LECCIÓN 17 ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Y DERIVADOS

LECCIÓN 17
Antonio Galindo Brito 1
ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Y DERIVADOS
Química Orgánica 2º.
Objetivos
Formular y nombrar los ácidos carboxílicos y sus derivados. Reconocer las propiedades ácidas del
hidrógeno unido al oxígeno justificando por qué son mucho más ácidos los ácidos carboxílicos que los
alcoholes. Deducir las propiedades físicas y químicas de esta familia en base a las estructuras electrónicas
de sus grupos funcionales. Conocer el mecanismo de las reacciones de sustitución nucleófila (SN)
reconociendo las etapas de adición y eliminación. Razonar el papel jugado por los ácidos próticos y de
Lewis como catalizadores de las reacciones de sustitución nucleófila. Establecer razonadamente la
reactividad comparada de los diferentes miembros de la familia y el papel que esta reactividad juega en las
interconversiones de los miembros de la familia. Aprender a preparar los cloruros de ácido a partir de
reactivos inorgánicos y conocer los más importantes métodos de preparación de los ácidos carboxílicos y
sus derivados.
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 2
ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Y DERIVADOS
Ácidos carboxílicos: estructura
..
O
..
Grupo carboxilo
.. ..
COOH ;
.. ..
C
:O:
H
..
O-H
..
.. ;
O-H
..
.. ..
COOH ;
.. ..
R
Ácido graso
Ácido esteárico
Ácido carboxílico
aromático
Ácido carboxílico
alifático
.. ..
COOH ;
.. ..
Ar
CH3(CH2)16
..
:O :
O
.. ;
OH
..
;
Ácido fórmico
.. ..
COOH
.. ..
.. Ácido
.. benzoico
O-H
..
C
Ácido butírico
No todas las sustancias orgánicas con carácter ácido presentan la estructura típica de un ácido
carboxílicos:
:O
H
Ácido metansulfónico
NO2
O2 N
NO2
;
CH3 - SO3 H
2,4,6-trinitrofenol. Ácido
pícrico;
pKA = 0,6
trinitrometano
H - C(NO2)3
;
;
Ácido triflúorometansulfónico
CF3 - SO3 H
Ácido p-toluensulfónico
H3C
;
SO3 H
H - CF3
Ácido bencenosulfónico
SO3 H
2,4-pentanodiona
trifluorometano
;
;
;
CH3COC H COCH3
2
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 3
Formulación y nomenclatura
5
6
ε
δ
4
γ
3
β
:O:
2
α
A. ciclopropancarboxílico
Ácido γ -aminobutírico
:O:
..
..
O-H; H N
..
2
1
.. ..
.. ..
A. ciclobutancarboxílico COOH
....
COOH ;
.. ..
.. ..
COOH H C
3
.. ..
Ácido isovalérico
Ácido β -metilbutírico
..
O-H
..
A. o-metilbenzoico
..
OH
..
A. 2-trans-
;
butenoico
Br
A. ciclohexancarboxílico
OH
H..
O: H
A. (2S)-hidroxi3-cis-pentenoico
H
:O :
.. ..
COOH
.. ..
;
:O :
;
:O :
.. ..
COOH ;
....
.. ..
COOH H3C
.. ..
A. m-metilbenzoico
:O :
;
A. ciclopentancarboxílico
;
CH3
..
O-H
.. ;
Ácido (±)- α -bromopropiónico
.. ..
COOH
A. p-metilbenzoico .. ..
:O :
..
OH
..
; H
:Cl
.. :
H
A. (1S, 4R)-4-cloro-3-metil2-ciclopentencarboxílico
..
O-H
..
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 4
Nombre IUPAC
N. común
Fórmula
PF
PE
g / 100 g
agua
Metanoico
Fórmico
HCOOH
8
101
∞
Etanoico
Acético
CH3COOH
18
118
∞
Propanoico
Propiónico
CH3(CH2)COOH
- 21
141
∞
Propenoico
Acrílico
CH2 = CHCOOH
14
141
∞
Butanoico
Butírico
CH3(CH2)2COOH
-6
163
∞
2-metilbutanoico
Isobutírico
(CH3)2CHCOOH
- 46
155
23
trans-2-butenoico
Crotónico
CH3CH = CHCOOH
71
185
8,6
Pentanoico
Valérico
CH3(CH2)3COOH
- 34
186
3,7
2,2-dimetilpropanoico
Piválico
(CH3)3CCOOH
35
164
2,5
Hexanoico
Caproico
CH3(CH2)4COOH
-4
206
1,0
Octanoico
Caprílico
CH3(CH2)6COOH
16
240
0,7
Decanoico
Cáprico
CH3(CH2)8COOH
31
269
0,2
Dodecanoico
Laúrico
CH3(CH2)10COOH
44
i
Tetradecanoico
Mirístico
CH3(CH2)12COOH
54
i
Hexadecanoico
Palmítico
CH3(CH2)14COOH
63
i
Octadecanoico
Esteárico
CH3(CH2)16COOH
72
i
9Z-octadecenoico
Oleico
CH3(CH2)4CH=CH(CH2)7COOH
16
i
Z,Z-9,12-octadecadienoico
Linoleico
CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH
-5
i
Ciclohexancarboxílico
-
c – C6H11COOH
31
233
0,2
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
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COOH
Nomenclatura de los ácidos dicarboxílicos
HOOC - (CH2)n - COOH
Ácido carboxílico alifático
COOH
Ácido carboxílico aromático
TABLA II. Constantes físicas de algunos ácidos dicarboxílicos
Nombre IUPAC
Nombre Común
Fórmula
PF (ºC)
PE (ºC)
Etanodioico
Oxálico
HOOCCOOH
189
14
Propanodioico
Malónico
HOOC(CH2)COOH
136
74
Butanodioico
Succínico
HOOC(CH2)2COOH
185
8
Pentanodioico
Glutárico
HOOC(CH2)3COOH
98
64
Hexanodioico
Adípico
HOOC(CH2)4COOH
151
2
Heptanodioico
Pimélico
HOOC(CH2)5COOH
106
5
(2Z)-butenodioico
Maleico
(cis) CH3CH=CHCH3
130,5
79
(2E)-butenodioico
Fumárico
(trans) CH3CH=CHCH3
302
0,7
A. o-carboxibenzoico
Ftálico
o-C6H4(COOH)2
231
0,7
A. m-carboxibenzoico
Isoftálico
m-C6H4(COOH)2
348
-
A. p-carboxibenzoico
Tereftálico
p-C6H4(COOH)2
300 (sublima)
0,0002
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Estructura del grupo carboxilo
Grupo carboxilo
..
