Ácidos Carboxílicos e Derivados

Ácidos carboxílicos e seus derivados — ésteres, amidas, anidridos e haletos de acila — compartilham o grupo acila e se interconvertem por meio de substituição nucleofílica de acila.

Definition

Este tópico aborda os ácidos carboxílicos e a família de derivados de acila que surgem pela substituição do grupo hidroxila, unificados pelo mecanismo de substituição nucleofílica de acila.

Scope

Este tópico abrange a acidez dos ácidos carboxílicos e o efeito dos substituintes, a reatividade relativa dos derivados de acila, esterificação e hidrólise, formação de amidas, a química de cloretos de acila e anidridos, e descarboxilação.

Core questions

• Por que os ácidos carboxílicos são mais ácidos que os álcoois?
• Qual ordenamento de reatividade governa a interconversão de derivados de acila?
• Como ocorrem a esterificação e a hidrólise, e como são impulsionadas em cada direção?

Key theories

Estabilização por ressonância do carboxilato

A perda do próton ácido resulta em um ânion carboxilato cuja carga negativa é deslocalizada igualmente sobre dois oxigênios, o que explica a acidez relativamente alta dos ácidos carboxílicos.

Escada de reatividade da substituição nucleofílica de acila

Derivados de acila se interconvertem por meio de um intermediário tetraédrico; espécies mais reativas (cloretos de acila, anidridos) são facilmente convertidas em espécies menos reativas (ésteres, amidas), mas o inverso não ocorre facilmente.

Mechanisms

A substituição nucleofílica de acila ocorre pela adição de um nucleófilo ao carbonil para formar um intermediário tetraédrico, seguido pela expulsão do grupo de saída. A esterificação de Fischer catalisada por ácido é um equilíbrio impulsionado pela remoção de água ou pelo uso de excesso de reagente, enquanto a hidrólise de amidas e ésteres pode ser promovida por ácido ou base, sendo esta última (saponificação) irreversível.

Clinical relevance

A ligação amida é a ligação de proteínas e de inúmeros fármacos; grupos éster são explorados em pró-fármacos que hidrolisam para liberar o agente ativo. Grupos de ácido carboxílico conferem acidez e solubilidade a muitos produtos farmacêuticos, incluindo a aspirina e os anti-inflamatórios não esteroides.

History

O trabalho de Fischer no final do século XIX sobre a esterificação, juntamente com o estudo sistemático da substituição de acila, estabeleceu as relações de reatividade entre os derivados de ácido que permanecem fundamentais para a síntese e a bioquímica.

Key figures

• Emil Fischer
• Rainer Ludwig Claisen

Seminal works

• careysundberg2007b

Frequently asked questions

Por que um cloreto de acila pode formar um éster, mas o inverso não ocorre facilmente?

A reatividade na substituição de acila vai dos cloretos de acila até as amidas; um derivado mais reativo se converte facilmente em um menos reativo porque possui um grupo de saída melhor, enquanto o inverso requer ativação especial.

O que é saponificação?

Saponificação é a hidrólise de um éster promovida por base para formar um sal carboxilato e um álcool; como o carboxilato é estável e não reativo, a reação é efetivamente irreversível.