Ácidos Carboxílicos e seus derivados

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

Universidade Estadual do Oeste do Paraná-Unioeste 
Ácidos carboxílicos e Derivados
 
 Acadêmicas: 
 Carine R. Nichtervitz;
 Gabriele L. Hoelscher;
 Jayne Mayara Nyland;
 Jéssica Zismann;
 Mariana Turquino.
 
 Profº; Dr. Affonso Celso Gonçalves Junior.
16 de outubro de 2013
Marechal Cândido Rondon
1
1
Sumário
Introdução;
Histórico;
Propriedades,
Nomenclatura;
Classificação;
Preparação dos ácidos carboxílicos;
Outras reações importantes;
Caráter ácido;
Derivados;
Membros importantes;
Uso na Industria;
Curiosidades;
Referências Bibliográficas.
2
Introdução
 O grupo carboxila, (simbolizado –CO2H ou -COOH), é um dos grupos funcionais de presença mais ampla na química e na bioquímica, que corresponde a um estado altamente oxidado do átomo de carbono. Os ácidos carboxílicos não são apenas importantes por si mesmos, mas o grupo carboxila é o grupo original de grande família de compostos aparentados, os compostos acíclicos ou compostos derivados dos carboxílicos.
3
Histórico
Carl Wilhelm Scheele (1742-1786), um notável químico experimental sueco, entre os 15 a 20 mil experimentos atribuídos a ele, estão as descobertas de compostos orgânicos de natureza ácida.
4
Propriedades
 Eles são substâncias polares;
 Podem formar pontes de hidrogênio fortes entre si e com água;
 Geralmente têm pontos de ebulição altos e aqueles de baixo peso molecular apresentam solubilidade apreciável em água;
 Quanto menor a cadeia, mais miscíveis em água;
 Odor dos ácidos carboxílicos;
 Acidez é uma das características mais importantes.
5
Nomenclatura 
	Os ácidos carboxílicos alifáticos de cadeia reta foram isolados primeiramente de fontes naturais, especialmente por hidrólise de gorduras e de ceras. Por esse motivo, são designados por nomes que indicam sua origem natural. 
6
Exemplos:
H-CO2H [ácido fórmico (formigas)];
C3H7-CO2H [ácido butérico (manteiga butter)];
C5H11-CO2H [ácido capróico (manteiga de cabra)];
C25H51-CO2H [ácido cerótico (cera de abelhas)].
7
Segundo a IUPAC
 Os nomes da IUPAC para os ácidos carboxílicos são obtidos antecipando-se a palavra ácido ao nome particular obtido ao se retirar o final o do nome do alcano correspondente à cadeia mais longa do ácidos e acrescentando-se, no final, o sufixo óico.
8
Exemplos:
9
(Ácido 4-metilpentanóico)
(ácido 2- etil - 4, 4 – dimetilhexanóico)
 Uma outra forma de designar os ácidos carboxílicos consiste em considerá-los como derivados dos ácidos mais comuns. Emprega-se, para esse fim, as letras α(alfa) , β (beta), γ(gama), δ (delta), etc. A letra α corresponde ao carbono vizinho ao grupo funcional, no caso presente, carboxila, e assim por diante.
10
11
Exemplos:
(ácido β, β- dimetilvalérico) 
 Os ácidos aromáticos possuem nomes especiais.
	Exemplos:
12
(ácido benzóico) 
(ácido β-naftóico)
 Os ácidos mais complicados contendo o núcleo benzênico são, via de regra, designados como derivados do ácido benzóico.
Exemplos:
13
(ácido 2,3,5,6-tetrametilbenzóico)
Classificação
Os ácidos carboxílicos podem ser classificados:
De acordo com o número de carboxilas existentes na molécula:
 Monoácidos ou ácidos monocarboxílicos: têm um – COOH
 Exemplo: ácido acético: CH3COOH
 Diácidos ou ácidos dicarboxílicos: têm dois - COOH 
 Exemplo: ácido malônico: COOH
 
 CH2
 COOH
14
Em alifáticos, alicíclicos e aromáticos:
Alifáticos: CH3COOH ácido acético
Alicíclico: COOH ácido ciclohexano – carboxílico
Aromático: COOH ácido benzóico
15
Ácido mistos (muito comuns na natureza)
CH3 – CH – COOH ácido láctico (ácido – álcool)
 ǀ
 OH
 ácido salicílico (ácido – fenol)
 
16
16
Preparação de Ácidos Carboxílicos
1. Reações de oxidação:
Oxidação dos álcoois primários ou aldeídos
 O O
 R CH2OH [O] R C [O] R C
 H OH
A oxidação enérgica de álcoois secundários ou álcoois terciários ou cetonas também produz ácidos carboxílicos, com cadeias menores que os compostos iniciais, já que ocorre ruptura da cadeia original.
17
Oxidação de Alcenos ou alcinos – se oxidam sob condições enérgicas, havendo a ruptura da cadeia, levando à formação de ácidos com menor número de átomos de carbono.
 O O
R CH CH R’ [o] R C + R’ C
 OH OH 
Oxidação de cadeias laterais em anéis aromáticos 
 
