Composti carbossilici

Composti carbossilici

Sono i composti caratterizzati dalla presenza del carbossile - COOH [172] funzione altamente ossidata di struttura simile al gruppo carbonilico [156].

p O

s

R C 120°

σ

s        O - H

Gli acidi sono polari e capaci di formare legami idrogeno intermolecolari per cui presentano punti di ebollizione superiori a quelli dei corrispondenti alcoli. Sono solubili in H₂O fino a C4 - C5  e nelle basi forti da cui vengono trasformati in sali (R - COO⁻ Na⁺). I termini inferiori sono liquidi di odore pungente, quelli a C4 - C6 liquidi di odore sgradevole, quelli superiori sono solidi e pressoché inodori. Per l'attribuzione dei nomi si fa largo impiego del nome di uso comune conservato. I nomi ufficiali (tra parentesi) usano la desinenza -oico e, nei casi complessi, la parola acido.carbossilico.

ESEMPI:

OH                                                             H OH

| | |

H - C = O Acido formico H - C - C = O Acido acetico

(acido metanoico) | (acido etanoico)

H

COOH Acido ciclopropancarbossilico   

COOH

|

COOH

Acido benzoico acidi ftalici

(acido orto, meta

COOH para, benzen-

dicarbossilico)

[170] [176]

Nei sali degli acidi si converte la desinenza - ico in - ato di . (es. formiato di calcio, acetato di sodio, benzoato di potassio.). La preparazione degli acidi si realizza in tre modi fondamentali:

Ossidazione: si è già avuto modo di vedere che gli acidi, come composti altamente ossidati, sono              prodotti finali di gran parte dei processi ossidativi (ossidazione di aldeidi e chetoni [170]). Si impiegano come ossidanti sia reattivi chimici, sia ossigeno + catalizzatori, sia microrganismi.

Idrolisi dei derivati funzionali degli acidi carbossilici: (prossimo paragrafo).

Carbonatazione dei reattivi di Grignard: è una reazione con cui si introduce il C carbossilico grazie all'impiego di anidride carbonica (O=C=O). Si sono già incontrati i reattivi di Grignard a proposito degli alogeno derivati [126].

O O - MgX OH

|| || |

O = C + R Mg X O = C - R O = C - R + MgX₂

HX

[ ] [177]

La parte negativa (R) del reattivo di Grignard attacca il carbonio, quella positiva (MgX) l' ossigeno; l' intermedio che si forma [177], per trattamento con acido alogenidrico, mette in libertà l'acido carbossilico.

Si esaminino ora le principali reazioni degli acidi:

1.carattere acido: l'acidità di questi composti è legata alla tendenza a dissociarsi secondo l'equilibrio [178] a cui corrisponde una costante (K_a) [179] il cui valore mediamente si aggira intorno a 10^-5. Si tratterà pertanto di acidi deboli se confrontati con gli acidi minerali forti.

R - COOH R - COO + H⁺

[R - COO ] [ H⁺]

K_a = [179]

[ R - COOH ]

2. ossidazione: trattandosi di funzione altamente ossidata, è ovvio che l'ossidazione degli acidi non abbia importanza e conduca, se drastica, solo a prodotti degradati. Più importante è la loro riduzione (parziale ad aldeidi o spinta ad alcoli) effettuata con idruri.

3.decarbossilazione: in alcuni casi per semplice riscaldamento, in altri per trattamento con calce sodata (miscela NaOH/CaO ), si ha perdita di CO₂ e formazione dell'idrocarburo con un carbonio in meno (acido acetico → metano; acido benzoico → benzene).

4.formazione di derivati funzionali: si è già trattata la formazione di esteri [148] e l'impiego di alogenuri acilici [ ]. L'argomento è così importante che merita la trattazione in un paragrafo specifico.

Esempi di acidi:

Acido formico (HCOOH) [173]: liquido, punto di ebollizione 100°C, caustico, solubile in acqua. Si trova nelle formiche e nelle ortiche. Se ne ottiene il sale sodico per reazione fra soda caustica e ossido di carbonio (CO + NaOH → HCOONa ). Ha proprietà riducenti.

Acido acetico (CH₃COOH) [174]: liquido, punto di ebollizione 118°C, irritante, solubile in acqua. È presente nell'aceto e nei prodotti di distillazione secca del legno. Usato come solvente, come acetilante, come conservante alimentare.

Acido benzoico (C₆H₅COOH) [170]:solido, punto di fusione 122°C, insolubile in acqua. Si prepara per ossidazione del toluene. Ha proprietà antisettiche.

I

D                                                                         

R alcoli primari aldeidi acidi

O CO₂

C

A alcoli secondari chetoni +

R ossidazione [ O

B H₂O

U alcoli terziari

R riduzione [ H ]

I

Le aldeidi si ottengono o per ossidazione degli alcoli primari o per riduzione di acidi. L'ossidazione può spingersi fino a CO₂  (combustione) mentre la riduzione può arrivare fino agli idrocarburi.