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UNIVERSIDAD DEL VALLE 
VICERRECTORIA ACADÉMICA 
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN DESESCOLARIZADA 
CURSO DE 
QUÍMICA ORGÁNICA GENERAL 
 
AUTORA: 
LUZ MARINA JARAMILLO PhD 
Profesora Titular 
Facultad de Ciencias - Departamento de Química 
Santiago de Cali, 2002 
ÁCIDOS CARBOXILICOS Y SUS DERIVADOS: SUSTITUCIÓN 
NUCLEOFILICA EN CARBONO ACILO 
INTRODUCCIÓN 
OBJETIVOS 
ESPECÍFICOS 
7.1 ESTRUCTURA Y FORMULA GENERAL 
7.2 FUENTE NATURAL Y PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS 
ÁCIDOS CARBOXILICOS 
7.3 PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ÁCIDOS CARBOXILICOS 
7.4 REACCIONES DE LOS ÁCIDOS CARBOXILICOS 
 
7.4.1 Acidez 
7.4.2 Conversión a Cloruros de Acido 
7.4.3 Formación de Anhídridos 
7.4.4 Formación de Esteres: Esterificación 
7.4.5 Reducción de Ácidos Carboxílicos a Alcoholes 
 
7.5 PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS DERIVADOS DE ÁCIDOS 
CARBOXILICOS 
7.6 SUSTITUCIÓN NUCLEOFILICA EN CARBONO ACILO 
REACTIVIDAD DE LOS DERIVADOS DE ÁCIDOS 
CARBOXILICOS 
7.6.1 Hidrólisis. Formación de Ácidos Carboxílicos 
7.6.1.1 De Cloruros de Acilo 
7.6.1.2 De Anhídridos 
7.6.1.3 De Esteres 
7.6.1.4 De Amidas 
7.6.2 Alcohólisis. Formación de Esteres 
7.6.2.1 De Cloruro de Acilo 
7.6.2.2 De Anhídridos 
7.6.2.3 De Esteres - Transesterificación 
7.6.3 Amonólisis. Formación de Amidas 
7.6.3.1 De Cloruros de Acilo 
7.6.3.2 De Anhídridos 
7.6.3.3 De Esteres 
 
7.7 REDUCCIÓN DE LOS DERIVADOS DE ACIDO 
7.8 ACIDEZ DE HIDRÓGENOS ALFA (α) EN ESTERES 
 
7.8.1 Condensación de Claisen; Síntesis de β-Cetoésteres 
7.8.2 Alquilación de Esteres Dicarbonilos 
 
7.8.2.1 Alquilación del Ester Malónico: Síntesis de Ácidos Acéticos α-
Sustituidos 
7.8.2.2 Alquilación del Ester Acetoacético: Síntesis de Acetonas α-
Sustituidas 
7.9 OTROS DERIVADOS DE ACIDO 
7.9.1 Tioésteres 
7.9.2 Nitrilos 
7.10 ANÁLISIS QUÍMICO DE ÁCIDOS CARBOXILICOS Y DERIVADOS DE 
ACIDO 
7.11 LIPIDOS 
7.11.1 Grasas y Aceites 
7.11.1.1 Propiedades Físicas 
7.11.1.2 Rancidez 
 
7.11.2 Jabones - Saponificación 
7.11.3 Detergentes Sintéticos 
7.11.4 Ceras 
 
INTRODUCCIÓN 
Se tratará en esta Unidad, la química de los ácidos carboxílicos, RCO2H y sus derivados 
funcionales, R-COX. Tales compuestos contienen también el grupo carbonilo pero difieren 
de los aldehídos y cetonas en que el grupo carbonilo está unido, como mínimo, a un 
heteroátomo: oxígeno, nitrógeno o halógeno. Todas las sustancias de esta gran familia de 
compuestos orgánicos se encuentran muy repartidas en la naturaleza. 
Los ácidos carboxílicos, son los productos de descomposición oxidativa de materiales 
orgánicos; muchos ésteres son componentes de los aromas de las frutas y las amidas 
constituyen el esqueleto de la estructura proteica. Los otros dos importantes miembros de 
este grupo, los halogenuros de acilo y los anhídridos. no se encuentran en la 
naturaleza. 
La química de todos los miembros de esta familia está muy relacionada a través del grupo 
carbonilo, que aquí también es susceptible al ataque por parte de nucleófilos y es 
responsable del aumento de acidez de los átomos de hidrógeno v de muchas de estas 
sustancias. 
Existe, no obstante una importante diferencia entre la química de los compuestos 
carbonílicos (aldehídos y cetonas) y la de los derivados de los ácidos carboxílicos. Los 
aldehídos y cetonas experimentan adiciones nucleófilas al grupo carbonilo, insaturado, que 
conducen a aductos saturados, relativamente estables. En contraste, las adiciones 
nucleófilas sobre los 
grupos carbonilo de los ácidos carboxílicos y sus derivados conducen a intermedios 
inestables quo continúan reaccionando para generar el doble enlace carbono-
oxígeno. Veremos que una gran parte de la química de los ácidos carboxílicos y 
sus derivados es la conversión de uno de sus miembros en otro. El proceso 
constituye otra clase de reacción general que es la "Sustitución Nucleofílica en 
Carbono Acilo". 
 
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
Al finalizar este material el estudiante estará en capacidad de: 
1. Dado un conjunto de ácidos carboxílicos, ordenarlos por su fuerza ácida, 
creciente a decreciente a través de un análisis estructural. 
2. Interpretar las propiedades físicas de ácidos carboxílicos y sus derivados con 
base en su estructura. 
3. Relacionar el nombre común de varios ácidos carboxílicos con la fuente 
natural de su procedencia. 
4. Explicar el mecanismo general de sustitución nucleofílica en carbono acilo. 
5. Ejemplificar la reactividad relativa de los diferentes derivados de ácido con la 
reacción de hidrólisis. 
6. Aplicar el mecanismo general de sustitución nucleofílica en carbono acilo a 
las diferentes conversiones de un derivado 
de ácido en otro. 
7. Dada la estructura de un ácido carboxílico o derivado de ácido y determinadas 
condiciones de reacción, escribir la estructura del producto que se forma. 
8. Describir la naturaleza química de los tioésteres, 
9. Describir la naturaleza química de los nitritos. 
10. Explicar y representar con ecuaciones químicas pruebas químicas sencillas que 
permitan diferenciar los diferentes compuestos orgánicos con el grupo acilo entre sí, 
y de otros compuestos orgánicos. 
11. Escribir las estructuras de varios compuestos representativos de la familia de 
los Iípidos. 
12. Interpretar algunas propiedades químicas y físicas de ácidos grasos, grasas, aceites, 
ceras, jabones y detergentes con base en su estructura. 
 
DESARROLLO DEL CONTENIDO 
7.1 ESTRUCTURA Y FORMULA GENERAL 
El grupo carboxilo es uno de los grupos funcionales mas abundantes en la 
química y la bioquímica. El carbono del grupo carboxilo está hibridizado sp2. A 
continuación se muestran las dimensiones de los enlaces C-O y el ángulo de enlace: 
 
No sólo los ácidos carboxílicos son importantes en si misinos, sino que el grupo carboxilo 
es el grupo del cual se deriva una gran familia de compuestos (Tabla 7.1). 
Tales compuestos contienen el grupo acilo: 
 
Como resultado de ello a menudo se les conoce como compuestos acílicos. 
8 
Tabla 7.1 Derivados de los Ácidos Carboxílicos 
Estructura Nombre General
 
7.2 FUENTE NATURAL Y PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ÁCIDOS 
CARB0XILICOS 
Aunque los ácidos carboxílicos constituyen la mayoría de los ácidos orgánicos, es 
importante mencionar que existen otros ácidos 
9 
orgánicos, los llamados Ácidos sulfónicos, que son menos comunes. 
Los ácidos carboxílicos como ya se mencionó, contienen el grupo carboxilo. 
 
Los ácidos sulfónicos contienen un átomo de azufre en su fórmula y el grupo sulfónico; 
 
Muchos de los ácidos carboxílicos comúnmente conocidos se obtuvieron primero de 
fuentes naturales, especialmente ciertas frutas, grasas y aceites. De hecho los llamados 
ácidos grasos son compuestos de tres a dieciocho carbonos de cadena no ramificada. 
Con un número > 9 átomos de carbono sólo los números pares (12, 14, 16, 18) son 
abundantes en la naturaleza. 
Numerosos ácidos carboxílicos han recibido nombres comunes derivados de palabras 
griegas o latinas que indican las fuentes naturales de donde proceden. 
Veamos el origen de algunos de ellos: El ácido fórmico (latin fórmica hormiga) es un 
líquido irritante de olor agudo 
 
 
 
 
 
