Acidos Carboxílicos PDF

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Ácidos Carboxílicos e Seus Derivados
ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
São compostos que possuem como grupo funcional a carbonila (C=O), ligada a uma hidroxila (-OH),e que se denomina grupo carboxila. Essa pode ser representada por
-COOH,ou ainda -CO2H
ÁCIDOS CARBOXÍLICOS- IUPAC
Inicia-se o nome do composto com a palavra ácido seguida do nome da cadeia principal e substituir a terminação –o dos hidrocarbonetos pela terminação –oico.
Começa-se a enumerar a cadeia pelo carbono da carboxila.
No caso de diácidos, triácidos, etc., deve-se acrescentar a terminação –dioico,-trioico, etc.
Acidez de Ácidos Carboxílicos
€O próton carboxila da maioria dos ácidos carboxílicos tem um pKa = 4 - 5
	Ácidos carboxílicos são prontamente desprotonados pelo hidróxido de sódio ou bicarbonato de sódio para formar sais carboxilatos
	Sais carboxilatos são mais solúveis do que o correspondente ácido carboxílico
€Grupos elétrons-retiradores próximos ao grupo carboxila aumentam a acidez dos ácidos carboxílicos
	Eles estabilizam o ânion carboxilato por deslocalização indutiva da carga
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ÁCIDO FORTE VS ÁCIDO FRACO
Ácidos Dicarboxílicos
€Ácidos dicarboxílicos são nomeados como ácidos decanodióicos atravez do sistema IUPAC
	Nomes comuns são frequentemente usados para ácidos dicarboxílicos simples
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ÁCIDOS CARBOXÍLICOS- IUPAC
ÁCIDOS CARBOXÍLICOS- IUPAC
SAIS DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
Compostos orgânicos derivados de ácidos carboxílicos obtidos por reações de neutralização com bases inorgânicas.
SAIS DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS-IUPAC
Semelhante à nomenclatura dos sais inorgânicos. A terminação –ico do ácido de origem é substituída por –ato seguida da preposição de e do nome do cátion.
SAIS DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS- USUAL
A nomenclatura usual dos sais orgânicos segue a mesma regra usada em Química Geral, sendo que quando um ácido inorgânico reage com uma base e dá origem a um sal, o nome do sal é feito partindo-se do nome do ácido de origem e mudando apenas a terminação. Quando termina com ico, mudamos para ato.
ÉSTERES
Compostos derivados dos ácidos carboxílicos, obtidos pela substituição do hidrogênio da carboxila por um radical carbônico. A reação entre um ác. Carboxílico e um álcool (reação de esterificação) é uma das mais importantes para obtenção dos ésteres.
ÉSTERES-IUPAC
Devemos substituir a terminação –ico do ácido carboxílico pela terminação –ato, seguida da preposição de e do nome do radical ligado ao oxigênio. Para enumerarmos a cadeia principal de um éster devemos começar pelo carbono do agrupamento carboxi.
ÉSTERES-IUPAC
ÉSTERES-USUAL
Devido ao fato de serem derivados de ácidos carboxílicos, existe uma nomenclatura usual (não oficial) para os ésteres, que se refere ao nome usual do ácido, mudando-se apenas a terminação ico por ato. Veja os exemplos a seguir:
ÉSTERES-USUAL
REAÇÃO DE ESTERIFICAÇÃO
Essa reação consiste em uma desidratação intermolecular entre uma molécula de um ácido carboxílico e uma molécula de álcool, catalisada por ácidos inorgânicos fortes e concentrados, com HCl e H2SO4.
Essa reação é reversível e, à temperatura ambiente apresenta um rendimento de 60%.
REAÇÃO DE ESTERIFICAÇÃO
Utiliza-se uma adição de CaO para eliminarmos o excesso de água, formando Ca(OH)2 (s).
REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO
Essa reação tem recebido grande destaque devido ser responsável pela produção do biodiesel.
A reação de transesterificação é uma reação química que pode ocorrer entre um éster e um álcool ou entre um éster e um ácido ou base forte, sempre tendo a formação de um novo éster e um novo álcool.
REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO
Transesterificação é uma reação química entre um éster (RCOOR’) e um álcool (R’’OH) da qual resulta um novo éster (RCOOR’’) e um álcool (R’OH).
REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO
A este tipo de transesterificação foi atribuído o termo de alcoolize, tendo como produtos principais o éster (biodiesel) e o glicerol (glicerina). O processo se inicia pela mistura do óleo vegetal com um álcool (por exemplo, metanol ou etanol) na presença de um catalisador (que pode ser um ácido, uma base ou enzima).
REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO
A seguir é representada uma reação de transesterificação de um triglicerídeo com um álcool, obtendo-se como produtos o éster e a glicerina. Esta reação processa-se em três etapas:
REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO
Diversos alcoóis podem ser empregados neste tipo de reação, sendo que o metanol (CH3OH) e o etanol (CH3CH2OH) são os mais empregados. Estes podem reagir rapidamente com os triglicerídeos, com o uso de hidróxido de sódio (NaOH) como catalisador.
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Introdução
€O grupo carboxila (-CO2H) é o grupo característico de uma família de compostos chamada de compostos acilas ou derivados de ácidos carboxílicos
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Nomenclatura e Propriedades Físicas
€Na nomenclatura IUPAC, o nome de um ácido carboxílico é obtido trocando o –e do alcano parental correspondente para ácido -oico
	Ao carbono carboxila é atribuica a posição 1 e precisa ser explicitamente numerada
€Os nomes comuns de muitos ácidos carboxílicos permanecem em uso
	Ácido metanóico (ou ácido fórmico) e etanóico (ou ácido acético) são usualmente referidos como ácido fórmico e acético
€Ácidos carboxílicos podem formar ligações hidrogênios fortes entre si e com a água
	Ácidos carboxílicos com até 4 carbonos são miscíveis em água em todas as proporções
Ésteres
€Os nomes dos ésteres são derivados dos nomes dos correspondentes ácido carboxílico e do álcool dos quais o éster seria feito
	A porção ácido carboxílico é nomeada primeiro com o final –ato ou -oato
	A porção álcool vem depois e tem o final -ila
€Ésteres não podem formar ligação entre si e como consequência pontos de ebulição inferiores aos dos ácidos carboxílicos
	Ésteres podem formar ligação hidrogênio com a água e têm apreciável solubilidade em água
Acetato de etila ou etanoato de etila
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Propanoato de terc-butila
Acetato de vinila ou etanoato de etenila
p-clorobenzoato de metila
Malonato de dietila
Anidridos de Ácidos
€Muitos anidridos são nomeados retirada da palavra ácido do nome ácido carboxílico e adicionando a palavra anidrido
Cloreto de Ácidos
€Cloreto de ácidos são nomeados pela retirada do –ico do ácido carboxílico e adicionando ila, precedido por cloreto
Anidrido acético
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Anidrido succínico
Anidrido ftálico
Anidrido maleico
Cloreto de acetila
Cloreto de propanoíla
Cloreto de benzoíla
Amidas
€Amidas sem substituintes sobre o nitrogênio são nomeadas pela substituição de ácido –ico por amida
	Grupos sobre o nitrogênio são nomeados como substituintes e são dados os locantes N- ou N,N-
€Amidas com um ou dois hidrogênios sobre o nitrogênio formam ligações hidrogênio muito fortes e têm elevados pontos de fusão
	Amidas N,N-dissubstituídas não podem formar ligações hidrogênio entre si e têm baixo pontos de fusão
N-fenil-N-propilacetamida
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Benzamida
Acetamida (etanamida)
N-etilacetamida
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€Ligação hidrogênio entre amidas nas proteinas e pepitídeos é um fator importante na determinação de sua forma 3-dimensional
Nitrilas (são os cianeto orgânicos)
€Nitrilas acíclicas são nomeadas pela adição do sufixo –nitrila ao nome do alcano
	Ao carbono nitrila é dada a posição 1
	Etanonitrila é usalmente chamada de acetonitrila
Etanonitrila (acetonitrila)
Propenonitrila (acrilonitirla)
ligação hidrogênio
Preparação de Ácidos Carboxílicos
Pela Oxidação de Alcenos
