Acides carboxyliques et dérivés
Les acides carboxyliques et leurs dérivés — esters, amides, anhydrides et halogénures d'acyle — partagent le groupe acyle et s'interconvertissent par substitution nucléophile d'acyle.
Definition
Ce sujet traite des acides carboxyliques et de la famille des dérivés d'acyle qui résultent du remplacement du groupe hydroxyle, unifiés par le mécanisme de substitution nucléophile d'acyle.
Scope
Ce sujet aborde l'acidité des acides carboxyliques et l'effet des substituants, la réactivité relative des dérivés d'acyle, l'estérification et l'hydrolyse, la formation d'amides, la chimie des chlorures d'acyle et des anhydrides, ainsi que la décarboxylation.
Core questions
- Pourquoi les acides carboxyliques sont-ils plus acides que les alcools ?
- Quel ordre de réactivité régit l'interconversion des dérivés d'acyle ?
- Comment l'estérification et l'hydrolyse se déroulent-elles, et comment sont-elles orientées dans chaque sens ?
Key theories
- Stabilisation par résonance du carboxylate
- La perte du proton acide donne un anion carboxylate dont la charge négative est délocalisée de manière égale sur deux atomes d'oxygène, ce qui explique l'acidité relativement élevée des acides carboxyliques.
- Échelle de réactivité de la substitution nucléophile d'acyle
- Les dérivés d'acyle s'interconvertissent via un intermédiaire tétraédrique ; les espèces plus réactives (chlorures d'acyle, anhydrides) sont facilement converties en espèces moins réactives (esters, amides), mais l'inverse n'est pas aisé.
Mechanisms
La substitution nucléophile d'acyle procède par addition d'un nucléophile sur le carbonyle pour former un intermédiaire tétraédrique, suivie de l'expulsion du groupe partant. L'estérification de Fischer catalysée par un acide est un équilibre déplacé par l'élimination de l'eau ou l'utilisation d'un excès de réactif, tandis que l'hydrolyse des amides et des esters peut être catalysée par un acide ou une base, cette dernière (saponification) étant irréversible.
Clinical relevance
La liaison amide est le lien des protéines et d'innombrables médicaments ; les groupes ester sont exploités dans les promédicaments qui s'hydrolysent pour libérer l'agent actif. Les groupes acide carboxylique confèrent acidité et solubilité à de nombreux produits pharmaceutiques, y compris l'aspirine et les anti-inflammatoires non stéroïdiens.
History
Les travaux de Fischer à la fin du XIXe siècle sur l'estérification, ainsi que l'étude systématique de la substitution d'acyle, ont établi les relations de réactivité entre les dérivés d'acide qui restent fondamentales pour la synthèse et la biochimie.
Key figures
- Emil Fischer
- Rainer Ludwig Claisen
Related topics
Seminal works
- careysundberg2007b
Frequently asked questions
- Pourquoi un chlorure d'acyle peut-il former un ester mais pas l'inverse facilement ?
- La réactivité en substitution d'acyle va des chlorures d'acyle aux amides ; un dérivé plus réactif se convertit facilement en un dérivé moins réactif car il possède un meilleur groupe partant, tandis que l'inverse nécessite une activation spéciale.
- Qu'est-ce que la saponification ?
- La saponification est l'hydrolyse d'un ester catalysée par une base pour donner un sel de carboxylate et un alcool ; étant donné que le carboxylate est stable et non réactif, la réaction est effectivement irréversible.