10 
responsable de la picadura de ciertas hormigas y de la ortiga. 
El ácido acético (latin, acetum o vinagre) dá la acidez al vinagre, donde su 
concentración es de 4 ó 5%. Debido a que el ácido acético (p.f. 16.6º C) congela y a un 
sólido como el hielo en un cuarto frío se le denomina ácido acético glacial. El ácido 
propiónico (griegos proto, primero + pion, grasa). El ácido butírico (latin: butyrum o 
mantequilla) es uno de los compuestos responsables del olor de la mantequilla rancia. 
El ácido valérico (latin: valerium, de la raíz de la valeriana) de olor fuerte. Los ácidos 
caproico (C-6) , caprílico (C-8)y cáprico (C-10) (latín: caper, cabra) son compuestos de 
olor desagradable asociados con el olor de las cabras. El ácido enántico (C-7) (griego: 
oenanthe, flor de la vid). El ácido pelargónico (C-9) proviene del pelargonio (una 
geraniacea), el ácido láurico 
(C-12) se extrae del laurel, el ácido mirístico (C-14) de la nuez moscada, el ácido 
palmítico (C-16) del aceite de palma, el ácido esteárico (griego: stear, sebo o grasa). 
Otros tres ácidos grasos naturales importantes son los insaturados: oleico (cis-9-
octadecenoico) abundante en el aceite de olivas, linoleico (cis,cis-9,12-
octadecadienoico) un ácido graso esencial en la dieta, es abundante en el maíz, semilla 
de algodón, maní y soya; linolénico (cis,cis,cis, 9, 12, 15-octadecatrienoico) se 
encuentra principalmente en el aceite de linaza y de Tung. 
Los ácidos dicarboxílicos sencillos como también los ácidos carboxílicos que incorporan 
otros grupos 
11 
funcionales (dobles enlaces, grupos hidroxilo, amino y carbonilo)
se les denomina frecuentemente con nombres comunes (no sistemáticos): 
 
 
 
12 
Algunos ácidos carboxílicos aromáticos que contienen diversos sustituyentes en el anillo, 
se acostumbra denominarlos por sus nombres comunes: 
 
Ejercicio 7.1
Nombre sistemáticamente los ácidos: tartárico, málico, cítrico, fluoroacético, sarcosina, 
isoftálico, antranílico y gálico. 
Los ácidos carboxílicos son sustancias muy polares y pueden formar puentes de 
hidrógeno entre sí y con el agua. El grupo carboxilo está idealmente estructurado para 
formar dos puentes de hidrógeno entre un par de moléculas (e.g. dos moléculas de ácido 
carboxílico, una molécula de ácido carboxílico y otra de agua). Un par de moléculas de 
ácido carboxílico, unidos por puentes de hidrógeno se llama con frecuencia dímero de 
ácido carboxílico. 
13 
 
un dímero de ácido carboxílico puentes de hidrógeno con agua 
Las propiedades físicas de los ácidos carboxílicos reflejan entonces la fuerte 
asociación de sus moléculas. Así, los puntos de fusión y de ebullición son 
relativamente altos. Un ácido carboxílico tiene un punto de ebullición mas alto 
que un alcohol del mismo peso molecular. Por ejemplo: 
 
Con respecto a la solubilidad los cuatro primeros miembros de la serie homologa 
son completamente solubles en agua. Pero a medida que aumenta el número de 
carbonos de la cadena alifática disminuye la solubilidad en agua. Por otro lado, los 
ácidos carboxílicos son solubles en disolventes orgánicos menos polares, como 
éter, alcohol, benceno, etc. La Tabla 7.2 alista los puntos de fusión, de ebullición, 
solubilidad en agua y constantes de acidez de varios ácidos carboxílicos 
seleccionados. 
Además, otra propiedad (no física sino fisiológica) de los ácidos 
14 
carboxílicos (como hasta diez átomos de carbono) es su olor que se extiende desde los 
fuertes e irritantes del fórmico y acético hasta los abiertamente desagradables del butírico, 
valérico caproico. 
Por otro lado, la Tabla 7.3 alista los ácidos dicarboxílicos mas importantes los cuales se 
conocen principalmente por sus nombres comunes. 
 
15 
Tabla 7.2 Ácidos Carboxílicos (Continuación) 
 
 
16 
Tabla 7.3 Ácidos Dicarboxílicos 
 
7.2.1 Ácidos Carboxílicos y sus Sales como Aditivos en Alimentos 
Benzoato de Sodio
La sal de sodio del ácido benzoico se usa como un aditivo en alimentos y bebidas que 
naturalmente tienen valores de pH entre 4.5 ó 4.0. Actúa para prevenir el crecimiento de 
levaduras y bacterias dañinas, sirviendo así como agente antimicrobiano. El benzoato de 
sodio se usa entonces en bebidas carbonatadas y no- 
17 
gaseosas, almíbares, mermeladas, jaleas, conservas, margarinas saladas, 
ensaladas de frutas, escarchados y pasteles rellenos. Las concentraciones se 
limitan a 0.05-0.10%. Ni el benzoato ni el ácido benzoico se acumulan en el cuerpo, 
y el benzoato de sodio ha sido reconocido como seguro cuando se usa de acuerdo 
a los límites dados. 
Propionatos
Las sales de sodio y calcio del ácido propiónico: propionato de sodio y propionato de calcio, 
se usan ampliamente en alimentos horneados y queso procesado para prevenir la 
formación de mohos e inhibir la bacteria responsable de la lama en el pan. El ácido 
propiónico ocurre naturalmente en el queso suizo y su concentración puede llegar hasta ≅ 
1%. Como aditivos de alimentos, las sales de sodio y calcio se limitan entre 0.3-
0.4%. 
Acido Sórbico y los Sorbatos
El ácido sórbico es un sólido blanco con dos dobles enlaces C-C por molécula. 
Tanto el ácido sórbico y sus 
CH3-CH=CH-CH=CHC02H 
ácido sórbico 
sales de sodio y potasio se añaden a una variedad de alimentos para inhibir el 
crecimiento de mohos y almidones. Estos aditivos son efectivos a valores de pH de 
6.5 mas altos que el límite superior efectivo para benzoatos y propionatos. Se usan 
en jugos de frutas, frutas frescas, vinos, bebidas suaves, encurtidos y otros 
productos en conserva, y algunas carnes rojas y pescado. Con algunos alimentos, 
tales corno queso, pescado ahumado, y 
18 
frutas secas, las soluciones de sales de ácido sórbico se esparcen sobre las superficies 
de las envolturas o empaques. 
7.4 REACCIONES DE LOS ÁCIDOS CARBOXILICOS 
El comportamiento químico característico de los ácidos carboxílicos queda determinado 
por su grupo funcional, el carboxilo -COOH. Esta función consta de un grupo carbonilo 
(C=0) y de un grupo hidroxilo (-OH). Veremos que el -OH sufre, de hecho, casi todas las 
reacciones (pérdida de H+ o reemplazo por otro grupo) pero lo hace de un modo que solo 
es posible gracias a la presencia del C=0. 
7.4.1 Acidez 
Los ácidos carboxílicos (RCO2H) y los ácidos sulfónicos (RS03H) son compuestos 
orgánicos mas ácidos que el ácido carbónico (H2CO3). En un medio acuoso, las moléculas 
de los ácidos orgánicos mencionados interaccionan con moléculas de agua y ocurre una 
ionización suave que produce iones hidronio (H3O+) e iones carboxilato (RCO2
-) o 
sulfonato (RSO3
-) . En general: 
 
Una solución 1M de ácido acético está ionizada alrededor de 
19 
0.5% a temperatura ambiente. Los ácidos carboxílicos son donores relativamente débiles; 
ellos son ácidos débiles. Los valores de Ka para varios ácidos se dan en las Tablas 7.2 y 
7.3. 
Las cantidades entre corchetes son las concentraciones en mol/L de los iones o moléculas 
presentes en el equilibrio dados arriba (Ec. 7.1). Entre mayor sea el valor de Ka, más fuerte 
el ácido. Todos los valores Ka de los ácidos carboxílicos son del orden de 10 -5, 
comparados a los alcoholes de 10 -16 y los fenoles 10 -10. 
Debido a que son mas ácidos que el ácido carbónico (Ka1 = 4.2 x 10 -7) los ácidos 
carboxílicos experimentan una reacción ácido-base tanto con el bicarbonato de sodio 
como son bases mas fuertes, tales como NaOH para formar sales de carboxilato.
 
Una sal orgánica tiene muchas de las propiedades físicas de las correspondientes sales 
inorgánicas (e.g. elevados puntos de 
 
 
20 
fusión, solubilidad en agua, inodora). Para el nombramiento de las sales derivadas 
de ácidos carboxílicos. 
Mientras los ácidos carboxílicos reaccionan con bicarbonato de sodio, los fenoles 
requieren la base NaOH mas fuerte, y los alcoholes requieren una base todavía 
mas fuerte, tal como NaNH2. 
En NaHCO3: 
En NaOH: 
 
La diferencia entre fenoles y ácidos carboxílicos en la reactividad frente al NaOH y 
al NaHCO3 es la base de un sencillo procedimiento de separación y clasificación. Si 
un compuesto insoluble en agua se disuelve en disolución de NaOH, pero no 
disolución de NaCHO3, es probable que sea un fenol. Por otra parte, si el 
compuesto se disuelve en ambas disoluciones (la de NaOH y la de NaHCO3) , es 
probable que sea un ácido carboxílico. 
 N.R. = No Reacciona 
21 
Además, un ácido carboxílicose puede extraer de una mezcla de compuestos 
orgánicos insolubles en agua con una disolución de bicarbonato de sodio. El ácido 
forma la sal de sodio y se torna soluble en agua, mientras los otros compuestos 
orgánicos permanecen insolubles. El ácido carboxílico libre se obtiene por 
acidificación de la disolución acuosa. 
Estructura vs Fuerza Acida
En la Tabla 7.2 se observa que la mayoría de los ácidos carboxílicos no 
sustituidos tienen un valor de Ka en el intervalo de 10 -4 a 10 -5 . Y esta 
acidez mayor que fenoles y alcoholes pueden explicarse en parte a la presencia 
del segundo oxígeno del grupo carbonilo, el cual ayuda a halar los electrones del 
enlace -:0-H dejando muy suelto el hidrógeno. De aquí que el hidrógeno (o 
protón) fácilmente es capturado por moléculas de agua en una disolución acuosa. 
Por otro lado la deslocalización de la carga negativa en el anión carboxilato es el 
otro factor que favorece la acidez de los ácidos carboxílicos: 
Estructuras resonantes Híbrido 
Sin embargo, las otras partes de la molécula pueden afectar también la fuerza 
ácida. Al comparar los valores de Ka de los ácidos: acético, cloroacético; dicloro 
acético y tricloro acético. 
22 
 