Pela Oxidação de Aldeídos e Álcoois Primários
Pela Oxidação de Alquilbenzenos of Alkylbenzenes
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Pela Oxidação do Anel Benzeno
Pela Oxidação de Metilcetonas (A Reação Halofórmica)
Pela Hidrólise de Cianoidrinas e Outras Nitrilas
	Hidrólise de uma cianoidrina dá um ácido -hidroxido
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	Haletos de alquilas primários podem reagir com íon cianeto para formar nitrilas e estas podem ser hidrolizadas para ácidos carboxílicos
Pela Carbonatação de Reagentes de Grignard
R-MgX
Reagente de Grignard
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Adição-Eliminação Nucleofílica ao CarbonoAcila
€Relembre que aldeídos e cetonas sofrem adição nucleofílica na ligação dupla carbono-oxigênio
€O grupo carbonila de ácidos carboxílicos e seus derivados sofrem adição- eliminação nucleofílica
	O nucleófilo reage no grupo carbonila para formar um intermediário tetraédrico
	O intermediário tetraédrico elimina um grupo abandonador (L)
	O grupo carbonila é regenerado; o efeito líquido é uma substituição acila
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€Para acontecer a adição-eliminação nucleofílica o composto acila deve ter um bom grupo abandonador ou um grupo que possa se converter em um bom grupo abandonador
	Cloretos de acilas reagem com perda do íon cloreto
	Anidridos reagem com perda de um íon carboxilato
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€Ésteres, ácidos carboxílicos e amidas geralmente reagem com perda do grupo abandonador álcool, água e amina respectivamente
	Estes grupos abandonadores são gerados pela protonação de composto acila
€Aldeídos e cetonas não podem reagir por este mecanismo porque não possuem um bom grupo abandonador
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Reatividade Relativa de Compostos Acilas
€A reatividade relativa de ácidos carboxílicos e seus derivados é a seguinte:
€Em geral, a reatividade pode ser relacionada com a habilidade do grupo abandonador (L) ir embora
	Habilidade do grupo abandonador é inversamente relacionada com a basicidade
	Cloreto é a base mais fraca e o melhor grupo de saída
	Aminas são bases fortes e os piores grupos abandonadores
€Como uma regra geral, os menos reativos compostos acilas podem ser sintetizados a partir dos mais reativos
	Síntese dos derivados acilas mais reativos a partir dos menos reativos é difícil e requerem reagentes especiais (se for possível)
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€Anidridos cíclicos com anéis de 5- e 6-membros podem ser sintetizados por aquecimento do di-ácido
Reações de Anidridos de Ácidos Carboxílicos
€Anidridos de ácidos carboxílicos são muito reativos e posem ser usados para sintetizar ésteres e amidas
	Hidrólise de um anidrido dá o correspondente ácido carboxílico
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Ésteres
Síntese de Ésteres: Esterificação
€Reação catalisada por ácidos de álcoois e ácidos carboxílicos para formar ésteres é chamada esterificação Fischer
€Esterificação Fischer é um processo de equilíbrio
	Formação de éster é favorecida pelo uso de grande excesso tanto do ácido ou do ácido carboxílico
	Formação de éster é também favorecida pela remoção de água
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€Esterificação com metanol marcado dá apenas um produto marcado no átomo de oxigênio ligado ao grupo metila
	Um mecanismo consistente com esta observação é mostrado a seguir
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€A reação reversa é a hidrólise de éster catalisada por ácidos
	Hidróloise de éster é favorecida pelo uso de ácido aquoso diluido
€Ésteres a partir de Cloretos de Ácidos
	Cloretos de ácidos reagem com álcoois na presença de base (e.g. piridina) para formar ésteres
A piridina atua como base para neutralizar o ácido formado
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Acetato de Isopentila (óleo de banana)
O
H3C	C	OH
CHCH2CH2OH
H3C
H3C
+
ác. acético em excesso
álcool isopentílico
H+
 	
O
H3CC	OCH2CH2CH(CH3)2
acetato de isoamílico ou acetato de isopentila
Bananas são fonte apreciável de vitamina A, vitamina C, fibras e potássio.