 CH3 COOH
 
 [O] 
 ácido benzóico
18
Tolueno
2. A partir de compostos de Grignard:
Na solução etérica do composto de Grignard, borbulha-se gás carbônico ou adiciona-se “gelo seco” (CO2 sólido). Nesta reação há o aumento de um átomo de carbono na cadeia original.
 O O
R MgX + CO2 R C HCl R C + MgXCl
 OMgX OH
3. Por aquecimento do ácido Malônico (ou seus derivados):
Nessa reação diminui um átomo de carbono do composto inicial.
 COOH
CH2 CH3COOH + CO2
 COOH
19
4. Por hidrólise de derivados de ácidos
Sais, ésteres, anidridos, amidas, nitrilas, cloretos de ácidos, etc.
Hidrólise de ésteres
Pode ser efetuada em meio ácido ou alcalino, leva a formação de ácidos carboxílicos.
 O O
R C + H2O H+ ou H- R C + R’OH
 OR’ OH
Hidrólise de nitrilas
No final teremos aumentado um átomo de carbono na cadeia inicial.
 O O O
R CN H2O R C H2O R C H+ R C
 H+ NH2 ONH4 OH
20
Outras reações importantes
Descarboxilação
 A descarboxilação dos ácidos que dá origem aos alcanos, é feita, via seus sais de sódio.
Halogenação em 
Os hidrogênios do carbono alfa são facilmente substituídos por cloro ou bromo.
21
Redução:
Redução a álcoois – A obtenção dos álcoois de cadeia longa é efetuada, através da redução dos ácidos carboxílicos. Hidreto de lítio e alumínio é um dos poucos reagentes que reduzem ácidos a álcoois. O produto da reação é um alcóxido, do qual o álcool é liberado por hidrólise.
 -4H2; -2LiAlO2 +4H2O
4R-CO2H+3LiAlH4 (R-CH2-O)4 AlLi 4R-CH2-OH+Al(OH)3+Li(OH)
Redução a aldeídos – redução direta de ácidos carboxílicos e seus derivados usando-se
hidrogenação catalítica. 
 Pd/BaSO4
 R – C = O + H2 R – C = O + HCl 
 Cl H
22
Caráter ácido
Os ácidos carboxílicos têm caráter ácido devido à dissociação:
 O O
R C R C + H+
 OH O –
Os ácidos carboxílicos perdem a maior parte das reações típicas do grupo carbonila.
Geralmente o caráter ácido dos ácidos carboxílicos é, fraco.
Com o aumento da cadeia carbônica a “força” do ácido diminui.
23
Um ácido dicarboxílico, com carboxilas vizinhas é mais forte que um ácido monocarboxílico.
Os ácidos aromáticos , com a carboxila ligada diretamente ao anel, também é mais forte.
Em decorrência do “caráter ácido” os ácidos carboxílicos apresentam as reação normais de todos os ácidos:
 - Reação com metais.
 - Reação com bases.
 - Formação de anidridos (desidratação).
 - Reação com compostos de Grignard.
24
Derivados
As reações mais características do grupo COOH são aquelas onde o hidrogênio ou o grupo OH são substituídos. O grupo CO normalmente permanece inalterado.
25
Sais
A nomenclatura dos sais derivados de ácidos carboxílicos é feita a partir do nome do ânion, mudando a terminação ico do ácido carboxílico correspondente por ato.
Por serem sólidos, costumam apresentar densidade mais elevada que a da água.
26
Produção de Sais Orgânicos
São compostos formados pela reação entre um ácido carboxílico e uma base.
 O O
 CH3 C + NaOH CH3 C + H2O
 OH ONa
27
Ésteres
Seus nomes são derivados da porção ácida (deve terminar em ato ou oato) e dos nomes da porção alcoólica (que deve terminar em ila). A porção do nome ácido vem primeiro.
 
Acetato de etila ou etanoato de etila
 
São compostos polares.
Geralmente têm cheiro agradável.
28
Obtenção de Ésteres
Os ácidos carboxílicos reagem com alcoóis para formar ésteres através de uma reação conhecida como esterificação, que é o principal método utilizado.
Formação de Éster: ( –OH substituído por –OR)
Outros métodos também são utilizados; como a transesterificação, que consiste na reação de um éster com um álcool para formar um éster diferente.
29
Anidridos
Sua nomenclatura é feita baseada no ácido do qual ele foi formado, ou seja, troca-se a palavra “ácido” por “anidrido”. 
A origem de seu nome, pois anhydros,
 em grego, significa “sem água”.
30
Produção do Anidrido
Um método geral para preparar anidridos é através da 
desidratação de duas moléculas do ácido.
31
Haletos de acila
Os haletos de ácido, também chamados de haletos de acila apresentam como grupo funcional a seguinte estrutura:
A nomenclatura dos Haletos de Ácido é dada em função do nome do ácido carboxílico de origem, de acordo com o seguinte esquema:
 Brometo
 Cloreto - ico 
 Iodeto de nome do ácido 
 Fluoreto + ila
32
Produção de Haletos de acila
São preparados através da reação de ácidos carboxílicos com tri-ou penta-haletos de fósforo, ou com cloreto de tionila.
 