 
 
Se observa cómo varia la fuerza ácida desde el ácido acético al tricloroacético. Es obvio 
que este resultado surge del efecto inductivo del cloro electronegativo que estabiliza al 
anión carboxilato (o base conjugada) de carga negativas 
Los grupos que atraen también aumentan la acidez de los ácidos aromáticos. Compare 
los ácidos clorobenzoicos o nitrobenzoicos con el ácido benzoico (Tabla 7.2). 
Por último, en los ácidos dicarboxílicos como sucede con otros ácidos que contienen más 
de un hidrógeno ionízable (H2SO4, H2C03, H3PO4, etc.), la ionización del segundo grupo 
carboxilo ocurre con menor facilidad que la del primero (compárense las K1 y K2 en la 
Tabla 7.3) 
 K1 > K2 
7.4.2 Conversión a Cloruros de Acido 
Los cloruros de ácido (o cloruros de acilo: 
23 
se preparan fácilmente, al calentar un ácido carboxílico con uno de los siguientes reactivos: 
cloruro de tioni lo, SOCl2) tricloruro de fósforo, PCl3 o pentacloruro de fósforo. PCl5. El 
cloruro de tionilo es el reactivo preferido para preparar cloruros de ácido, debido a que sólo 
produce subproductos gaseosos. Estas reacciones deben realizarse bajo una campana 
extractora eficiente. 
Ejemplos: 
Obsérvese que la reacción neta es el reemplazo de un grupo hidroxilo por un átomo de 
cloro. 
7.4.3 Formación de Anhídridos 
Al calentar ácidos carboxílicos en presencia de pentóxido de fósforo (P2O5) se generan 
anhídridos simétricos por deshidratación entre dos moléculas del ácido carboxílico. 
 
Los ácidos carboxílicos reaccionan con cloruros de ácido en la presencia de piridina para 
dar anhídridos: 
24 
 
Es el método más frecuentemente usado en el laboratorio para preparar 
anhídridos mixtos y simétricos. 
Ciertos ácidos dicarboxílicos se hidratan por simple calentamiento para formar 
anhídridos cíclicos. Esta reacción toma lugar si el anillo que se produce es de 5 ó 
6 miembros: 
 
Ejercicio 7.2
Escriba la estructura del anhídrido que se produce al calentar el ácido ftálico a 
230°C. 
7.4.4 Formación de Esteres: Esterificación 
Los ácidos carboxílicos pueden transformarse directamente en ésteres al 
calentarlos con alcoholes en presencia de una cantidad catalítica de ácido mineral 
(generalmente H2SO4). Esta reacción conocida como esterificación forma agua 
como subproducto y es reversible. Alcanza el equilibrio cuando aún quedan 
cantidades apreciables de reaccionantes. 
25 
 
 
 
Después de varias horas se obtiene en el equilibrio 
2/3 del éster y de H2O 
1/3 de ácido y de alcohol 
Para favorecer el equilibrio hacia la derecha suele usarse uno de los reactivos en exceso 
(generalmente el alcohol) o sustraer el agua a través del método de destilación azeotrópica. 
Cuando el alcohol es el etanol, la esterificación se hace en el solvente benceno, ya que el alcohol-
benceno-agua forman un azeótropo terciario de ebullición mínima (p.e. 64.6°) el cual destila de la 
mezcla de reacción a medida que procede la esterificación. De esta forma se extrae el agua 
formada y se obtienen buenos rendimientos del éster. 
Ejemplos: 
26 
Mecanismo
El mecanismo de esterificación es típico de las reacciones de sustitución 
nucleofílica catalizadas por ácido (Sec. 7.6) 
Como la reacción de esterificación es reversible, si se calienta un éster en medio 
acuoso acídico, ocurre la reacción inversa la hidrólisis del éster (Sec. 7.6.1.3) 
regenerándose el ácido carboxílico y el alcohol. 
Lactonas
Las lactonas son ésteres cíclicos que se forman de moléculas que contienen un 
grupo carboxilo y un grupo hidroxilo. Tales moléculas pueden sufrir una 
esterificación intramolecular. Las más comunes son aquellas de 5 y 6 
miembros (τ y δ lactonas) formadas de τ y δ-hidroxiácidos respectivamente. 
27 
 
Aunque la reacción de ciclación a la lactona se cataliza por ácidos o bases, a veces su 
formación puede catalizarse con trazas de ácido del vidrio de los matraces, si el producto 
es un anillo de cinco o seis miembros. Los ácidos carboxílicos con grupos hidroxilo en otras 
posiciones diferentes a los τ o δ, son estables y no ciclan espontáneamente. Sin embargo, 
las lactonas de estos hidroxiácidos se pueden sintetizar en las condiciones usuales de 
esterificación. En estos casos se emplea una disolución diluida del hidroxiácido en un 
disolvente inerte. La reacción intramolecular se favorece por la disolución diluida, ya que 
es menos probable que ocurran colisiones entre dos moléculas de ácido. 
28 
El H20 se extrae de la mezcla de reacción mediante el azeótropo de ebullición 
minima (p.e. 69°C) que forma con el benceno. 
Las lactonas son bastante comunes en la naturaleza. Por ejemplo, la vitamina C y 
la nepetalactona, el atrayente a los gatos que se encuentra presente en la nébeda 
(Calamintha nepeta). 
7.4.5 Reducción de Ácidos Carboxílicos a Alcoholes 
Los ácidos carboxílicos pueden reducirse a alcoholes utilizando el hidruro de 
aluminio y litio (LiAlH4) que es uno de los pocos reactivos capaces de reducir un 
ácido a alcohol. El producto inicial es un alcóxido del cual se libera el alcohol por 
hidrólisis. 
Ejemplos: 
29 
La reacción produce altos rendimientos del alcohol y para ciertos ácidos carboxílicos 
obtenidos de fuentes naturales y que deban convertirse a alcoholes, resulta un 
procedimiento muy útil a escala de laboratorio. Como el LiAlH4 es costoso, la 
industria lo emplea solo para la reducción de cantidades pequeñas de materias 
primas valiosas, por ejemplo, en la síntesis de ciertas drogas y hormonas. 
Como alternativa a la reducción directa, a menudo se convierten los ácidos en 
alcoholes por un proceso de dos etapas: a) esterificación b) reducción del éster. Ya 
que estos últimos pueden reducirse de varias maneras (Sec. 7.7) adaptables tanto 
al laboratorio como la industria. La reducción a alcoholes de ácidos grasos de 
cadena larga constituye un paso fundamental en la utilización de estas materias 
primas. 
7.5 PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS DERIVADOS DE ÁCIDOS 
CARBOXILICOS 
Los nombres de los derivados de ácido se obtienen del nombre del ácido carboxílico 
padre, tanto en el sistema común como en el de la IUPAC. 
La presencia aquí también, del grupo C=O hace a los derivados de ácido 
compuestos polares. Los cloruros de ácido, anhídridos y ésteres tienen puntos de 
ebullición comparables a aquellos de los 
30 
 
aldehídos o cetonas de peso molecular similar. Pero las amidas tienen puntos de 
ebullición bastante altos debido a que ellas son capaces de formar fuertes enlaces de 
hidrógeno intermolecular: 
El límitede solubilidad en agua va desde 3 a 5 átomos de carbono para los ésteres y de 5 
a 6 carbonos para las amidas. Los cloruros de ácido y los anhídridos se hidrolizan 
fácilmente en medio acuoso formando los correspondientes ácidos carboxílicos. 
La Tabla 7.4 alista las propiedades físicas de algunos derivados de ácido. 
Tabla 7.4 Derivados de los Ácidos Carboxílicos 
31 
Tabla 7.4 Derivados de los Ácidos Carboxílicos (Continuación) 
 
 
32 
Tabla 7.4 Derivados de los Ácidos Carboxílicos (Continuación) 
 
a) d ≡ descompone 
7.5.1 Esteres en Alimentos, Cosméticos y Productos Farmacéuticos 
En contraste con los olores acres y decididamente desagradables de los ácidos 
carboxílicos de bajo peso molecular, la mayoría de los ésteres volátiles tienen 
agradables fragancias frutales (se 
33 
ha dicho que tienen "olor dulce"), y muchos de ellos son utilizados como agentes 
saborizantes sintéticos y en perfumes. La Tabla 7.5 muestra una lista de ésteres 
con sus olores característicos. 
Tabla 7.5 Olores Característicos de Ésteres Seleccionados. 
 