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Hidrólise de Ésteres Promovida por Base: Saponificação
€Reação de um éster com hidróxido de sódio resulta na formação de um carboxilato de sódio e um álcool
€O mecanismo é reversível até que o produto álcool seja formado
€Protonação do alcóxido pelo ácido carboxílico inicialmente formado é irreversível
	Esta etapa direciona o equilíbrio para a finalização da hidrólise
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Hdrólise Amidas
€Aquecendo uma amida com ácido ou base aquosos provoca hidrólise
	Hidrólise de uma amida é mais lenta do que a hidrólise de um éster
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Saponificação
Neutralização
Hidrólise de ésteres
a) catálise ácida
b) Catálise básica
Esterificação
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Ácidos Graxos
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A canela contém além do eugenol, o cinamaldeído, um bom conservante e aromatizante, além de apresentar excelente atividade fungicida e inseticida.
O cravo-da-índia contém eugenol, um poderoso antioxidante que conserva os alimentos. Fenóis (o eugenol é um fenol) possuem propriedades antioxidantes por ter capacidade de doar hidrogênio para radicais livres, tornando esse radical estabilizado por ressonância.
Ácidos carboxílicos: usos em alimentos
R
OH	O
O
O
estabilização por ressonância
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Os ácidos orgânicos inibem o crescimento de fungos, atuam contra bolores e leveduras, mas têm efeitos adversos sobre a saúde.
Já contra as bactérias, utilizam-se os nitritos e nitratos que são excelentes antimicrobianos.
Antioxidante é uma substância que retarda o aparecimento de alteração oxidativa nos alimentos. São sempre representados pela letra A nos códigos.	32
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Antioxidante é uma substância que retarda o aparecimento de alteração oxidativa nos alimentos. São sempre representados pela letra A nos códigos. Existem também outros antioxidantes muito utilizados em alimentos: são o 2-t-butil-4- metoxifenol (BHA), o 2,6-di-t-butil-4-metilfenol, (BHT), o ácido cítrico e o ácido fosfórico H3PO4, ácido cítrico, vitamina C, tocoferol (vitamina E), etc.
Os conservantes atuam para impedir ou retardar as ações provocadas por micro- organismos ou enzimas nos alimentos. São muito usados os ácidos orgânicos, como os ácidos sórbico, benzóico, propanóico e acético, e também nitratos e nitritos. Os ácidos orgânicos inibem o crescimento de fungos, atuam contra bolores e leveduras, mas têm efeitos adversos sobre a saúde. Já contra as bactérias, utilizam-se os nitritos e nitratos, excelentes antimicrobianos.
As baixas temperaturas permitem retardar ou inibir as reações químicas de deterioração natural e as atividades enzimáticas sobre os componentes dos alimentos, diminuindo ou inibindo o crescimento e as atividades dos micro- organismos.
A secagem consiste na retirada de parte da água dos alimentos. Os micro- organismos presentes no alimento precisam de água para suas funções vitais. Ao retirar a água, consegue-se diminuir consideravelmente as ações microbiológicas no alimento.
Outro método de conservação: a salga, que provoca a desidratação.
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Angewandte Chemie International Edition 2013, Volume 52, Issue 20, 52205226
Gorduras e óleos vegetais Estrutura cis e trans
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H2C	O	C	R
O
C
H
O
C
R'
O
C
O
R''
H2C	O
gordura animal ou vegetal
+
CH3O- Na+
50 - 60 oC
R
OCH3
O
R'
OCH
3
C
O
C
O
R''	C	OCH3
ésteres metílicos de ácidos graxos "biodiesel"
+
H2C	OH
HC	OH
H2C	OH
glicerol ou glicerina
Reação de transesterificação
NaOH
R
O- Na+
O
R'
O- Na+
C
O
R''
C
O- Na+
C
O
+
H2C
OH
HC
OH
H2C	OH
glicerol ou glicerina
Reação de saponificação
sabões
Sabão e Biodiesel
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Osmose
cell
Plant	under different environments
Plant cell under different environments
Células de plantas sob diferentes ambientes.
O processo de osmose atua através de uma membrana semipermeável (a membrana celular é um membrana). Os pontos azuis representam partículas direcionando o gradiente osmótico.
Exemplos: a salga, adoçante (geleias são formas de conservação).