O
..
..
O
..
C
:O:
C
sp2 -
1s
(H)
2
3
sp - sp (C)
sp2 - sp3
Enlaces sigma
Grupo carbonilo
C
H
..
O
..
..
O
..
H
Grupo hidroxilo
sp2 - sp2
..
O
..
Antonio Galindo Brito 6
H
H
Enlace pi
:O :
C
O
(C) (H)
sp3 - 1s
Enlace pi
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
:O :
:O :
125º
124º
C
H
111º
..
O
..
º
1,10 A
106º
H
;
Ángulos de enlace
en el ácido metanoico
H
º
1,32 A
:O :
º
1,23 A
..
O
..
C
;
H
º
0,97 A CH3
:O
R
..
O
..
Conformación del grupo carboxilo
El H del enlace OH se dispone
syn al grupo carbonilo
119º
..
O
..
122º
H
;
C
CH3
Ángulos y Longitudes de enlaces
en el ácido etanoico
H
C
C
:O :
;
C
CH3
:O :
º
1,52 A
122º
119º
Longitudes de enlace
en el ácido metanoico
..
Antonio Galindo Brito 7
º
1,31 A
El H y el CO están en syn
Conformación mayoritaria
..
O
..
H
..
O
..
H
º
0,97 A
:O :
..
C
:O
El H y el CO están en anti
Conformación minoritaria
º
1,25 A
CH3
H
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 8
Propiedades físicas de los ácidos carboxílicos
R
C
puente de
..
.. hidrógeno
O ..... H O
..
..
.. C R
..
O H ..... O
.. puente de
..
Hay dos puentes de hidrógeno entre el oxígeno del carbonilo y el
hidrógeno del hidroxilo por lo que en solución no acuosa, los
ácidos existen como dímeros. Los dímeros existen en ácidos
líquidos puros o en disoluciones no acuosas o alcohólicas, pues el
agua y los alcoholes son buenos dadores de puentes de hidrógeno y
compiten con la dimerización.
:O :
hidrógeno
Ácido esteárico PF = 70ºC; C18
..
:O:OH
..
..
OH
..
Ácido linoleico PF = -5ºC; C18
Acidez de los ácidos carboxílicos
RCOO - H
Ácido carboxílico;
más débil
..
+ ..OH2
Agua; base
más débil
KA
RCOO
..
+
+ OH
3
Anión carboxilato; Catión hidronio;
base más fuerte ácido más fuerte
Química Orgánica 2º.
LECCIÓN 17
Antonio Galindo Brito 9
TABLA III. Acidez de los ácidos monocarboxílicos
Nombre
Fórmula
KA . 105 (25ºC;
agua)
pKA
Metanoico
HCOOH
17,7
3,75
Etanoico
CH3COOH
1,76
4,74
Propanoico
CH3CH2COOH
1,34
4,87
Butanoico
CH3(CH2)2COOH
1,54
4,82
Pentanoico
CH3(CH2)3COOH
1,52
4,81
Hexanoico
CH3(CH2)4COOH
1,31
4,88
Octanoico
CH3(CH2)5COOH
1,28
4,89
Decanoico
CH3(CH2)6COOH
1,43
4,84
Ácido Benzoico
C6H5COOH
6,46
4,19
Ácido Toluico
p-Me-C6H5COOH
4,33
4,36
Ácido p-clorobenzoico
p-Cl-C6H5COOH
10,4
3,98
Ácido p-nitrobenzoico
p-NO2-C6H5COOH
39,3
3,41
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 10
TABLA IV. Constantes de acidez de algunos ácidos dicarboxílicos
Nombre
Fórmula
10- 4 . KA1
pKA1
10- 7 . KA2
pKA2
Ácido Oxálico
HOOCCOOH
5400
1,27
54
4,28
Ácido Malónico
HOOC(CH2)COOH
14
2,85
20
5,70
Ácido succínico
HOOC(CH2)2COOH
37
4,19
23
5,64
Ácido glutárico
HOOC(CH2)3COOH
45
4,35
38
5,42
Ácido adípico
HOOC(CH2)4COOH
37
4,43
39
5,41
Ácido maleico
cis-CH3CH=CHCOOH
100
2,00
5,5
6,26
Ácido fumárico
trans-CH3CH=CHCOOH
960
3,02
410
4,39
Ácido ftálico
1,2-C6H4(COOH)2
110
2,96
40
5,40
Ácido isoftálico
1,3-C6H4(COOH)2
240
3,62
250
4,60
Ácido tereftálico
1,4-C6H4(COOH)2
290
3,54
350
4,46
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 11
La primera constante de acidez de los ácidos di-carboxílicos alifáticos se halla entre 1,3 y 4,5, de donde se
deduce que son más ácidos que los mono-carboxílicos. También puede observarse que la primera disociación
es generalmente más extensa que la segunda, lo que se aprecia en el valor de la segunda constante de
disociación que es bastante mayor que la primera estando comprendida entre 4,3 y 5,5. Como tendencia
general, puede afirmarse que a medida que crece la separación entre los dos grupos carboxilos, la primera
constante de acidez va tomando valores cada vez más parecidos a la de los ácidos mono-carboxílicos, como se
aprecia en el ácido adípico (a. hexanodioico) cuyo pKA1 es 4,43, muy parecido al del ácido hexanoico (4,88),
mientras que el del ácido oxálico (ácido etanodioico) es 1,27, muy diferente del pKA1 del ácido acético (ácido
etanoico) 4,7:
Ácido prótico
: O:
Base
:O:
..
HO
..
Base conjugada
(sigue siendo un ácido)
..
OH +
..
..
..
H
Ácido malónico
: O: : O :
..
HO
..
.. O:
..
Anión malonato
: O: : O :
KA1
H2O
Ácido conjugado
(catión hidronio)
..
O
..
.. O
..:
+
.. +
H3O
Anión malonato
+
..
H2O
..
KA2 < KA1
- ..
:O
: O : :O :
.. O:
..
Base conjugada
..