Sin embargo, los aromas y sabores naturales se obtienen por lo general de una 
mezcla compleja de compuestos. Mas de 200 compuestos han sido identificados en 
el aroma característico del café recientemente molido, y el bouquet de los vinos 
finos se debe a la formación de ésteres y otros compuestos durante el proceso de 
añejamiento. 
34 
Por otro lado, los alquilésteres del ácido p-hidroxibenzoico (particularmente metil, etil, 
propil y butil ésteres) llamados parabenos se usan como agentes antimicrobianos en 
cosméticos y productos farmacéuticos como también en alimentos. Ellos son activos 
contra mohos y levaduras pero menos activos contra bacterias. Los parabenos pueden 
usarse en alimentos horneados, cerveza, quesos, productos de frutas, olivos, encurtidos y 
almíbares (sirups ). 
El ácido salicílico, sus ésteres y sus sales tienen efecto analgésico (sensibilidad depresora 
al dolor) y una acción antipirética (reducción de la fiebre). Como analgésicos, ellos actúan 
para levantar el umbral del dolor disminuyendo los centros del dolor en la región del tálamo 
en el cerebro. El ácido salicílico, por sí solo, es demasiado irritante para ingerirlo, pero el 
salicilato de sodio y especialmente el ácido acetilsalicílico (aspirina) son ampliamente 
usados. 
El salicilato de metilo es usado en linimentos. El salicilato de fenilo se ha usado en 
ungüentos que protegen la piel contra los rayos ultravioleta. 
7.6 SUSTITUCIÓN NUCLEOFILICA EN CARBONO ACILO - REACTIVIDAD DE LOS 
DERIVADOS DE ÁCIDOS CARBOXILICOS 
 
 
Como característica común, los compuestos de acilo (ácidos carboxílicos y sus derivados) 
sufren sustitución nucleofílica donde se remplaza HO-, Cl , , -NH2, -OR' ó 
-SR' por 
 
 
35 
algún otro grupo básico (un nucleófilo). En estos casos, la sustitución resulta mas 
rápida que la de un carbono saturado. 
 
 
Es una reacción que procede en dos etapas, con formación de un intermediario 
tetrahédrico, el cual posteriormente pierde el grupo saliente :G. La velocidad total de la 
reacción se ve afectada en general, por las dos etapas pero la primera es la mas 
importante. La formación del intermediario tetrahédrico, está afectada por los mismos 
factores que operan en la adición nucleofílica a aldehídos y cetonas, cuya primera etapa 
es análoga. Es favorecida por la atracción de electrones al estabilizar la carga negativa 
sobre el oxígeno y es retardada por la presencia de grupos voluminosos que se aglomeran 
en el estado de transición. La segunda etapa depende de la basicidad del grupo 
saliente :G. En este sentido los derivados de ácido tienen reactividades relativas muy 
diferentes hacia sustitución nucleofílica en el carbono acilo. Los cloruros de ácido son los 
mas reactivos y las amidas los menos reactivos. El orden global de reactividad es: 
 
36 
 
 
Para grupos salientes débilmente básicos como Cl -, R'S - y moderadamente débil como 
RCOO - la reactividad hacia sustitución nucleofílica es mas pronunciada.
Al comparar la diferencia en las reacciones netas de los derivados de ácido con nucleófilos 
vs los aldehídos y cetonas con nucleófilos, se entiende que los últimos sólo tienen 
posibilidades de adición nucleofílica, porque el intermediario tetrahedral formado en la 
primera etapa no puede perder un hidruro (H: -) o alquiluro (:R -) las bases mas fuertes de 
todas, y por tanto pésimos grupos salientes. 
 
"Adición Nucleofílica" 
Los derivados de ácido pueden sufrir sustitución nucleofílica catalizada por ácidos. En 
este caso, el grupo carbonilo del compuesto acilo se protona previamente al ataque 
nucleofílico, 
37 
quedando más propenso al ataque nucleofílico. 
 
"Sustitución Nucleofílica del Acilo Catalizado por ácidos" 
A continuación se describirán las diferentes reacciones de los derivados de ácido que al 
mismo tiempo los transforman unos en otros. 
7.6.1 Hidrólisis de los Derivados de Acilo 
Todos los derivados de ácido pueden hidrolizarse para generar el ácido padre. Las 
condiciones experimentales varían dependiendo del derivado de acilo. 
7.6.1.1 Cloruros de Acido 
Los cloruros de ácido se hidrolizan fácilmente formando el ácido carboxílico 
correspondiente, por tratamiento con agua a temperatura ambiente. 
 
38 
Los cloruros aromáticos . (ArCOCl) son considerablemente menos reactivos que los 
alifáticos (RCOCl). 
 
 
7.6.1.2 Anhídridos 
Los anhídridos por su parte, se hidrolizan al calentarlos con agua formando dos moles 
de ácido carboxílico por mol de anhídrido. 
Reacción Global : 
39 
7.6.1.3 Ésteres 
Los ésteres requieren condiciones mas fuertes para hidrolizarlos y no basta con tratarlos 
con agua (aún en caliente) sino que es necesario catalizar la reacción con ácido o con 
base. 
La hidrólisis de ésteres catalizada por ácido es la reacción inversa a la esterificación como 
ya se mencionó en la Sec. 7.4.4. 
Reacción Global
 
Las condiciones experimentales usuales consisten en tratar el éster con una cantidad 
abundante de agua acidulada con HCl o H2SO4 acuoso diluido. 
El mecanismo de hidrólisis ácida de ésteres contiene entonces las mismas etapas de Ia 
esterificación pero a la inversa. 
Ejercicio 7.3
a) Describa el mecanismo por etapas de la esterificación de ácido benzoico con metanol 
catalizada por ácido. 
b) Describa el mecanismo por etapas de la hidrólisis ácida delbenzoato de metilo con 
agua marcada con . c) Dónde 
40 
esperaría encontrar el oxígeno marcado? 
Por otro lado, cuando un éster se calienta con hidróxido de sodio o de potasio acuosos se 
obtiene el alcohol y el ácido carboxílico en forma de su sal (RCOO – Na + (K +)). Se trata de 
una hidrólisis promovida por bases, mejor conocida como saponificación. Con esta 
reacción se obtienen corrientemente los ácidos grasos de las grasas naturales o 
triacilgliceroles (Sec. 7.11.2.1). 
Reacción Global
 
El ácido puede liberarse por adición de ácido mineral: 
 
El mecanismo de la hidrólisis alcalina de un éster ilustra un ejemplo típico de 
sustitución nucleofílica en carbono acilo, por el nucleífilo fuerte OH –. 
Esta reacción es esencialmente irreversible, puesto que el ión 
41 
carboxilato, estabilizado por resonancia, demuestra poca tendencia a 
reaccionar con un alcohol. 
 
Ejemplos: 
Ejercicio 7.4
a) 
La velocidad de reacción relativa de hidrólisis alcalina de benzoatos de etilo 
p-sustituidos , es: 
G = N02 > Cl > H > CH3 > OCH3
vrel : 110 4 1 0.5 0.2
Cómo se justifica este orden de reactividades?
b) Predígase el orden de reactividades frente a la hidrólisis alcalina de: p-aminofenilo, 
acetato de p-metilfenilo, acetato de p-nitrofenilo, acetato de fenilo. 
c) La velocidad de reacciónrelativa de la hidrólisis alcalina de acetatos de alquilo, 
CH3COOR es: 
R = -CH3 > -C2H5 > (CH3)2CH- > (CH3)3C- 
vrel : 1 0.6 0.15 0.008
 
42 
Qué factor (electrónico y/o estérico) podría estar operando aquí?
(Ayuda: Revise la discusión sobre el mecanismo general de sustitución nucleofílica.) 
7.6.1.4 Amidas 
- Las amidas siendo los derivados acílicos menos reactivos requieren condiciones 
de reacción mas severas. 
Debe tenerse en cuenta que el grupo (en una hidrólisis catalizada por 
ácido)es peor grupo saliente que de un éster y NH2
- (en una hidrólisis 
catalizada por base) es un grupo saliente aún peor que el alcóxido RO- de un éster. 
Además el enlace amido es un enlace muy estable ya que se cree que 
puede estar estabilizado por resonancia: 
 
Podría decirse entonces que existe un cierto carácter de doble enlace entre el 
carbono y el nitrógeno. 
Para hidrolizarlas es preciso calentarlos por tiempo prolongado (mayor que 
para los ésteres) en soluciones ácidas o básicas. 
43 
Reacción Global : 
 
Hidrólisis ácida de Amidas
En condiciones ácidas, Ia hidrólisis resulta del ataque del agua a la amida protonada: 
 
Hidrólisis básica de Amidas
En condiciones alcalinas, la hidrólisis implica el ataque del ión hidroxilo fuertemente 
nucleofílico: 
44 
 
 
 
 
Las amidas N-sustituldas y N,N-disustituidas 
también se hidrolizan en ácido o base acuosa. 
Ejercicio 7.5
Qué productos obtendría de la hidrólisis ácida o básica de cada una de las siguientes 
amidas? 
a) N,N'-dietilbenzamida 
b) 
(una lactama o amida cíclica) 
 -H 
c) (un dipéptido) 
 
Ejercicio 7.6
Para la siguiente reacción de hidrólisis del éster ópticamente activo: 
45 
 
a) Escriba una fórmula estructural para el éster que represente la configuración R en el 
centro quiral. 
b) Escriba fórmulas estructurales para los productos resultantes de la hidrólisis. De los dos 
productos cuál es quiral? Asígnele su configuración. 
c) Hubo retención de configuración en esta reacción? Por qué? 
Ejercicio 7.7
Escriba la estructura de los productos de las siguientes reacciones: 
 
7.6.2 Alcohólisis. Formación de Esteres 
La alcohólisis (o escisión por un alcohol) puede ocurrir con los ácidos 
carboxílicos (Sec. 7.4.3), los cloruros de ácido, los 
46 
anhídridos y los ésteres para formar ésteres. 
7.6.2.1 De Cloruros de Acido 
La reacción de cloruros de ácido con alcoholes o fenoles produce ésteres y HCl en una 
forma directamente análoga a la hidrólisis. Ya que los cloruros de ácido son mucho mas 
reactivos hacia sustitución nucleofílica que los ácidos carboxílicos, la reacción de un 
cloruro de ácido y un alcohol ocurre rápidamente y no requiere catalizador. Generalmente 
es preferible convertir el ácido carboxílico a un cloruro de ácido (Sec. 7.4.2), sobre todo 
para la síntesis de ésteres impedidos. Como en la reacción se libera HCl gaseoso éste 
suele neutralizarse con una base inorgánica (NaOH) u orgánica (piridina). Es la conocida 
técnica experimental Schotten-Baumann donde el cloruro de ácido es añadido en 
porciones (seguido por agitación vigorosa) a una mezcla del alcohol y la base. 
Reacción General : 
47
Ejemplos: 
7.6.2.2 De Anhídridos 
Los anhídridos también producen éteres bajo tratamiento con alcoholes o fenoles 
pero a velocidades de reacción un poco mas lentas que los cloruros de ácido. 
 
