Derivados de ácidos
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Los derivados de los ácidos carboxílicos se relacionan muy de cerca con los ácidos carboxílicos y los nitrilos que se explicaron en el capítulo anterior; son compuestos en los cuales un grupo acilo está unido a un átomo o a un sustituyente electronegativo que puede actuar como un grupo saliente en una reacción de sustitución. Se conocen muchos tipos de derivados de ácido, pero sólo nos referiremos a cuatro de los más comunes: haluros de ácido, anhídridos de ácido, ésteres y amidas. Los ésteres y las amidas son comunes en el laboratorio y en bioquímica, mientras que los haluros de ácido y los anhídridos de ácido sólo se utilizan en el laboratorio.
Sumario
Nomenclatura de los derivados de los ácidos carboxílicos
Haluros de ácido, RCOX
Los haluros de ácido se nombran al identificar primero el grupo acilo y después el haluro. El nombre del grupo acilo se deriva del nombre del ácido carboxílico al reemplazar la terminación -ico (u -oico) con -ilo (u -oílo) y al suprimir la palabra ácido o la terminación del ácido -carboxílico con –carbonilo
Anhídridos de ácido, RCO2COR'
Los anhídridos simétricos de ácidos monocarboxílicos no sustituidos y los anhídridos cíclicos de ácidos dicarboxílicos se nombran al reemplazar la palabra ácido por la palabra anhídrido.
Amidas, RCONH2
Las amidas con un grupo —NH2 no sustituido se nombran reemplazando la terminación -oico o -ico por -amida y suprimiendo la palabra ácido, o al reemplazar: la terminación -carboxílico con -carboxamida y suprimiendo la palabra ácido Si se sustituye posteriormente el átomo de nitrógeno, el compuesto se nombra al identificar primero los grupos sustituyentes y después la amida principal. Los sustituyentes son precedidos por la letra N para identificar que están unidos directamente al nitrógeno.
Polímeros de alquenos
Los polímeros de alqueno y de dieno explicados en las secciones 7.10 y 14.6 se llaman polímeros de crecimiento en cadena debido a que se producen por reacciones en cadena; se adiciona un iniciador al enlace C=C para dar un intermediario reactivo, el cual se adiciona a una segunda molécula de alqueno para producir un nuevo intermediario, que se adiciona a una tercera molécula, y así sucesivamente. En cambio, las poliamidas y los poliésteres se llaman polímeros que crecen en pasos debido a que cada enlace en el polímero se forma independientemente de los otros. Se ha preparado un gran número de polímeros que crecen por pasos diferentes; en la tabla 21.2 se muestran algunos de los más importantes.
Poliamidas (nylons)
Las poliamidas, o nylons, son los polímeros más conocidos que han crecido por pasos y fueron preparados por primera vez por Wallace Carothers en la compañía DuPont, al calentar una diamina con un diácido. Por ejemplo, el nylon 66 se prepara por la reacción del ácido adípico (ácido hexanodioco) con hexametilendiamina (1,6-hexanodiamina) a 280 °C. La designación "66" indica el número de átomos de carbono en la diamina (el primer 6) y en el diácido (el segundo 6).
Otras Nomenclatura
ANHÍDRIDOS DE ÁCIDO
Los anhídridos de ácido(o anhídridos carboxílicos) son compuestos químicos orgánicos que tienen la formula general (RCO)2O, y formalmente son el producto de deshidratación de dos moléculas de ácido carboxílico (o una si tiene lugar de forma intramolecular en un ácido dicarboxílico). Al reaccionar con agua (hidrólisis) vuelven a formar los ácidos carboxílicos de partida. Los anhídridos de ácido simétricos y mixtos son respectivamente aquellos donde los grupos acilo (RCO-) son iguales o diferentes.
os anhídridos presentan puntos de ebullición mayores que los ácidos de los que provienen, no forman puentes de hidrógeno entre ellos, pero el peso molecular del anhídrido, comparado con el del ácido, se traduce en una mayor interacción de las fuerzas de London y de Walls, de ahí que sus puntos de ebullición sean mas elevados. Son solubles en la mayoría de los disolventes orgánicos y tienen olores irritantes, reaccionan con el agua formando los ácidos de procedencia.
Haluros de ácido
Un haluro de ácido(o haluro de acilo) es un compuesto derivado de un ácido al sustituir el grupo hidroxilo por un halógeno.
Si el ácido es un ácido carboxílico, el compuesto contiene un grupo funcional -COX. En ellos el carbono está unido a un radical o átomo de hidrógeno (R), a un oxígeno mediante un doble enlace y mediante un enlace simple (sigma) a un halógeno (X).