(ya no es un ácido) Dianión malonato
+
.. +
H3O
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 12
TABLA V. Acidez de compuestos hidroxílicos
Ácido (Fórmula)
Nombre
pKA
(Agua, 25 ºC)
Base Conjugada
HO – H
Agua
15,7
HO -
RO – H
Alcoholes
16 – 18
RO -
ArO – H
Fenoles
10
ArO -
RCOO – H
Ácidos carboxílicos
alifáticos
4,7 – 5,0
RCOO -
ArCOO – H
Ácidos carboxílicos
Aromáticos
3,4 – 4,2
ArCOO -
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Bases
Ácidos próticos
..
R - O -H +
..
..
H - OH
..
..
..
Ar - O -H + H - OH
..
..
..
O:
R - C ..
..
O - H + H - OH
..
..
Antonio Galindo Brito 13
Ácido conjugado
Catión hidronio
Base conjugada
KA = 10-16
KA = 10-10
.. R - O:
..
.. Ar - O:
..
+
H3O :
+
+
+
H3O :
O
KA = 10-5
R-C
+
.. O: +
..
H3O :
Equilibrios desplazados hacia la izquierda;
(habrá poca base conjugada)
..
O:
R
C
.. O:
..
R
C
.. O:
..
.. ; R
O:
O
C
Anión carboxilato estabilizado por resonancia
1/2 -
-
O 1/2 -
Química Orgánica 2º.
LECCIÓN 17
Antonio Galindo Brito 14
TABLA VI. Efectos de los sustituyentes sobre la acidez
Ácido carboxílico
(KA . 10 - 5 ) (25ºC, agua)
pKA
Ácido trifluoroacético
59000
0,23
Ácido tricloroacético
23000
0,64
Ácido dicloroacético
5500
1,26
Ácido nitroacético
2100
1,68
Ácido cianoacético
340
2,46
Ácido fluoroacético
260
2,59
Ácido cloroacético
140
2,86
Ácido 2-clorobutanoico
140
2,86
Ácido bromoacético
130
2,90
Ácido yodoacético
67
3,19
Ácido 3-butinoico
48
3,32
Ácido metoxiacético
29
3,54
Ácido hidroxiacético
15
3,83
Ácido 3-clorobutanoico
89
4,05
Ácido 3-butenoico
4,5
4,35
Ácido 4-cloroacético
3,0
4,52
Ácido acético
1,8
4,74
Ácido butanoico
1,5
4,82
Ácido propanoico
1,3
4,87
Fuerza del Ácido
Ácidos más
fuertes
Ácidos más
débiles
Química Orgánica 2º.
LECCIÓN 17
Antonio Galindo Brito 15
TABLA VII. Efectos de los sustituyentes sobre la acidez de los ácidos benzoicos
Ácido carboxílico
(KA . 10 - 5 ) (25ºC, agua)
pKA
o-NO2-PhCOOH
680
2,16
o-Cl-PhCOOH
115
2,93
m-NO2-PhCOOH
37
3,43
p-NO2-PhCOOH
36
3,44
p-C≡N-PhCOOH
28
3,55
p-CHO-PhCOOH
18
3,75
m-Cl-PhCOOH
15
3,82
p-Cl-PhCOOH
11
3,96
p-Br-PhCOOH
11
3,96
o-MeO-PhCOOH
8,4
4,07
m-MeO-PhCOOH
8,1
4,09
PhCOOH
6,4
4,19
m-Me-PhCOOH
5,8
4,23
p-MeO-PhCOOH
5,3
4,27
p-Me-PhCOOH
4,6
4,34
Fuerza del Ácido
Ácidos más
fuertes
Ácidos más
débiles
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Sales de los ácidos carboxílicos
.. ..
RCOOH
.. .. +
Ácido
carboxílico
.. ..
RCOOH +
.. ..
M (OH)
M = Li, Na, K
M´(OH)2
Ácido
M´ = Mg, Sr,
carboxílico
Ca, Ba
.. ..
RCOOM
.. .. +
Carboxilato
..
H3O+
Hidronio
Antonio Galindo Brito 16
....
..
RCOOM
.. .. + H2O..
Carboxilato
(sal) de metal alcalino ..
.. ..
(RCOO)2M´ + H2O
..
.. ..
Carboxilato
(sal) de metal alcalinotérreo
.. ..
RCOOH +
.. ..
Ácido carboxílico
M+
..
+ H2O..
Reactividad de los ácidos carboxílicos y sus derivados: sustitución nucleófila en el acilo
El C del grupo carbonilo es muy deficiente en
electrones por estar unido a dos O y por ello se
comporta como un electrófilo. La reacción típica
Centros nucleófilos
Atacados por electrófilos de los ácidos y sus derivados es la SN sobre el
O
carbono deficiente del grupo acilo (RCOG). En
Hidrógeno
estas reacciones se rompe el enlace C-G (G = Cl,
poco ácido
OCOR, OR, NH2) y se reemplaza el grupo G por
C
el nucleófilo a través de la creación de un enlace
H
C-Nu. El proceso transcurre en dos etapas, la
C
H
O
Hidrógeno más ácido primera de las cuales es una adición nucleófila
pKA entre 4-5
(AdN) y la segunda una eliminación (E), por lo
Centro electrófilo
que estas reacciones son también conocidas como
Atacado por nucleófilos
de adición-eliminación. Es interesante advertir la
gran diferencia de estas reacciones SN sobre C sp2
con las que tienen lugar sobre C híbridos sp3 que
ya estudiamos (SN2 y SN1).
: :
..
..
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Sustitucion Nucleófila en el acilo
.. :O :
..
:O
C sp2
- +
Nu :
C
..
Adición (AdN)
Etapa lenta
G
R
C sp3
C
R
..
Antonio Galindo Brito 17
Intermedio oxanión.
El carbono está tetraédrico
(sp3). Es una especie quiral
y por ello existe como
una forma racémica
G
Nu
G = OH, Cl, OCOR´, OR´, NH2, NHR´, NR2
.. :O :
R
Nu
C
..
G
Etapa rápida
Eliminación
R
El proceso es reversible pues
el grupo expulsado puede a su
vez actuar como nucleófilo
:O :
C
+
- ..
:G
Nu
La primera etapa del proceso es una AdN totalmente análoga a la de los aldehídos y cetonas, pero la
diferencia importante está en la segunda etapa. Los aldehídos y cetonas ganan un protón por el oxígeno,
mientras que los derivados de ácido regeneran el carbonilo expulsado el grupo unido al carbono del acilo.