48 
 
 
Reacción general: 
 
La reacción es particularmente útil con el anhídrido acético que es barato, de fácil 
adquisición, menos volátil y mas manejable que el cloruro de acetilo, aparte de no liberar 
cloruro de hidrógeno corrosivo. En estas acetilaciones también suele añadirse piridina 
(cantidad catalítica) a la mezcla de reacción para eliminar el ácido acético, a medida que 
se forma. 
Ejemplos: 
 
 
 
49 
 
 
La acetilación de grupos hidróxilo se la utiliza extensamente en la industria para la 
esterificación de los carbohidratos. 
 
Los anhídridos cíclicos reaccionan con una mol de alcohol produciendo un 
compuesto que es a la vez un éster como un ácido carboxílico.
 
50 
7.6.2.3 De Esteres - Transesterificación 
Un alcohol también actúa como reactivo nucleofílico sobre un éster intercambiando la 
porción alcohólica del éster. Esta alcohólisis se denomina transesterificación y puede 
realizarse en medio ácido o básico.. 
Reacción General:
 
La transesterificación es un proceso reversible y los mecanismos ya sea catálisis ácida 
o básica son análogos a los ya estudiados (esterificación de un ácido, hidrólisis de un 
éster, etc.). 
A continuación se ilustra el mecanismo de transesterificación en medio ácido de 
benzoato de metilo. 
 
51 
 
 
 
Ejercicio 7.8 
Dé el producto y escriba el mecanismo para la transesterificación de acrilato de metilo con 
n—butóxido de sodio en n-butanol: 
 
Las amidas que son tan poco reactivas, no sufren la reacción de alcohólisis. 
Ejercicio 7.9 
Complete las siguientes reacciones: 
52 
 
7.6.3 Amonólisis - Formación de Amidas 
Los cloruros de ácido, anhídridos y ésteres reaccionan con amoníaco, aminas primarias y 
secundarias para formar amidas. La reacción general se conoce como amonólisis 
(escisión por amoníaco o aminas) . 
7.6.3.1 De Cloruros de Acido 
Como en la reacción de un cloruro de ácido con amoníaco o una amina se liberaría HCl 
, se deben usar, al menos dos 
53 
equivalentes de NH3 o amina. 
Reacción General: 
 
Puesto que los cloruros de ácido se preparan a partir de ácidos carboxílicos, este 
es uno de los métodos de laboratorio mas utilizados para la síntesis de amidas. La 
reacción entre el cloruro de acilo y la amina (o amoníaco) generalmente se verifica 
a temperatura ambiente (o menos) y produce un alto rendimiento de la amida. 
 
54 
7.6.3.2 De Anhídridos 
Los anhídridos de ácido reaccionan con amoníaco y aminas primarias en forma 
análoga a los cloruros de ácido. 
Reacción General: 
 
De nuevo, el anhídrido acético es el anhídrido mas popular que se emplea en esta 
reacción. Si se usan dos moles de amoníaco o amina, uno se consume en la 
neutralización del ácido acético formado en la reacción. 
Ejemplos: 
 
Los anhídridos cíclicos reaccionan con amoníaco o una amina en la misma forma 
general que los anhídridos acíclicos: sin embargo, la reacción forma un producto 
que es tanto una amida como una sal de amonio. Al acidificar la sal de amonio se 
forma un compuesto 
55 
que es una amida y un ácido: 
 
Al calentar la amida-acido se produce una deshidratación que dá lugar a la 
formación de una imida. 
 
150-160ºC 
(-H2O) 
Ftalimida 
(~ 100%) 
7.6.3.3 De Esteres 
Los ésteres sufren lentamente sustitución nucleofílica en sus carbonos acílicos 
cuando se les hace reaccionar con amoníaco o con aminas primarias y 
secundarias. La reacción es de utilidad 
56 
sintética. 
Reacción General; 
 
Ejercicio 7.10 
Complete las siguientes reacciones: 
57 
7.6.3.4 Compuestos Relacionados con las Amidas 
En la Tabla 7.6 se indican algunos tipos de compuestos relacionados a las amidas. 
La Urea es uno de los mas importantes. El exceso de nitrógeno en el metabolismo 
de las proteínas es excretado por los animales superiores como urea. 
Tabla 7.6 Algunos tipos de compuestos relacionados a las Amidas 
Estructura Parcial Clase de compuesto Ejemplo 
 
58 
Algunos animales inferiores excretan amoníaco, mientras que los reptiles y pájaros 
excretan guanidina. 
Las amadas cíclicas se denominan lactamas. El tamaño de un anillo de lactama se 
designa con letras griegas en una forma análoga a la nomenclatura de las lactonas 
(ésteres cíclicos). 
Los τ - y δ- lactamasa menudo se forman espontáneamente de los τ - y δ- aminoácidos. 
Los β-lactamas son las mas reactivas por la tensión del anillo de 4 miembros. Los 
antibióticos de penicilina contienen un anillo de β-lactama. 
Los carbonatos (o uretanos) son compuestos en los cuales los grupos -NH2, -NHR o -NR2 
están unidos al grupo carbonilo de un éster. 
59 
Ejemplos: 
Las drogas sulfa son sulfonamidas, donde el nitrógeno está unido a un grupo 
sulfonilo en lugar de un grupo acilo. Una sulfonamida se prepara por la acción de 
un cloruro de arilsulfonilo sobre amoníaco o amina primaria o secundaria. 
Muchos p-aminosulfonamidas son agentes bactericidas efectivos. Son ejemplos: 
 
Todas las drogas sulfa se hidrolizan "in vivo" a sulfonilamida la cual es 
confundida por las enzimas de cierto tipo de bacterias que requieren ácido p-amino 
benzoico (PABA) para su crecimiento y 
60 
multiplicación. 
 
7.7 REDUCCIÓN DE ALGUNOS DERIVADOS DE ACIDO 
La reducción de cloruros de ácido con hidruro de aluminio y litio (LiAlH4) produce 
alcoholes primarios, pero la reacción no tiene mayor uso sintético ya que el ácido padre 
también puede reducirse con LiAlH4. 
Sin embargo la reducción parcial de un cloruro de ácido a un aldehído también puede 
efectuarse y es una reacción más útil. El agente químico reductor es el hidruro de litio 
tri-tert-butoxialuminio (LiAlH[-O-C(CH3) 3 ] 3) . Este agente reductor es menos reactivo que 
LiAlH4 debido al impedimento estérico y al efecto electroatrayente de los átomos del 
oxígeno. 
Ejemplo: 
 
En otras palabras, si ud. quiere convertir un ácido carboxílico en un aldehído (que es un 
estado de oxidación mas bajo) debe primero transformarlo en cloruro de ácido y éste 
último someterlo 
a reducción: 
 
Los ésteres a su vez también pueden reducirse a alcoholes primarios por 
hidrogenación catalítica o hidrogenólisis de ésteres y por reducción química 
con LiAlH4 (en éter etílico o THF secos) o con sodio metálico en etanol . 
La hidrogenólisis (rompimiento por hidrógeno) de un éster requiere condiciones 
mas severas que la hidrogenación simple (adición de hidrógeno a un doble enlace 
simple. 
Ejemplos: 
 
Laureato de metilo Alcohol laurílico 
La reducción química implica condiciones experimentales mas suaves y es el método 
usado corrientemente en el laboratorio. 
Ejemplos: 
 
62 
Ejercicio 7.11 
Escriba los productos de la siguiente reacción: 
 
7.8 ACIDEZ DE HIDRÓGENOS ALFA EN ESTERES 
El hidrógeno α de un éster es mas difícil de remover que aquel de un aldehído o cetona 
debido a que el oxígeno carbonilo ya está participando en la deslocalización de los 
electrones del oxígeno alcoxílico de acuerdo a las estructuras resanantes siguientes: 
 
Esta posibilidad no la tienen los aldehídos y cetonas donde el carbonilo se ocupa 
solamente de deslocalizar la carga negativa sobre el carbono α, una vez se ha hecho el 
tratamiento básico. De allí que el pKa de un éster como el acetato de etilo es mayor que el 
pKa de acetona. 
63 
Al compararlos con etanol (pKa = 16) ambos compuestos son menos ácidos. Por 
consiguiente al tratarlos con etóxido de sodio obtendríamos una concentración 
baja de iones enolato. En el caso de acetato de etilos 
 