Los halogenuros de acilo no tienen hidrógenos ácidos, no se asocian por puentes de hidrógeno y tienen puntos de ebullición menores que los ácidos de los que provienen. Son solubles en la mayoría de los disolventes orgánicos y tienen olores irritantes que posiblemente se deban a que reaccionan fácilmente con la humedad del aire y experimentan la hidrólisis a fin de producir el ácido clorhídrico. Los halogenuros de acilo se hidroliza con agua produciendo el ácido correspondiente. Frecuentemente esta reacción es exotérmica y muy rápida. Los halogenuros de ácidos aromáticos no reaccionan muy rápidamente con agua, a temperatura ambiente.Los alcoholes primarios y secundarios reaccionan fácilmente con los halogenuros de ácido formando ésteres. Este método es excelente para la preparación de ésteres
Anhídridos
Los anhídridos de ácido(o anhídridos carboxílicos) son compuestos químicos orgánicos que tienen la formula general (RCO)2O, y formalmente son el producto de deshidratación de dos moléculas de ácido carboxílico (o una si tiene lugar de forma intramolecular en un ácido dicarboxílico). Al reaccionar con agua (hidrólisis) vuelven a formar los ácidos carboxílicos de partida.
Los anhídridos de ácido simétricos y mixtos son respectivamente aquellos donde los grupos acilo (RCO-) son iguales o diferentes.
Los anhídridos presentan puntos de ebullición mayores que los ácidos de los que provienen, no forman puentes de hidrógeno entre ellos, pero el peso molecular del anhídrido, comparado con el del ácido, se traduce en una mayor interacción de las fuerzas de London y de Walls, de ahí que sus puntos de ebullición sean mas elevados. Son solubles en la mayoría de los disolventes orgánicos y tienen olores irritantes, reaccionan con el agua formando los ácidos de procedencia Esteres
Los ésteres son compuestos orgánicos en los cuales un grupo orgánico (simbolizado por R' en este artículo) reemplaza a un átomo de hidrógeno (o más de uno) en un ácido oxigenado. Un ácido oxigenado es un ácido cuyas moléculas poseen un grupo hidroxilo (–OH) desde el cual el hidrógeno (H) puede disociarse como un ion protón (H+).
Los ésteres pueden participar en los enlaces de hidrógeno como aceptadores, pero no pueden participar como dadores en este tipo de enlaces, a diferencia de los alcoholes de los que derivan. Esta capacidad de participar en los enlaces de hidrógeno les convierte en más hidrosolubles que los hidrocarburos de los que derivan. Pero las limitaciones de sus enlaces de hidrógeno los hace más hidrofóbicos que los alcoholes o ácidos de los que derivan. Esta falta de capacidad de actuar como dador de enlace de hidrógeno ocasiona el que no pueda formar enlaces de hidrógeno entre moléculas de ésteres, lo que los hace más volátiles que un ácido o alcohol de similar peso molecular. Amidas
Una amidaes un compuesto orgánico cuyo grupo funcional es del tipo RCONR'R, siendo CO un carbonilo, N un átomo de nitrógeno, y R , R' y R radicales orgánicos o átomos de hidrógeno: Se puede considerar como un derivado de un ácido carboxílico por sustitución del grupo —OH del ácido por un grupo —NH2, —NHR o —NRR' (llamado grupo amino).
Todas las amidas, excepto la primera de la serie, son sólidas a temperatura ambiente y sus puntos de ebullición son elevados, más altos que los de los ácidos correspondientes. Presentan excelentes propiedades disolventes y son bases muy débiles. Uno de los principales métodos de obtención de estos compuestos consiste en hacer reaccionar el amoníaco (o aminas primarias o secundarias) con ésteres. Las amidas son comunes en la naturaleza, y una de las más conocidas es la urea, una diamida que no contiene hidrocarburos. Las proteínas y los péptidos están formados por amidas. Un ejemplo de poliamida de cadena larga es el nailon. Las amidas también se utilizan mucho en la industria farmacéutica.
Nitrilos
El nitrilo es un compuesto químico en cuya molécula existe el grupo funcional cianuro o ciano, -C≡N. Los nitrilos se pueden considerar derivados orgánicos del cianuro de hidrógeno, en los que el hidrógeno ha sido sustituido por un radical alquilo. Se nombran añadiendo el sufijo nitrilo al nombre de la cadena principal
Los nitrilos, aunque no contienen el enlace C=O, se consideran a veces como derivados funcionales de los ácidos carboxílicos, porque su hidrólisis (en medios ácidos o básicos) regenera el ácido primitivo, lo mismo que ocurría en los halogenuros, anhídridos, ésteres y amidas. En el caso de los nitrilos, la hidrólisis transcurre a través de una amida. Como producto intermedio.
Fuentes
Química orgánica / L.G. Wade ; traducción, Mª Aurora Lanto Arriola, Laura Fernández Enríquez ; revisión técnica, Héctor García Ortega...[et al.].-- 7ª ed.-- México, D.F. : Pearson Educación, cop. 2012.
Vollhardt, K. Peter C. : Organic chemistry : structure and function / Peter Vollhardt, Neil E. Schore.-- 8th ed.-- New Tork, NY : W. H. Freeman and Company, 2018.