Los aldehídos y cetonas no pueden reaccionar de este modo, pues tendrían que expulsar un hidruro o un
carbanión respectivamente, que como sabemos son pésimos grupos salientes y por ello es más favorable
captar un protón. Los derivados de ácido expulsan un cloruro (excelente grupo saliente), un carboxilato
(moderado grupo saliente), un alcóxido (mal grupo saliente) o un amiduro (muy mal grupo saliente).
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Las reacciones SN no tienen lugar
- sobre los aldehídos y cetonas
Antonio Galindo Brito 18
..
: O:
Etapa rápida
+
C
H
Nu
Anión Hidruro
Eliminación
C
R
: O:
-
:H
Nu
R
intermedio tetraédrico
procedente de un aldehído
..
:O :
Etapa rápida
Eliminación
C
R
Nu
C
R
R
Carbanión
:O :
+
Nu
intermedio tetraédrico
procedente de una cetona
Reacción del haloformo
metilcetona
-
:R
En ciertas ocasiones, las cetonas
reaccionan de manera análoga a los
derivados de ácido. Así, cuando se halogena
por completo el Me de una metilcetona en
medio alcalino se obtiene (después de
acidular), un ácido carboxílico que tiene un
átomo de carbono menos que la cetona de
partida. El proceso se conoce como reacción
del haloformo y transcurre a través de una
especie intermedia que es una trihalocetona
formada en la halogenación completa de la
metilcetona de partida. La reacción suele
utilizarse
como
reconocimiento
de
metilcetonas aunque también la dan otros
compuestos que puedan transformarse en el
medio reaccional en metilcetonas como son
todos los derivados del tipo CH3CHOHR.
..
..
..
..
3 NaOH
R - CO
- CH3 + 3 X2
R - CO
- CX3 + 3 NaX : + 3 H O
..
..
2
..
..
..
.. ..
..
R - CO
RCOONa + NaCX3 + H O
.. - CX..3 .. + 2 NaOH
.. ..
..
2..
..
RCOOH + NaCl :
RCOONa
..
.. ..
.. .. + :ClH
.. ácido carboxílico
(1C menos)
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 19
.. : O:
Reacción del Haloformo
.. - Trihalometilcetona
..
HO : + R - CO - CX
3
..
..
.. : O:
: O:
C
C
CX3
R
HO
.. :
Intermedio tetraédrico
.. .. RCOO
.. .. :
CX3
R
HO
..
+ : ..CX3
OH
R
C
Intermedio tetraédrico
.. ..RCOO: +
....
Anión carboxilato
Ácido carboxílico
Ácidos
Anión carboxilato
.. ..
RCOOH
.. ..
Ácido carboxílico (1C menos)
X3CH
Haloformo
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 20
Preparación de ácidos carboxílicos
Oxidación de alcoholes primarios
Alcohol primario
..
O-H +
..
R
H
H2SO4
K2Cr2O7
:O:
Oxidación de aldehídos
Ácido carboxílico
Aldehído
:O :
Reactivo
de Tollens
H
R
Ag2O-NH3
R
:O :
..
O-H
..
Ozonólisis de alquinos
alquino simétrico
R
C
..
O-H
..
R
H
R
Ácido carboxílico
C
C
C
R´
ozono
R
+
+
O3
O3
A. carboxílico
(mitad de C del alquino)
.. ..
2 RCOOH
.. ..
A. carboxílicos diferentes
.. ..
.. ..
RCOOH + R´COOH
.. ..
.. ..
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Ozonólisis de alquenos
A. carboxílico
(mitad C del alqueno)
alqueno simétrico
disustituido (cis o trans)
R
R
C
+
C
O3
2
H
H
alqueno no simétrico
disustituido (cis o trans)
C
+
C
H
O3
H
H
C
+
C
O3
H
H
.. ..
RCOOH
.. .. +
.. ..
R´COOH
.. ..
A. carboxílico
alqueno monosustituido
R
.. ..
RCOOH
.. ..
A. carboxílicos diferentes
R´
R
Antonio Galindo Brito 21
.. ..
RCOOH +
.. ..
CO2
..
+ H2O..
Carboxilación de magnesianos
Grignard
R - MgX
Dióxido de carbono
..
+ ..O
C
O:
..
.. ..
R - COOMgX
....
A. carboxílico
Ácidos
.. ..
R - COOH
.. ..
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 22
Oxidación de cadenas laterales de bencenos sustituidos
A. benzoico
Tolueno
H2SO4
+
K2Cr2O7
m-isopropiltolueno
A. m-carboxibenzoico
H2SO4
+
.. ..
COOH
.. ..
....
COOH
.. ..
HOOC
K2Cr2O7
Hidrólisis de nitrilos
Nitrilo
R
C
..
N: + 3 H O
2
..
Hidróxido
amónico
..
.. ..
R - COOH + :NH4OH
..
..
..
Ácido carboxílico
Ácido
hidronio
Nitrilo
R
C
N:
- ..
+ :OH
..
.. .. - Amoniaco
R - COO
.. ..: + :NH3
Carboxilato
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 23
Hidrólisis de los derivados de ácido
..
..
R - CO - G : + H2O
..
..
.. ..
R - CO - OH + HG :
.. ..
Ácido
GH = HCl
(G = Cl; cloruro de ácido)
(G = OCOR´; anhídrido de ácido)
(G = OR´; éster) (G = NH2 ; amida)
:O :
C
R
G:
- ..
+ :OH
..
G = Cl, OCOR´, OR, NH2
cloruros de ácido, anhídridos
de ácido, ésteres, amidas
GH = HOOCR´
(GH = HOR´) (GH = NH3)
1) H2O
2) ácido
:O :
C
R
.. +
HG :
OH
..
HG = HCl, HOOCR´, HOR´, NH3
cloruro de hidrógeno, ácido
carboxílico, alcohol, amoniaco
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 24
Síntesis malónica
Malonato de dietilo
:O:
: O:
..
EtO
..
H H
..
OEt
..
Ácido carboxílico
.. ..
RCH2COOH
.. ..
: O : : O:
(1) Base
(2) R-X
..
R´O
..
..
OR´
H R
3 NaOH, calor
Carboxilato sódico
.. ..
Ácido
..