Pero compuestos dicarbonílicos como malonato de dietilo (éster malónico), acetoacetato 
de etilo y 2,4-pentanodiona tienen pka's menores que un éster o cetona simples y por 
tanto el hidrógeno α a los dos grupos carbonilo es mas acídico: 
 
La acidez de estos hidrógenos α (como en los aldehídos y cetonas) de ésteres 
monocarbonílicos y dicarbonílicos dá lugar a ciertas reacciones de importancia 
que veremos a continuación. 
64 
 
 
 
 
 
 
7.8.1 Condensación de Claisen: Síntesis de β-Cetoésteres 
Los esteres con hidrógenos α pueden dar reacciones de autocondensación bajo 
tratamiento básico originando β-cetoesteres en una reacción análoga a la condensación 
aldólica. La diferencia estriba en que el grupo -OR de un éster puede actuar como grupo 
saliente. El resultado neto, es por consiguiente una sustitución nucleofílica en carbono 
acilo por ataque nucleofílico de un enolato. Esta reacción ha recibido el nombre particular 
de condensación de Claisen. 
Las bases comúnmente usadas en las autocondensaciones de ésteres son los alcóxidos. 
Ejemplos: 
 
Mecanismo: 
El paso 1 es la abstracción de un hidrógeno α por la base 
65 
formación del enolato. En el paso 2 el carbono nucleofílico del enolato ataca al 
carbonilo del éster generando un intermediario tetrahedral que posteriormente 
elimina un alcóxido, generando el β-cetoéster. Pero como el alcóxido es una base 
fuerte abstrae un hidrógeno α del β-cetoéster (paso 3) y la que se obtiene como 
producto de la autocondensación es la sal del enolato del β-cetoéster. Por 
consiguiente, la mezcla de reacción se acidifica al final con ácido mineral 
diluido para producir el éster. 
Estos pasos (o etapas) se ilustran a continuación para la autocondensación global: 
 
66 
 
Un β-cetoéster se puede hidrolizar calentándolo en una solución ácida, en cuyo 
caso también puede ocurrir la descarboxilación (o pérdida de C02) y formación de 
una cetona: 
 
Ejercicio 7.12 
a) Prediga el producto de autocondensación de: 
 
67 
b) Escriba las etapas del mecanismo. 
c) Qué cetona se forma al tratar el β-cetoéster en a) con solución acídica en 
caliente? 
Condensaciones de Claisen Cruzadas 
En las condensaciones de Claisen se pueden emplear dos ésteres diferentes 
siempre y cuando uno de los ésteres no tenga hidrógenos α (como en las 
condensaciones aldólicas cruzadas). 
Ejemplo: 
 
También pueden llevarse a cabo condensaciones de Claisen cruzadas entre 
cetonas y ésteres, ya sea que el éster tenga hidrógeno α o no. Se forma mas 
fácilmente el enolato de la cetona que del éster, porque las cetonas son mas 
ácidas que los ésteres (Sec. 7.8, p.64). Por esta razón la condensación de 
Claisen cruzada estaría favorecida frente a la autocondensación Claisen del éster. 
 
68 
Ejercicio 7.13 
Qué productos esperaría obtener de cada una de las siguientes condensaciones 
de Claisen cruzadas? 
 
7.8.2 Alquilación de Esteres Dicarbonilos 
 
Dos ésteres dicarbonílicos: el éster malónico: y el éster 
aceto acético: tienen un carbono α doblemente activado 
por el efecto atractor de electrones de los dos carbonilos adyacentes. Bajo 
tratamiento básico ambos ésteres forman los respectivos enolatos, los cuales son 
alquilados por halogenuros de alquilo primarios y secundarios a través de una 
reacción de sustitución nucleofílica SN2. 
7.8.2.1 Alquilación del Ester Malónico: Síntesis de Ácidos Acéticos α 
Sustituidos 
La alquilación del éster malónico por halogenuros de alquilo 
69 
(RX) resulta una herramienta sintética muy importante en la obtención de gran 
variedad de ácidos acéticos α-sustituidos, es decir: 
donde los grupos R provienen de los halogenuros de alquilo y la porción del 
ácido acético provienen del éster malónico. 
El proceso de alquilación del éster malónico consta de cuatro reacciones separadas (1) 
preparación del enolato; (2) la alquilación propiamente dicha; (3) hidrólisis del 
éster seguida de (4) descarboxilación del ácido β-dicarboxílico que se obtiene. 
Formación del Enolato y Sustitución SN2 
 
(3) y (4) Hidrólisis y Descarboxilación 
 
El enolato del paso 1 se forma fácilmente porque está bien estabilizado por resonancia: 
70 
El paso 2 es un desplazamiento SN2 típico, donde el enolato ataca nucleofílicamente el 
halogenuro de alquilo. La reacción se ve favorecida con halogenuros de metilo y alquilo 
primarios. Los halogenuros de alquilo secundarios dan rendimientos mas bajos a causa 
de las reacciones de eliminación competitivas. 
Dos ejemplos específicos de alquilacióndel éster malónico son la síntesis de los ácidos 
hexanoico y 2-etilpentanoico; 
 
71 
 
Como se observa en este ejemplo, es posible alquilar dos veces el malonato de dietilo. 
Generalmente, la hidrólisis del diéster alquilado se hace en medio básico, luego se 
acidifica en caliente para promover la descarboxilación. 
 
Ejercicio 7.14 
Prediga el producto final y los intermedios en la siguiente secuencia de reacciones: 
Ayuda: Al final se liberan 2 mol de C02. 
72 
Ejercicio 7.15 
Escriba todos los pasos necesarios usando los reactivos apropiados para la obtención del 
ácido fenolpropiónico a partir de: bromuro de bencilo y malonato de dietilo. 
7.8.2.2 Alquilación del Ester Acetoacético: Síntesis de Acetonas α Sustituidas 
Otro enolato comúnmente utilizado para alquilar con halogenuros de alquilo primarios y 
secundarios es el que se obtiene a partir del éster acetoacético. En este caso el producto 
final de la alquilación es una acetona α-sustituida. 
El proceso general es similar a la alquilación del éster malónico y se ilustra a continuación: 
Formación del Enolato y Sustitución Nucleofílica SN2 
 
Hidrólisis del β-Cetoéster alquilado y Descarboxilación 
 
73 
Ejemplo: 
 
El β-cetoéster alquilado podría tratarse nuevamente con mas base para obtener 
una acetona α-disustituída. Así: 
 
Observe que en la segunda alquilación se usó una base mas fuerte que el etóxido 
de sodio, se trata de tert-butóxido de potasio, ya que el hidrógeno α que queda es 
menos ácido por el efecto del grupo alquilo. 
74 
Ejercicio 7.16 
Escriba la estructura de los productos K, L y M 
 
Ejercicio 7.17 
Encuentre cómo podrían prepararse los siguientes compuestos a partir del éster 
acetoacético o éster malónico 
 
7.9 OTROS DERIVADOS DE ACIDO 
7.9.1 Tioésteres 
 
Los esteres con la unidad se denominan tioésteres y 
75 
sufren reacciones, tales como la hidrólisis. Aunque los tioésteres no se usan a 
menudo en el laboratorio, ellos son de gran importancia en las síntesis que ocurren 
en células vivientes. Uno de los mas importantes es la "acetilcoenzima A" o “acetil 
CoA" . 
En un organismo, la acetil CoA tiene dos funciones principales. La primera función 
es la de activar como un agente acilante. 
Un agente acilante es un reactivo que introduce un grupo acilo. 
R-CO, en una molécula. 
El siguiente ejemplo muestra la transferencia de un grupo acetilo de acetil CoA a un 
grupo fosfato. 
 
 tiol de CoA 
Al mismo tiempo, esta reacción representa una hidrólisis del tioéster, acetil-
coenzima A. 
La segunda función de la acetil CoA es la de agente alquilante. El hidrógeno α de 
un tioéster (como el de un éster) es acídico y puede removerse fácilmente por 
medio de la enzima apropiada. Entonces, el carbono acetilo en acetil coenzima A 
puede actuar como un nucleófilo y atacar el grupo carbonilo. 
76 
Pérdida del Hidrógeno α: 
 
"Carbanión" 
Ataque nucleofílico sobre carbono carbonilo e hidrólisis del tioéster: 
 
7.9.2 Nitrilos 
Los nitrilos son compuestos orgánicos, que contienen el grupo C=C: (ciano). A veces se 
llaman también cianuros o compuestos ciano. Ver nomenclatura . El grupo ciano 
contiene un triple enlace, un enlace σ y dos enlaces π (Fig. 7.1). 
77 
orbitales p traslape o superposición para 
 formar dos enlaces pi 
 
Figura 7.1. El enlace del grupo ciano en un nitrilo R-C≡N. 
Los nitrilos se obtienen por reacción de un halogenuro de alquilo (principalmente 
primario) con el ión cianuro a través de un desplazamiento SN2. 
Ejemplo: 
 
Reacciones de los Nitrilos 
Los nitrilos se incluyen entre los derivados de los ácidos carboxílicos porque su 
hidrólisis dá ácidos carboxílicos. La hidrólisis de un nitrilo puede realizarse 
calentándolo con ácidos o con bases diluidos. 
 
