui para a dissociação da ligação C-Hα, pois o oxigênio é mais eletronegativo do que o carbono.
Nesse caso, em que o hidrogênio α está entre duas carbonilas, o enolato será duplamente estabilizado, tornando-o
mais estável.
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 Figura 1. Reação de dissociação do Hα em ésteres
Sendo assim, em ésteres e amidas terciárias, é possível gerar os respectivos enolatos por meio do tratamento
com base, sendo que a posição do equilíbrio irá depender da força da base utilizada. A seguir, analisaremos as
reações de condensação de Claisen e a síntese do éster malônico, que envolvem, justamente, a substituição do
hidrogênio α.
Reação de condensação de Claisen
As reações de condensação de carbonila, de maneira geral, são muito encontradas nas rotas metabólicas para
biossíntese de carboidratos, lipídeos, proteínas, ácidos nucleicos, entre outros, e têm grande importância, pois são
um dos poucos métodos gerais para a formação de ligações carbono-carbono, possibilitando assim a construção
de moléculas maiores a partir de precursores menores. (McMurry, 2011)
Clique nas barras para ver as informações.
PRINCÍPIOS DAS REAÇÕES DE CONDENSAÇÃO DE CLAISEN 
MECANISMO DE CONDENSAÇÃO DE CLAISEN 
No mecanismo de condensação, uma base alcóxido é utilizada para retirar um átomo de hidrogênio alfa
(hidrogênio ácido) de uma molécula de éster, gerando um íon enolato nucleofílico.
A base alcóxido utilizada para formar o enolato deve ter o mesmo grupo alquila que o éster (etóxido para um
éster de etila), pois, caso contrário, pode ocorrer a transesteri�cação que resultaria em mistura de cetoésteres ao
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�nal do processo.
O íon enolato, em uma reação de adição nucleofílica, irá atacar o carbono da carbonila de uma segunda molécula
de éster, formando um intermediário alcóxido tetraédrico. O intermediário tetraédrico expulsará o íon etóxido,
resultando na substituição do alcóxido pelo grupo derivado do enolato – formação do acetoacetato de etila.
Até aqui, se analisarmos em detalhes, veremos que o mecanismo de condensação de Claisen é um exemplo
clássico de substituição nucleofílica de acila.
Entretanto, o equilíbrio global para o processo é desfavorável e pouco produto seria obtido se o processo
envolvesse apenas essas duas etapas. Mas o íon etóxido é básico o su�ciente para converter o produto β-
cetoéster em seu respectivo ânion (base mais fraca) estabilizado por ressonância (etapa altamente favorável),
deslocando assim o equilíbrio e completando a reação.
O álcool formado na reação, à medida que se forma, pode ser retirado por destilação, ajudando ainda mais o
equilíbrio no sentido do produto desejado.
Por �m, ocorre a protonação do íon enolato pela adição de um ácido aquoso em uma etapa separada, formando o
produto de condensação de Claisen.
Mas como sabemos que a desprotonação do β-cetoéster é a responsável por impulsionar a reação?
Se o éster utilizado no exemplo da �gura 2 tivesse dois substituintes no carbono α (C2 do éster), o íon enolato
estável não seria formado. Um éster com apenas um hidrogênio α não terá um hidrogênio ácido para que ocorra a
terceira etapa do mecanismo e, como podemos esperar, o equilíbrio estará completamente desfavorável. Sendo
assim, a reação não irá ocorrer sob as condições normais (EtO em EtOH).
Entretanto, a reação pode ocorrer se uma base mais forte o su�ciente para converter o éster em seu enolato –
como, por exemplo, trifenilmetaneto de sódio – for utilizada. A reação do enolato com uma segunda molécula de
éster formará o β-cetoéster com bom rendimento (�gura 4). A segunda etapa da reação também poderia ser
tratada com um cloreto de acila.
-
 Figura 4. Reação de condensação de Claisen a partir de éster com C-2 dissubstituído
Condensações de Claisen intramoleculares
As condensações de Claisen intramoleculares, denominadas ciclização de Dieckmann, constituem-se em
excelente método de síntese de cetonas cíclicas, particularmente ciclopentanonas e cicloexanonas. Na
ciclização de Dieckmann, o átomo de carbono α e o grupo éster para condensação vêm da mesma molécula, em
que um 1,6-diéster dá origem a um β-cetoéster cíclico com um anel de cinco membros, e a ciclização de um 1,7-
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diéster produz um β-cetoéster cíclico com um anel de seis membros. A formação de anéis menores é desfavoráveldevido à tensão angular do anel. Já os anéis maiores são entropicamente menos favoráveis devido ao maior
número de conformações disponíveis para um precursor de cadeia mais longa. O mecanismo da ciclização de
Dieckmann é semelhante ao da reação de Claisen (�gura 5).