Na CO
RCH2COONa
.. .. + 2 R´OH
.. + 2 3
Derivados de ácidos carboxílicos
R
: O:
:O :
: O:
: O:
:O:
C
C
C
C
C
OH ; R
Cl ; R
OCOR
Ácido carboxílico Cloruro de ácido Anhídrido de ácido
OH por OCOR´
OH por Cl
;R
Éster
OH por OR´
OR ; R
NH2
Amida
OH por NH2
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 25
Cloruros de ácido: formulación y nomenclatura
:O :
H
: O:
:O:
..
;
Cl :
..
..
Cl
.. :
C. de metanoilo
C. de formilo
C. de etanoilo
C. de acetilo
: O:
..
Cl :
..
..
Cl
.. :
;
..
Cl :
..
;
;
HO
..
Cl :
..
C. de butanoilo
C. de butiroilo
: O:
: O:
B. de propanoilo
B. de propionilo
;
C. de propanoilo
C. de propionilo
: O:
..
Cl :
..
;
C. de 3-metil-butanoilo
C. de isobutiroilo
C. de trans-2-propenoilo
..
Br
.. :
: O:
C. de benzoilo
: O:
..
Br:
..
Bromuro de p-hidroxi-benzoilo
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 26
Cloruros de ácidos sulfónicos
:O :
R-S
: O:
..
OH
..
;
CH3 - S
Ácido sulfónico
R-S
;
..
Cl :
..
: O:
CH3 - S
:O:
Cloruro de Ácido sulfónico
p-TsOH
:O:
Ácido metansulfónico
;
..
..OH
-S
MsOH H3C
: O:
: O:
: O:
..
OH
..
: O:
..
..Cl :
Ácido p-toluensulfónico
: O:
MsCl
;
H3C
:O:
Cloruro de metansulfonilo
Cloruro de mesilo (MsCl)
-S
..
..Cl :
TsCl
: O:
Cloruro de p-toluensulfonilo
Cloruro de tosilo (TsCl)
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 27
Anhídridos de ácido
: O: : O :
Anhídrido etanoico (acético)
..
..
..
..
..
..
(CH3CO)2O
CH3COOCOCH3
.. ..
..
..
..
O
..
Anhídrido etanoico propanoico
: O : :O:
.. .. ..
..
CH3COOCOCH
CH3
2
..
..
..
O
..
Anhídrido benzoico
:O : :O :
.. ..
.. .. ..
(PhCO)
O
PhCOOCOPh
..
2 ..
..
..
..
..
Ph
O
Ph
..
..
O
..
..
O
..
..
O
..
;
Anhídrido succínico
..
O
..
..
O
..
..
O
..
Anhídrido maleico
..
O
..
..
O
..
..
Ac2O
..
..
Bz2O
..
..
O
..
;
Anhídrido ftálico
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 28
Ésteres
: O:
:O :
H
: O:
..
..
O
..
;
..
Formato de metilo
Metanoato de metilo
..
O
..
;
O
Acetato de etilo
Etanoato de etilo
Propionato de isopropilo
Propanoato de isopropilo
: O:
: O:
..
O
..
..
O
..
;
Butirato de terc-butilo
Butanoato de terc-butilo
Benzoato de alilo
;
:O:
:O:
Ph
3-oxo-butanoato de bencilo
: O:
..
O
..
Br
..
O
..
H
(2S)-bromo-3-trans-pentenoato de neopentilo
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Lactonas
..
..
O
..
α
;
β
β
O:
β -propriolactona
β -lactona
..
O:
;
γ
δ
:O :
..
..
;
: O:
: O:
..
NH2
O:
: O:
γ
ε
δ
γ-butirolactona δ-valerolactona ε-capralactona
γ-lactona
ε-lactona
δ-lactona
Amidas
H
γ
O β
..
β
..
α
..
α
O
α
..
O
..
Antonio Galindo Brito 29
..
..
H
..
NH2 Ph
NMe2
Formamida N,N-dimetilformamida
Metanamida N,N-dimetilmetanamida
Imidas
: O:
Acetamida
Etanamida
NH2
Benzamida
: O:
..
O
..
..
N
H
..
O
..
Succinimida
: NH ..
..
O
N
H
Ftalimida : O :
..
Glutarimida
..
O
..
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 30
Prioridades en la nomenclatura de los grupos funcionales
.. ..
..
.. ..
..
.. ..
..
..
RSO
H
RCOOH
>
>
RCOOR´
> RCN: > RCHO > RCOR´ >
> RCOCl
: > RCONH
3
.. ..
2
..
..
..
..
..
..
..
Ácido
Ácido
Cloruro
carboxílico sulfónico
Éster
Amida
Nitrilo
Aldehído
..
de ácido
..
Cetona
..
..
> ROH
RNH
>
C - R > RCH R > ROR´ > R - X :
..
2 > RCH=CHR > R - C
..
..
2
Alcohol
Amina
Alqueno
Alquino
Alcano
Éter
Haluro
Se aprecia que dentro de la familia de los derivados de ácido, en lo tocante a la nomenclatura de
compuestos polifuncionales que contengan esta funciones, la prioridad máxima es para el grupo carboxilo.
Los demás grupos deben mencionarse como sustituyentes:
Éster (ROCO - ): alcoxicarbonil
Cloruro de ácido (ClCO -): clorocarbonil
.. 12
MeO
..
:O :
..
..
O : ..
:ClCO
.. : H : OHC
7
Amida (H2NCO - ): aminocarbonil
..
: Br : :O:
3
H
9
11
10
....6
H NOC
..
5
8
2
2
H
4
:
H2N H
..
OH
..
1
Ácido (2R, 5S, 6S, 9R)-12-acetil-2-amino6-aminocarbonil-3-bromo-9-clorocarbonil5-formil-12-metoxicarbonil-(3Z,7-trans,11Z)dodecatrien-oico
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 31
Reactividad de los derivados de ácido. Reacciones SN catalizadas por ácidos: su
mecanismo
Reacciones en medio neutro o alcalino con nucleófilos cargados:
.. -
..
O:
-
: Nu
+
G
C
R
Adición
lenta
C
R
G = Cl, OCOR´, OR´, NH2
C
R
Eliminación
G
G
Intermedio
tetraédrico
inestable y
quiral
Nu
.. -
:O :
:O :
:O:
C
R
+
G:
-
Nu
Nu
G = Cl, OCOR´, OR´, NH2 G = - Cl, - OCOR´, - OR´, - NH2
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 32
Cuando el nucleófilo es débil, la reacción siempre debe hacerse con catálisis ácida:
..
..
O:
+
C
.. +
O H
R
G
H3O:
+
C
R
..