Los nitrilos además se pueden reducir a aminas primarias del tipo 
 
78 
R-CH2NH2 por hidrogenación catalítica o con LiAlH4: 
 
7.18 ANÁLISIS QUÍMICO DE ÁCIDOS CARBOXILICOS Y DERIVADOS DE ACIDO 
Los ácidos carboxílicos se reconocen por su acidez. Se disuelven en hidróxido de sodio 
acuoso y también en bicarbonato de sodio (NaHCO3) acuoso. La reacción con bicarbonato 
libera burbujas de dióxido de carbono. Se distinguen de los fenoles porque éstos últimos 
no son solubles en bicarbonato de sodio acuoso. 
Una vez caracterizada como ácido carboxílico, una sustancia desconocida se identifica 
como un ácido específico, basándose en la forma usual de sus propiedades físicas y las 
de sus derivados. Los derivados que se emplean corrientemente son amidas y ésteres. 
Para la identificación de ácidos previamente estudiados, y la comprobación de la 
estructura de uno nuevo, es muy útil el equivalente de neutralización. 
79 
El equivalente de neutralización de un ácido carboxílico es el peso 
equivalente del ácido determinado por titulación con base 
normalizada. 
Se disuelve una muestra pesada del ácido en agua o alcohol acuoso, y se mide el 
volumen de base normalizada que se necesita para neutralizar la solución. 
Ejercicio 7.18 
Para neutralizar 0.I87g de un ácido (p.e. 203-205°C) se requieren 18.7 mL 
de NaOH 0.0972 N: a) Cuál es su equivalente de neutralización b) Cuál de 
los siguientes ácidos podría ser: n-caproico (p.e. 205°), metoxiacético (p.e. 
203°C) o etoxiacético (p.e. 206°C)? 
Solución; 
a) Equivalente de Neutralización 
0.0972 equiv. x 18.7 mL = 0.00182 equiv. del ácido 
 1000mL 
peso de 1 equiv. de Acido = 0.187g x 1 equiv. = 103 g 
 0.0082 equiv. 
 
b) Para un ácido monocarboxílico su peso equivalente obtenido por titulación con 
base normalizada debe ser igual al peso molecular. Entonces calculamos los pesos 
moleculares de los tres ácidos y los comparamos con el peso equivalente 
80 
 CH3(CH2)4COOH ; CH3O-CH2-COOH ; CH3CH2-O-CH2COOH 
 ac. n-caproico ac. metoxi acético ac. etoxi acético 
PM: 116.05 90 104 
No hay dudas que el ácido que mas se aproxima es el etoxiacético. 
Una sal de ácido carboxílico se reconoce por las pruebas siguientes: a) deja un residuo al 
ser calentada fuertemente (ensayo de ignición); b) se descompone a temperatura 
relativamente elevada, en vez de fundir, y c) se convierte en ácido carboxílico por 
tratamiento con ácido mineral diluido. 
Los derivados de ácidos carboxílicos se reconocen por su hidrólisis, (bajo condiciones 
más o menos severas dependiendo del derivado) para dar ácidos carboxílicos (Sec. 7.6.1). 
El tipo de derivado funcional lo indican los otros productos de la hidrólisis. 
Ejercicio 7.19 
Qué tipos de derivados de ácido: a) formaría rápidamente un precipitado blanco (insoluble 
en HNO3), al ser tratado con nitrato de plata (AgNO3) alcohólico; b) reacciona de inmediato 
con NaOH frío pars liberar un gas que azulea el papel de tornasol; c) dá solo un ácido 
carboxílico; d) dá un ácido y un alcohol cuando se le calienta con ácido o base. 
La identificación o comprobación de la estructura de un derivado de ácido implica la 
identificación o prueba de estructura del ácido carboxílico que se forma por hidrólisis. En 
el caso de un 
81 
éster, también puede identificarse el alcohol que se obtiene. 
Si se hidroliza un éster con una cantidad conocida de base (puesta en exceso), 
puede determinarse la cantidad de base consumida, valor que se emplea para 
establecer el equivalente de saponificación, o sea, el peso equivalente del éster, 
similar al equivalente de neutralización de un ácido. 
RCOOR' + OH- ------------- > RCOO- + R'OH 
un equiv. un equiv. 
Ejercicio 7.28 
Descríbanse ensayos químicos diciendo lo que haría y vería, para diferenciar:a) ácido propiónico y acetato de metilo 
b) Cloruro de n-butanoilo y cloruro de n—butilo 
c) p-nitrobenzamida y p-nitrobenzoato de etilo 
d) benzonitrilo y nitrobenceno 
e) anhídrido acético y alcohol n-buiílico 
f) monopalmitato de glicerilo y tripalmitato de glicerilo 
7.11 LIPIDOS 
Los lípidos forman un grupo heterogéneo de compuestos orgánicos y son 
componentes importantes de los tejidos vegetales y animales. Se clasifican 
arbitrariamente con base a su solubilidad en disolventes orgánicos como éter, 
cloroformo, hidrocarburos, 
82 
tetracloruro de carbono (llamados disolventes de grasas), y a su insolubilidad en agua. 
Sus propiedades de solubilidad son una función de su estructura tipo alcano. Las 
distintas clases de lípidos se relacionan entre sí por esta propiedad física 
compartida; pero sus relaciones químicas, estructurales y funcionales así como sus 
funciones biológicas, son distintas. En esta sección se discutirán principalmente los 
lípidos simples: grasas, aceites y ceras. Existen además los lípidos compuestos: 
fosfolípidos, glicolípidos y esfingolípidos y otras clases de compuestos como los 
terpenos, esteroides y las prostaglandinas que no discutiremos. 
Los lípidos comestibles constituyen aproximadamente el 25 al 28%, de una dieta 
balanceada. En las décadas anteriores el papel de los lípidos en la dieta recibió mucha 
atención debido a la aparente relación entre las grasas saturadas y el colesterol en la 
sangre, con las enfermedades arteriales. 
7.11.1 Grasas y Aceites 
Las grasas y aceites son triglicéridos o triacilgliceroles, términos que significan 
triésteres del glicerol (alcohol trihidroxilado) o ésteres que se componen de tres ácidos 
grasos unidos al glicerol: 
83 
 
Los triacilgliceroles se clasifican según su estado físico a la temperatura 
ambiente. Se dice que un lípido es un grasa si se encuentra en estado sólido a 
25º C y un aceite. si es un líquido a la misma temperatura (tales diferencias en 
el punto de fusión reflejan el grado de insaturación de los ácidos 
componentes) . Los lípidos que se obtienen de fuentes animales, por lo general 
son sólidos, en tanto que los aceites normalmente son de origen vegetal. De 
aquí los términos grasas animales (grasa de cerdo, grasa de ternera) y aceites 
vegetales (aceite de maíz, aceite de cártamo). 
El acido carboxílico que se obtiene por hidrólisis de las grasas y aceites se llama ácido 
graso y tiene por lo general una cadena de hidrocarburos sin ramificaciones. Las grasas 
y aceites se nombran frecuentemente como derivados de estos ácidos grasos. Por 
ejemplo, el triesterato de glicerol se llama triestearina, y el tripalmitato de glicerol se llama 
tripalmitina. 
 
84 
La mayor parte de las grasas y aceites que se encuentran en la naturaleza son 
triglicéridos mixtos, es decir que las tres porciones de ácido graso del glicérido son 
diferentes. Varios ácidos grasos representativos fueron presentados en la Tabla 7.2. 
La Tabla 7.7 muestra la composición en ácidos grasos de algunos triglicéridos de plantas 
y animales. 
Casi todos los ácidos grasos que se encuentran en la naturaleza tienen un número par 
de átomos de carbono, porque se biosintetizan a base del grupo acetilo de dos carbonos 
de la acetilCoA. 
 
La cadena de hidrocarburos de un ácido graso puede ser saturada o puede contener 
dobles enlaces. El ácido graso más ampliamente 
85 
distribuido en la naturaleza es el ácido oleico, que contiene un doble enlace. Los ácidos 
grasos con más de un doble enlace son raros, particularmente en los aceites vegetales; 
estos aceites son los llamados poliinsaturados. 
La configuración alrededor de cualquier doble enlace de un ácido graso natural es cis; 
configuración que conduce a aceites de bajo punto de fusión. Un ácido graso saturado 
forma cadenas en zigzag, que se ajustan de forma compacta y producen altas atracciones 
de van der Waals; por consiguiente las grasas saturadas son sólidas. 
Si hay algunos dobles enlaces cis en la cadena, las moléculas no pueden formar una red 
compacta sino que tienden a enrollarse; los triglicéridos poliinsaturados tienden a ser 
aceites. 
86 
Los aceites vegetales se endurecen (o se transforman en saturados) por hidrogenación 
catalítica. 
Los triglicéridos son una de las tres clases principales de alimentos, siendo las proteínas y 
los carbohidratos los otros dos. Como fuentes de energía, los triglicéridos son los más 
eficientes: proporcionan 9.5 kcal/g, mientras que las proteínas proporcionan 4.4 kcal/g y 
los carbohidratos 4.2 kcal/g. 
En un organismo, las grasas ingeridas se hidrolizan a monoglicéridos, diglicéridos, ácidos 
grasos y glicerol, todos los cuales se pueden absorber a través de la pared intestinal. El 
organismo: 1) emplea estos materiales hidrolizados o parcialmente hidrolizados para 
sintetizar sus propias grasas; 2) transforma los ácidos grasos en otros compuestos, tales 
como carbohidratos o colesterol; 3) convierte los ácidos grasos en energía. 
 