 Figura 5. Mecanismo de condensação de Claisen intramolecular
Veja como funciona o mecanismo descrito na �gura 5:
1 - A base retira o próton ácido do carbono α de um dos dois grupos ésteres, gerando o íon enolato.
2 - Em seguida, ocorre a adição nucleofílica intramolecular de um íon enolato ao grupo carbonila do éster da outra extremidade da
cadeia, dando origem ao intermediário cíclico tetraédrico.
3 - Ocorre a perda de um íon alcóxido do intermediário , isso leva à formação de um β-cetoéster cíclico, que será, posteriormente,
desprotonado pelo alcóxido.
4 - O íon enolato estável é então protonado pela adição de um ácido aquoso ao �nal da reação para gerar o β-cetoéster cíclico neutro.
No exemplo a seguir (�gura 6), podemos formar dois compostos β-cetoéster cíclico diferentes a partir de um
mesmo éster. Na primeira reação, a 2-carboetoxiciclopentanona é sintetizada a partir do adipato de etila por
re�uxo em etanol na presença de etóxido de sódio e, por �m, o íon enolato é tratado com ácido aquoso. Já na
segunda reação, o íon enolato formado é tratado com iodeto de etila, levando à formação da 2-etil-2-
carboetoxiciclopentanona.
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 Figura 6. Reação de formação de β-cetoéster cíclicos
Condensações cruzadas de Claisen
A condensação cruzada de Claisen ocorre entre dois ésteres diferentes; entretanto, um deles não deve conter
átomo de hidrogênio α e, consequentemente, será incapaz de formar um íon enolato e sofrer autocondensação.
Clique nas barras para ver as informações.
REAÇÃO DE CONDENSAÇÃO CRUZADA DE CLAISEN 
REATIVIDADE DOS ÉSTERES SEM Hα 
CONDENSAÇÃO DE CLAISEN ENTRE UM ÉSTER E UMA CETONA 
CONDENSAÇÃO DE CLAISEN ENTRE UM ÉSTER E UMA CETONA ASSIMÉTRICA 
Síntese do éster malônico
Clique nas barras para ver as informações.
ÉSTER MALÔNICO (PROPANODIOATO DE DIETILA) 
MECANISMO DA SÍNTESE DE ALQUILAÇÃO DO ÉSTER MALÔNICO 
ETAPA DE FORMAÇÃO DO ÉSTER MALÔNICO DIALQUILADO 
ETAPA DE FORMAÇÃO DE DESCARBOXILAÇÃO DO ÁCIDO MALÔNICO 
A descarboxilação não é uma reação geral de ácidos carboxílicos; pelo ao contrário, ela só pode ocorrer em
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compostos que apresentam um segundo grupo carbonila na posição β do ácido. Isto é, apenas os ácidos
malônicos e os β-cetoácidos sofrem perda de –CO sob aquecimento. Usando esse método, os β-cetoácidos
fornecem cetonas e os ácidos malônicos fornecem ácidos carboxílico simples (ocorre apenas uma
descarboxilização). Observe na �gura 15, a seguir, que a descarboxilização ocorre por um mecanismo cíclico e
envolve a formação inicial de um enol.
2
 Figura 15. Descarboxilização de um ácido malônico e um β-cetoácido
No vídeo que você verá agora, poderá se aprofundar na Síntese do éster malônico: síntese de ácidos acéticos
substituídos.
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Síntese de éster malônico utilizando dialoalcanos
Neste item iremos mostrar dois exemplos da síntese de éster malônico que fazem uso de dialoalcanos.
Na síntese do ácido glutárico, dois equivalentes em quantidade de matéria do sal de sódio do éster malônico
reagem com um dialoalcano. Nesse caso, ocorrerão duas alquilações consecutivas, originando um tetraéster.
Em seguida, ocorrerá a hidrólise e a descarboxilação do tetraéster, fornecendo um ácido dicarboxílico.
 Figura 16. Síntese de éster malônico do ácido glutárico
No segundo exemplo, veremos que a síntese do éster malônico também pode ser usada na preparação dos
ácidos cicloalcanocarboxílicos, a partir de um dialoalcano. Veja a seguir como isso acontece:
Clique nas informações a seguir.
1ª etapa 2ª etapa 3ª etapa
Esse método é frequentemente utilizado para preparar anéis de três, quatro, cinco e seis membros; entretanto, o
rendimento diminui para anéis maiores.