:O
+O H
H
..
+
H2O :
G ..
:O H
O:
+ : NuH
G
GH
R NuH
R Nu +
R
G
+
Reactividad relativa de los diferentes derivados de ácido
C
..
C
R
+ : GH
Nu
Todos los derivados de ácido se comportan de manera similar dando reacciones SN en el acilo pero
con diferente velocidad. La reactividad de los diferentes derivados de ácidos depende de tres factores
fundamentales (a) la electrofilia del carbono del grupo carboxilo, de modo que cuanto mayor sea la
electrofilia del carbono (menor densidad electrónica) mayor será la reactividad y en esto influye
marcadamente la electronegatividad del grupo unido al átomo de carbono (b) estabilización por resonancia,
de manera que cuanto mayor sea capacidad donante de electrones por efecto + R del grupo unido al átomo
de carbono del carboxilo, menor será la electrofilia y su reactividad (c) naturaleza del grupo saliente, de
modo que cuanto mejor sea éste, mayor será la reactividad En conclusión, los derivados de ácido más
reactivos serán aquellos que presenten un átomo bastante electronegativo que se comporte como buen grupo
saliente y que sea mal donante por efecto +R.
Química Orgánica 2º.
LECCIÓN 17
Antonio Galindo Brito 33
Análisis de los factores influyentes en la velocidad (electrofilia del carbono carboxílico)
Efecto inductivo (– I ) del grupo G. A mayor efecto - I, mayor reactividad. Los mayores efectos – I los
darán los que se unan al carbono por átomos muy electronegativos (O = 3,5), (Cl = 3,0) (N = 3,0). Según este
efecto la reactividad sería: Ésteres > Anhídrido > Amidas = Cloruros, en contradicción con los datos
empíricos.
Efecto resonante (+ R) del grupo G. Cuanto menor sea este efecto mayor será la electrofilia y la
reactividad. Todos los grupos G se unen al carbono por heteroátomos que poseen electrones sin compartir
(O, Cl, N). El valor de + R depende de los tipos de orbitales que vayamos a solapar por resonancia, siendo
máximo su efecto cuando los orbitales a solapar son del mismo número cuántico principal. Teniendo en
cuenta que : (O, 2p)(N, 2p) (Cl, 3p) y el del (C,2p). De acuerdo con esto, el efecto + R será más intenso con el
O y el N y menor para el Cl, por lo que la reactividad en base a este efecto será:
.. ..
Cloruros > Anhídridos> Amidas ≈ Ésteres .
:O :
Conviene tener en cuenta que en los anhídridos
O:
el efecto + R se reparte entre dos grupos
carbonilos y según esto los anhídridos son más
..
C
reactivos que los ésteres porque el efecto +R
C
+
R
G
R
G
en estos compuestos actúa sobre un solo grupo
Carbono menos
carbonilo:
Carbono deficiente deficiente en electrones
en electrones
Especie menos reactiva
Calidad de grupo saliente de G. Sabemos que cuanto menos básico sea, mejor será su actuación como
grupo saliente. En base a esto, el mejor grupo saliente es el cloruro (Cl- )y le siguen los carboxilatos
(RCOO-), alcóxidos (RO-) y amiduros (H2N-). Por este efecto, la reactividad sería:
Cloruros > Anhídridos> Ésteres > Amidas
que coincide con el resultado empírico, lo que pone de relieve la importancia de este factor.
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 34
TABLA VIII. Reactividad de los diferentes derivados de ácido
Reactividad
Clase
Fórmula
-I
+R
G. saliente
Basicidad
Más
reactivo
Cloruro de
ácido
RCOCl
Mediano
Pequeño
Muy bueno
Menos
Básico
Anhídrido
de ácido
RCOOCOR
Grande
Mediano
Mediano
Éster
RCOOR´
Grande
Grande
Malo
Amida
RCONH2
Mediano
Grande
Muy malo
Carboxilato
RCOO -
-
-
-
Menos
reactivo
Más básico
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 35
Preparación de los derivados de ácido
Como norma general siempre debe prepararse un derivado de ácido a partir de otro más reactivo.
Por ello, los cloruros de ácido son el tipo de derivados más apto para preparar todos los restantes y
comenzaremos por la preparación de los cloruros de ácido.
Preparación de los cloruros de ácido
..
HO
..
..
HO
..
S
Á. sulfuroso
..
Cl
.. :..
O
.. ..
:Cl
S
..
..
..
..
Cl:
Cl
:
OH
.. :
..
..
..
.. :Cl.. ..P ..
.. H..O
P ..
Cl: : Cl
..
O
.. ..Cl:
..
.. H..O P ..O : ..
Cl
Cl
:..
..
..
Tricloruro de fósforo Pentacloruro de fósforo
Cloruro de tionilo
A. fosfórico
Los reactivos más ampliamente utilizados para preparar los cloruros de ácido son al fin y al cabo,
cloruros de ácidos inorgánicos como el cloruro de tionilo que es el dicloruro del ácido sulfuroso y el
tricloruro y pentacloruro de fósforo, que son los cloruros del ácido fosfórico. También se emplea el cloruro
de oxalilo que es el dicloruro del ácido oxálico. Los más empleados son el cloruro de tionilo y el cloruro de
oxalilo, porque los subproductos de estas reacciones son gases que escapan fácilmente a la atmósfera:
.. .. cloruro de..tionilo
RCOOH
+ Cl2SO
..
..
.. .. ....
....
:ClCOCOCl
RCOOH
.. .. :
..
.. .. +
cloruro de oxalilo
..
..
RCOCl : + SO + HCl:
2
..
..
..
..
RCOCl : + CO + CO2 + HCl:
..
..
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 36
Preparación de cloruros de ácido a partir de cloruro de tionilo: mecanismo
..
..
:Cl
..
:O
..
S
Cl :
..
..
+
..
- ..
+ ..
A. carboxílico
..
..
: O : OHCOR
.. S .. ..
:Cl
Cl :
:Cl..
..
..
..
..
: Cl
..
..
+
:O
S
..
O
..
C
..
+
:O
:O
S
C
O
.. -
H
R
+ :Cl
..
Anhídrido mixto. Cloruro de ácido
..
:O
+
.. ..
: O : OHCOR
.. S .. ..
: Cl
Cl :
..
..
R
H O
Cloruro de tionilo
- ..
:O :
H
+ :Cl
..