R – CO2H + PCl3 R – C = O + O = P – Cl + HCl 
 Cl
R – CO2H + PCl5 R – C = O + O + PCl3 + HCl
 Cl
R – CO2H + O = SCl2 R – C = O + SO2 + HCl
33
Amidas
Sua nomenclatura se dá utilizando-se o prefixo + amida.
        Propanamida
 Etanamida
Em condições ambientes podem ser encontradas no estado sólido ou líquido.
Na indústria química é muito utilizado 
como fertilizante químico (uréia).
34
Produção de Amida
As amidas podem ser preparadas por diversos métodos que se iniciam com os cloretos de acila, anidridos de acido, ésteres, ácidos carboxílicos. 
Os ácidos carboxílicos reagem com amônia aquosa para formar sais de amônio. Devido à baixa reatividade do carboxilato, a reação normalmente não se desenvolve em solução aquosa. Contudo se evaporarmos a água e subseqüentemente aquecermos o sal, a desidratação gera uma amida.
35
Porém o melhor método para obtenção de amidas é a partir da conversão de um cloreto de acila.
 
36
Membros importantes
37
Ácido fórmico
Seu nome provém do fato de ter sido 
obtido pela destilação seca de formigas. 
Pode ser preparado por vários métodos.
É um liquido incolor, fumegante, cáustico, de cheiro forte e irritante. 
Seu aquecimento com ácido sulfúrico produz CO, sendo um maneira simples de preparar esse gás em laboratório.
Como o formaldeído, o ácido fórmico tem forte ação bacteriana.
38
Ácido Acético
 Conhecido desde a antiguidade, na forma de 
vinagre de vinho.
Importantes solventes em perfumaria e essência artificiais.
Produção de acetato de vinil.
39
Ácido Oxálico
Seu nome (do Latim oxalis) resulta 
do seu primeiro isolamento do trevo 
azedo (Oxalis acetosella).
É um ácido dicarboxilico, orgânico 
saturado de cadeia normal e 
relativamente forte.
A forma mais usual, comercialmente é desidratada.
Presente em plantas, como espinafre e azedinhas.
40
Ácido Benzóico
O ácido benzóico é um composto aromático, monocarboxilico.
Na natureza, o ácido benzóico é normalmente encontrado em ameixas e em frutas de bagas (morango, amora, framboesa, groselha), em bálsamos e resinas e principalmente, na casca de árvores do gênero Styrax, como o benjoeiro, daí o nome ácido benzóico. 
Muito utilizado pela indústria alimentícia para conservação de alimentos e pela indústria farmacêutica na produção de cosméticos e medicamentos, principalmente de antifúngicos.
41
Uso na Industria
Conservante de sucos de frutas.
 Na produção de desinfetante.
Tingimento e acabamento de tecidos.
Sabão e sabonetes.
Medicamentos.
Soluções fotográficas.
Aditivos alimentares.
Na indústria de cosméticos, alguns ácidos carboxílicos têm sido usados como constituintes da composição de cremes de rejuvenescimento facial. 
42
 Curiosidades
Em muitos queijos o responsável pelo 
aroma, mesmo presente em pequenas 
quantidades, é o ácido pentanóico.
Os cães conhecem os seus donos pelo 
cheiro; isso se dá pelo fato de os seres 
Humanos apresentam junto à pele glândulas
que produzem e liberem ácidos carboxílicos.
O ácido benzóico é encontrado na 
natureza em bálsamos e resinas vegetais, e 
na urina do boi e do cavalo na forma
combinada.
 
43
As folhas de urtiga contêm espinhos 
com acido metanoico ou fórmico.
A dor que se sente ao ser picado por 
formigas e abelhas é devido a injeção
do ácido metanoico (fórmico) nos tecidos
celulares. 
Mais de um milhão de toneladas do ácido
Acético são consumidas anualmente nos EUA.
44
O mel possui ácidos orgânicos que 
representam menos que 0,5% dos sólidos,
tendo um pronunciado efeito no flavor.
Os ácidos fórmico e acético têm cheiro
agudo, irritante e paladar azedo, ácido.
Os ácidos de quatro a oito carbonos
têm odores excepcionalmente desagradáveis.
Em pequenas concentrações são fragrâncias 
deliciosas.
 
45
Referências Bibliográficas
ALLINGER, N. L. Química Orgânica. Rio de Janeiro: Guanabara, 1990. Cap. 19, p. 472-503
CAMPOS, M. de M. Fundamentos de Química Orgânica. Edgard Blücher Ltda. Cap. 24, p. 363-386
Química Nova Interativa. Ácidos Orgânicos: dos Primórdios da Química Experimental à sua Presença em Nosso Cotidiano. Disponível em: http://qnint.sbq.org.br/qni/visualizarConceito.php?idConceito=14 [consultado em 19/09/2013]
Slideshare. Reações de Ácidos Carboxílicos e Derivados. Disponível em: http://www.slideshare.net/nunes_ufc/reaes-de-cidos-carboxlicos-e-derivados [consultado em 25/09/2013]
46
47