(1) Un diglicérido (3) Glicerol 
(2) Un monoglicérido (4) Un ácido graso 
Propiedades Físicas de los Lípidos 
Como se mencionó previamente, los lípidos pueden ser líquidos o 
87 
sólidos y no cristalinos a la temperatura ambiente. En contra de la creencia popular, 
las grasas y aceites puros son incoloros, inodoros e insípidos. Los olores, colores o 
sabores característicos asociados con los lípidos se deben a sustancias extrañas 
absorbidas por el lípido, en el cual son solubles. Por ejemplo, el color amarillo de la 
mantequilla se debe a la presencia del pigmento caroteno, el sabor de la 
mantequilla proviene de dos compuestos, el diacetilo o butanodiona 
 y la 3-hidroxi-2-butanona , producidos por 
bacterias en la maduración de la crema. Las grasas y aceites son mas ligeros 
que el agua; su densidad es aproximadamente de 0.8 g/mL. Casi no conducen el calor y la 
electricidad y por tanto, sirven como aislantes excelentes para el cuerpo. 
Rancidez de los Lípidos 
El término rancio se aplica a todo aceite o grasa que desarrolla un olor desagradable. Dos 
reacciones químicas de importancia son las causantes de la rancidez: la hidrólisis y la 
oxidación. 
En particular, la mantequilla es susceptible a la rancidez hidrolítica ya 
que contiene muchos ácidos de baja masa molar (butírico, caproico) y todos poseen 
olor repulsivo. En condiciones húmedas y calientes, ocurre la hidrólisis de enlaces éster, 
liberando los ácidos volátiles. Los microorganismos presentes en el aire proporcionan las 
enzimas (lipasas) que catalizan el proceso. La rancidez se evita fácilmente 
 
 
88 
almacenando la mantequilla cubierta en un refrigerador. 
La rancidez oxidativa tiene lugar en triacilgliceroles que contienen ácidos grasos 
insaturados. 
La rancidez resulta de interés fundamental en la industria alimenticia y los químicos 
que se dedican a esta área, continuamente están investigando nuevas y mejores 
sustancias que actúen como antioxidantes. Dichos compuestos se añaden en 
pequeñas cantidades (0.01% 0.001%) para eliminar la rancidez. Estos poseen una 
mayor afinidad por el oxígeno que por el lípido al que se añaden y, por tanto, su 
función es la de reducir preferentemente el suministro de oxígeno absorbido. La 
vitamina E y la vitamina C (Sec. 7.4.4) son dos antioxidantes de procedencia 
natural. 
 
7.11.2 Jabones y Detergentes Sintéticos. Saponificación 
7.11.2.1 Jabones 
Los jabones son sales de ácidos grasos de cadena larga. La hidrólisis 
alcalina de una grasa o aceite produce un jabón y 
89 
glicerol. De allí que la palabra saponificar significa hacerjabón. 
Saponificación: 
 
En general, a la hidrólisis alcalina de un éster, con NaOH también se le llama 
saponificación (Sec. 7.6.1.3). 
El método más antiguo de producción de jabón consistía en tratar sebo fundido (la grasa 
del ganado) con un ligero exceso de álcali en grandes peroles abiertos. La mezcla se 
calentaba y se hacía burbujear vapor de agua a través de ella. Luego de concluido el 
proceso de saponificación, el jabón se precipitaba por adición de cloruro de sodio y 
después se filtraba y se lavaba con agua. Enseguida se precipitaba de la solución con 
mas NaCl. El glicerol se recuperaba de las soluciones acuosas de lavado. Actualmente, el 
jabón se prepara mediante un proceso continuo donde los lípidos se hidrolizan con agua a 
presión y temperaturas elevadas (49.2 kg/cm2 y 200ºC). Para neutralizar el ácido, se 
emplea Na2C03, el cual resulta mas barato que el NaOH. 
El jabón crudo se emplea, sin procesarlo posteriormente, como jabón industrial. A los 
jabones de tocador y jabones desodorantes se les agregan otros ingredientes, como 
perfumes y antisépticos, respectivamente. El jabón ordinario es una mezcla 
90 
de sales sódicas de diversos ácidos grasos. Los jabones de potasio (jabón blando) 
resultan mas costosos, pero producen una espuma mas blanda y son mas solubles. Se 
emplean en formas líquidas y cremas para afeitar. 
Acción limpiadora de los Jabones 
Una molécula de jabón contiene una cadena larga hidrocarbonada y un extremo iónico. 
La porción hidrocarburo de la molécula es hidrofóbica (rechaza el agua) y soluble en 
sustancias no-polares (liposoluble), mientras que el extremo iónico es hidrofílico 
(soluble en agua). 
Cuando se añade jabón al agua, los extremos hidrocarboxílicos de las moléculas son 
atraídos hacia el agua y se disuelven en ella, pero las moléculas de agua repelen los 
extremos hidrófobos. Consecuentemente se forma una película delgada (jabonadura) 
sobre la superficie del agua, haciendo disminuir notablemente su tensión superficial 
(Figura 7.2) 
 
Figura 7.2 a) Formación de una película delgada sobre la superficie del agua. 
b) Representación esquemática. 
Cuando la solución de jabón se pone en contacto con grasa o aceite (casi toda la 
suciedad se adhiere a la ropa mediante una película delgada de grasa o aceite), se 
orientan nuevamente las moléculas de jabón. Las porciones hidrófobas se adhieren en la 
grasa o aceite y los extremos hidrófilos permanecen disueltos en la fase acuosa. La 
acción mecánica, como el restregar, hace que la grasa o aceite se disperse dentro de 
gotitas muy pequeñas, y las moléculas de agua se distribuyan alrededor de la superficie 
de los glóbulos. Las gotitas de agua o aceite rodeados por moléculas de jabón son 
ejemplos de micelas (una micela es un agregado de especies dipolares, ver Fig. 7.3. 
Como los extremos carboxilato de las moléculas de jabón se proyectan hacia afuera, la 
superficie de cada gota adquiere carga negativa; por tanto las gotas se repelen entre sí y 
no se aglutinan. La micela completa se vuelve soluble en agua y puede arrastrarse con 
una corriente de agua. El valor del jabón 
91 
 
Figura 7.3 Una micela de los iones alquil carboxilato de un jabón. 
consiste entonces, en que es capaz de emulsionar la suciedad aceitosa para 
que se pueda lavar. 
Sin embargo, una desventaba de los jabones es que forman sales insolubles con 
los iones Cu2+, Mg2+ y otros que se encuentran en el agua dura. El "ablandamiento" 
del agua implica el intercambio de esos iones por Na . 
2CH3(CH2) 16CO2Na + Cu2+ ——> [CH3(CH2 ) 16CO2
-]2Cu2+ + 2Na+
Estearato de sodio 
7.11.2.2 Detergentes Sintéticos 
La mayor parte de los productos de lavandería y muchos de los jabones de barro y 
el champú no son jabones, sino detergentes. Un detergente es un compuesto con 
un extremo hidrocarburo hidrofóbico y otro iónico de sulfonato o sulfato. A causa de 
esta estructura, el detergente tiene las mismas propiedades emulsionantes de un 
jabón. Se han preparado detergentes aniónicos y catiónicos. Los detergentes 
aniónicos son sulfatos de ácidos grasos o sulfonatos de hidrocarburos: 
92 
 
 
 
Sulfato laurilsódico n-Dodecilbencenosulfonato de sodio 
Los detergentes catiónicos en ocasiones, reciben el nombre de jabones 
invertidos, debido a que su extremo soluble en agua posee carga positiva y no-
negativa. Además de ser buenos agentes de lavado poseen propiedades 
germicidas, y por esta razón, se utilizan ampliamente en hospitales. Son ejemplos: 
7.11.3 Ceras 
Una cera es un éster de un alcohol de cadena larga (casi siempre monohidroxilado) 
y un ácido graso. Los ácidos y los alcoholes que normalmente componen las ceras 
poseen cadenas del orden de 12 a 34 átomos de carbono de longitud. Las ceras 
son sólidas de fácil fusión, muy difundidas en la naturaleza y forman parte tanto de 
la materia vegetal como de la animal. No se hidrolizan con tanta facilidad como los 
tiacilgliceroles y por tanto, resultan útiles como recubrimientos protectores. Las 
ceras vegetales se encuentran sobre la superficie de hojas y tallos. 
93 
La cera de carnauba, formada en su mayor parte de cerotato de miricilo 
, se obtiene de hojas de cierta palmera brasileña y se emplea 
para encerar pisos y automóviles y como recubrimiento en papel carbón. 
Las ceras animales también sirven como recubrimientos protectores. La cera de 
abejas, constituida casi en su totalidad por el palmitato de miricilo, 
C15H31COOC30H61, es secretada por las glándulas cerosas de la abeja. La cera 
espermaceti, principalmente palmitato de cetilo, C15H31COOC16H33, se encuentra en 
las cavidades delanteras y en la grasa del esperma de ballena. Se emplea 
principalmente en pomadas, cosméticos y en la fabricación de velas. La lanolina, 
que se obtiene de la lana, es una mezcla de ésteres de ácidos grasos y de los 
esteroides lanosterol y agnosterol. Se utiliza ampliamente en aplicaciones 
medicinales como base para cremas, ungüentos y bálsamos. 
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