R
Anhídrido mixto. Cloruro de ácido
..
: O:HO : Cl.. :
.. S ..
O
R
: Cl
..
..
..
.. ..
: Cl
..
.. -
:O
S
.. ..
H O : Cl :
.. ..
O
..
R
:O :
..
:Cl + SO2 + : Cl
..
..
R
Cloruro de ácido
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
A. butanoico
A. propanoico
: O:
cloruro de tionilo
..
OH
..
: O:
3
+
Cloruro de O
: :
butanoilo
Cl2SO
Tricloruro de fósforo
..
OH
..
Antonio Galindo Brito 37
Cloruro de
propanoilo: O :
..
Cl :
..
..
HCl: + SO2
+
..
ácido fosforoso
..
3
+ : PCl3
Dióxido de azufre
Cl:
..
+
P(OH)3
Reacciones de los haluros de ácido
Son agentes acilantes, es decir, reactivos capaces de transferir a un nucleófilo un grupo acilo RCO.
Además, al ser los derivados más reactivos es posible preparar todos los demás derivados a partir de los
cloruros de ácido tratándolos con los adecuados nucleófilos. Así, se preparan anhídridos, ésteres, amidas y
ácidos carboxílicos, tratando un cloruro de ácido con carboxilatos, alcoholes, aminas y agua,
respectivamente:
- ..
..
O:
R
C
..
O:
R
C
:O :
..
: NuH
Cl :+
..
R
+
C
- ..
..
.. + - : ..
OOCR´
Cl
.. ..
:
..
..
NuH
..
Cl
.. :
O:
R
C
.. ..
: O : OCOR´
.. ..
C ..
Cl
R
.. :
+
: ..
Nu - H
R
O:
R
C
O:
Cl :
+
..
..
.. -
C
.. -
:
..
.. .. + : Cl
OCOR´
.. ..
..
:
+ HCl
..
Nu
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Nucleófilo
Derivado ácido
..
(Ar)(R´)CONa
..
Carboxilato sódico
..
(Ar)(R´)OH
..
.. ..
RCOCl :
.. ..
Cloruro de ácido
(electrófilo)
Fenol (Alcohol)
:NH3
+
Antonio Galindo Brito 38
.. .. ..
RCOOCO(Ar)(R´)
.. .. ..
+
N
N
N
Amoniaco
Éster
.. ..
RCONH
.. 2
Amida
..
(Ar) (R´)NH2
..
NaCl :
..
Anhídrido no simétrico
..
RCOO(Ar)(R´)
+ :ClH
..
N
Amina
.. ..
RCONH(Ar)(R´)
..
..
+ :ClH
..
..
+ :ClH
..
Amida N-sustituida
..
H2O
..
N
.. ..
RCOOH
.. ..
..
+ :ClH
..
Ácido carboxílico
Agua
Acilación de Friedel-Crafts
Benceno
Cloruro de ácido
.. ..
+ RCOCl
.. .. :
Al3Cl
: O:
R
..
.. :
+ HCl
Alquil, aril, cetona
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 39
Por tratamiento con dialquilcadmio se transforman en cetonas y con los Grignard en alcoholes
terciarios con dos sustituyentes derivados del Grignard:
..
2 RCOR´
.. +
GLOBAL
2
.. ..
RCOCl
.. ..: +
..
R´2Cd
CdCl2
.. -
O:
+
: O: ..
..
+ R´ - CdR´
C
Cl
.. : + CdR´
Cl
R
:
..
R
R´
.. : O : ..
:O :
.. :
Cl
..
+ : Cl
:
C
..
R
R´
R´
R
.. - +
..
..
.. ..
: + CdR´
RCOR´
: Cl
+
RCOCl : + R´ - CdCl :
..
..
..
.. ..
..
..
..
O:
O:
..
.. MgCl
O
:
:
C + : Cl :
..
C + R´ - MgCl
..
..
Cl
:
..
R R´
R Cl
R
R´
Cloruro de ácido
..
..
O:
C
R R´
+
R´ - MgCl :
..
-
:O:
R
..
..
..
R´
R´
H
:O
O H
..
R
H
R´
R´
+
Alcohol terciario
-
..
: OH
..
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 40
Preparación de anhídridos de ácido
..
: O:
:O
R
C
.. .. .. RCOO : O :
.. ..
..
..
- ..
Cl
.. : + : O
..
R
:O : : O :
:
Cl
..
R
R
..
O
..
- ..
+ :Cl :
R
..
Anhídrido simétrico
Cloruro de ácido Carboxilato sódico
Preparación del anhídrido acético
: O:
700ºC
Cetena (propenona)
H2C
Propanona
H2C
O
C
..
Cetena
H2C
..
O:
C
+
+
..
O -COCH3
.. ..
..
H
CH3COOH
.. ..
Ácido acético
Anhídrido acético
: O:
: O:
..
O
..
O
..
Ácido acético
.. -
Cetena
: OH : O :
..
.. ..
..
..
C
..
O
..
Enol anhídrido acético
: O : :O :
..
O+
H
Enolato del anhídrido
acético
..
:O: :O :
:O :
H O:
..
O
..
Enol del anhídrido
acético
H3C
C
.. C
O
CH3
..
Anhídrido acético
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
: O: : O :
..
+
O
..
Anhídrido acético
:O :
2 R
Antonio Galindo Brito 41
: O: :O
..
O
R
..
: O:
Anhídrido
simétrico
..
OH
..
R
+
2
..
OH
..
Ácido acético
Se va eliminando por destilación
Ácido carboxílico
:O :
: O: : O :
..
..
2
+
O
Ph
Ph
OH
..
..
Anhídrido
benzoico
:O:
: O: :O :
..
..
+ 2 Ph OH
O
..
..
Ácido acético
Se va eliminando por destilación
Los diácidos carboxílicos forman fácilmente anhídridos cíclicos por calefacción, pero sólo si tienen
cuatro o más átomos de carbono, o sea que sólo forman anhídridos cíclicos el ácido succínico
(butanodioico) y el glutárico (pentanodioico), pero no el oxálico (etanodioico) ni el malónico
(propanodioico):
..
No se forman
..
..
..
Anhídrido acético
O
..
:O :
..
:O
Ácido benzoico
O:
..
O:
..
O:
Anhídrido del
ácido oxalico
Anhídrido del
ácido malónico
..
:O
..
O
..
..
O:
:O
..
O
..