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 Figura 17. Síntese de éster malônico do ácido ciclopentanocarboxílico
Biossíntese de ácidos graxos
Como mencionamos no início do módulo, as reações de condensação de carbonila, de maneira geral, são muito
encontradas nas rotas metabólicas, como, por exemplo, a formação de ácidos graxos utilizando a condensação de
Claisen para a formação de ligações C-C. A maioria dos ácidos graxos naturais é constituída por um número par
de átomos de carbono, reforçando a ideia, apresentada em 1893 e con�rmada muitos anos depois, de que sejam
montados a partir de unidades de acetato (CH CO ). (SOLOMONS & FRYHLE, 2006)3 2-
Clique nas barras para ver as informações.
ESTRUTURA DA ACETIL-COENZIMA A 
TRANSFERÊNCIA DE GRUPO 
DESCARBOXILAÇÃO DO MALONILTIOÉSTER E REAÇÃO DE CONDENSAÇÃO DE CLAISEN
REAÇÕES PARA FORMAÇÃO DE NOVO ÉSTER 
Essa sequência de reações é repetida até que o tioéster apresente uma quantidade apropriada de carbono,
lembrando que a cada repetição há um aumento de dois carbonos na cadeia principal. Por �m, esse tioéster
sofrerá transesteri�cação com o glicerol para formar óleos, gorduras e fosfolipídeos essenciais ao metabolismo.
Neste módulo vimos que, assim como a condensação de Claisen, a descarboxilção representa um papel
importante nas rotas metabólicas, principalmente na síntese de ácidos graxos.
 VERIFICANDO O APRENDIZADO
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 VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. A seguinte condensação de Claisen cruzada ocorre melhor quando um dos reagentes de
partida está em excesso. Qual reagente seria? Por quê? 
Responder
2. Identi�que os compostos A e B da reação a seguir: 
Carbonato de dietila; para garantir o excesso do éster enolizável, evitando a condensação
cruzada com o fenilacetato de etila
A)
Fenilacetato de etila; para garantir o excesso do éster enolizável e sua autocondensaçãoB)
Carbonato de dietila; para garantir o excesso do éster não enolizável, evitando a reação do
íon enolato com o seu respectivo éster (autocondensação do fenilacetato de etila)
C)
Fenilacetato de etila; para garantir o excesso do éster não enolizável, evitando a reação do
carbonato de dietila com o íon enolato
D)
Fenilacetato de etila; para evitar o excesso do éster não enolizável, evitando a reação do íon
enolato com o seu respectivo éster (autocondensação do fenilacetato de etila)
E)
A = sol. 50% NaOH / B = butanoato de etilaA)
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CONCLUSÃO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Neste tema, abordamos as principais reações envolvendo ácidos carboxílicos e seus derivados, e discutimos os
princípios mecanísticos de cada uma, destacando sua importância no entendimento da Química Orgânica.
Por �m, apresentamos as principais fontes e rotas metabólicas desses compostos. Ao concluir o estudo deste
tema, você deve ter percebido que os ácidos carboxílicos e seus derivados apresentam rotas e usos bastantes
diversi�cados e participam da rotina dos laboratórios e indústrias.
)
A = etóxido de sódio / B = butanoato de etilaB)
A = cloreto de etanoíla / B = ácido butanoicoC)
A = etóxido de sódio / B = ácido butanoicoD)
A = sol. 50% NaOH / B = ácido propanoicoE)
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PODCAST
0:00 10:38
REFERÊNCIAS
CLAYDEN, J.; GREEVES, N.; WARREN, S. Organic chemistry. 2. ed. New York: Oxford University Press, 2012.
COSTA, P.; FERREIRA, V.; ESTEVES, P.; VASCONCELLOS, M. Ácidos e base em Química Orgânica. Porto Alegre:
Bookman, 2005.
COSTA, P.; PILLI, R.; PINHEIRO, S.; VASCONCELLOS, M. Substâncias carboniladas e derivados. Porto Alegre:
Bookman, 2003.
MCMURRY, J. Química Orgânica. 7. ed. vol. 2. São Paulo: Cengage Learning, 2011.
SOLOMONS, T. W. G.; FRYHLE, C. B. Química Orgânica. 8. ed. vol.2. Rio de Janeiro: LTC, 2006.
EXPLORE+
“Proposta de preparação e caracterização de ésteres: um experimento de análise orgânica na graduação”, de
Phelipe Matheus Moraes Calvalcante e outros autores.
“A importância da síntese de fármacos”, de Ricardo Menegatti, Carlos Alberto Manssour Fraga e Eliezer J.
Barreiro.
CONTEUDISTA
Gabriela de Andrade Danin Barbosa
 Currículo Lattes
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
https://stecine.azureedge.net/repositorio/acidos_carboxilicos_derivados/index.html
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