O:
Anhídrido del
Anhídrido del
ácido succínico
ácido glutárico
De manera similar, el ácido maleico (cis butenodioico) forma anhídrido, pero no lo hace el fumárico
(trans-2-butenodioico) porque lo impide la geometría del doble enlace. También forma anhídrido
fácilmente el ácido ftálico:
LECCIÓN 17
..
Química Orgánica 2º.
..
.. ..
HO: : OH
:O
..
O:
calor
Ácido succínico
Ácido butanodioico
: O:
Ácido ftálico
..
..
:O
..
O
..
..
Antonio Galindo Brito 42
..
.. HO: :OH .. ..
O::O
.. : O
;
calor
O: + H2O
..
..
O
..
..
O:
..
+ H2O..
Anhídrido succínico
Anhídrido butanodioico
Ácido glutárico
Anhídrido glutárico
Ácido pentanodioico Anhídrido pentanodioico
Anhídrido
Ácido maleico
.. Ácido
maleico
cis-butenodioico
:O
: O : Anhídrido
: O:
butenodioico
..
..
calor
HO
:
: OH calor
: O: +
: OH
..
: O : Anhídrido ftálico O
.. :
2
;
OH
:OH
:O:
: O: +
H2O
..
: O:
Reacciones de los anhídridos de ácido
Al igual que los cloruros de ácido los anhídridos se comportan como agentes acilantes, pero son
menos potentes. A partir de los anhídridos pueden prepararse por tratamiento con un adecuado nucleófilo
los restantes derivados de ácido a excepción de los cloruros. Así, por tratamiento con alcoholes, amoniaco y
aminas en presencia de piridina, forman ésteres, amidas no sustituidas y amidas sustituidas,
respectivamente, a través de una clásica reacción de sustitución en el acilo, muy similar a la de los cloruros
de ácido. Cuando se tratan con agua se convierten fácilmente en ácidos carboxílicos:
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Nucleófilos
: O:
..
ROH
..
N
Alcohol
: NH3
N
Amoniaco
:O : :O :
..
O
..
Anhídrido acético
(electrófilo)
Antonio Galindo Brito 43
Productos
.. R
+
O
..
Ácido acético
Acetato de alquilo
: O:
: O:
..
..
NH2 +
OH
..
Acetamida( Etanamida)
:O :
+
: NH2R
N
: NHR2
+
N-alquilacetamida
:O :
N
..
NR2
Amina secundaria
Agua
: O:
..
NHR
Amina primaria
..
H2O
..
:O :
..
OH
..
+
..
OH
..
: O:
..
OH
..
N,N-dialquilacetamida
:O :
N
2
.. Ácido acético
OH
..
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
..
:O
R
Anhídrido Amina
simétrico secundaria
C
..
:O
R
+
OCOR
C
+
.. :O
..
R´
R´
N
H
C
OCOR
R
..
..
+ -: OCOR
..
+
.. ..
.. .. .. .. ..
:O
HOCOR
+
.. ..
..
C
R´2NH
NHR´2
Antonio Galindo Brito 44
NR´2
R
Amida N,N-disustituida
Anhídridos como agentes acilantes en reacciones de Friedel-Crafts
:O:
: O: : O :
AlCl3
..
+ R O R
..
benceno
anhídrido simétrico
:O:
: O:
+
benceno
anhídrido
succinico
: O:
..
+ HO..
:O :
R
R
ácido carboxílico
alquil, aril, cetona O
: :
AlCl3
.. ..
COOH
.. ..
Ácido 4-oxo-4-fenilbutanoico
(Ácido 3-benzoilbutanoico)
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 45
Los anhídridos cíclicos son muy interesantes pues permiten obtener compuestos difuncionales:
..
O:
+
..
:O
: OH
..
O
..:
(etanol; 1 mol)
O:
Ácido 4-etoxicarbonil-butanoico
(dos funciones: ácido y ester)
: O:
..
O:
..
..
..
CH3CH2OH
..
O:
..
+
anhídrido glutárico
..
NHCH2CH3
: OH
..
CH3CH2NH2
(etilamina; 1 mol)
O
.. :
Ácido 4-N-etilacetamido-butanoico
(dos funciones: ácido y amida)
Preparación de ésteres
: O : Cloruro de acetilo
..
Cl :
..
:O:
O
..
O
..
..
+ HOR
..
..
:O :
N
Cloruro de
HCl :
hidrógeno
..
..
O
..
R
Alcohol
Anhídrido acético
Acetato de alquilo
+
: O:
..
OH
..
Ácido acético
Química Orgánica 2º.
..
:O
R
C
Anhídrido
acético
.. ..
OCOR
.. ..
LECCIÓN 17.. H
.. :O
..
Alcohol
..
+ H O..
R´
R
: O:
R
C
+
C
O
H
R´
.. ..
OCOR
.. ..
: O:
- .. ..
+..
R´ + : OCOR
.. ..
O
Antonio Galindo Brito 46
Á. carboxílico
.. ..
Éster
R
C
.. R´ + HOCOR
.. ..
O
..
: O : Esterificación de Fischer + ..
..
O H
+
C ..
.. + H2O :
O H + H3O
R
C
..
..
OH
R
Hidronio
Ácido
.. .. ..
H
+
+ .. carboxílico
..
R´O O - H
.. ..
O H
..
R´O : O - H
+
....
..
HOR´
C
R
OH2
+ ..
..
OH
O-H
R
R
..
..
.. ..
+
Hidronio
Éster O
:
R´O O - H
:
..
+
:O H
.. ..
..
+ H3O
H2O : +
+
..
..
C
R
OH2
OR´
R
OR´
..
R
..
..
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 47
La reacción directa de un ácido carboxílico y un alcohol (marcha muy mal con los fenoles) se conoce
como esterificación de Fischer y al ser un proceso reversible, los rendimientos en éster no son muy buenos
si no se usa un agente deshidratante que al eliminar el agua que se va formando, fuerza al equilibrio a
desplazarse hacia la derecha, mejorando así el rendimiento del proceso. Uno de los deshidratantes más
usados es el ácido sulfúrico que así cumple un doble papel en la reacción, pues sirve como catalizador
ácido y como deshidratante Una forma eficaz eficaz para preparar ésteres es usar una reacción SN2 entre
un carboxilato y un haluro primario no impedido pero la reacción no es válida para haluros terciarios,
secundarios y primarios impedidos:
:O :
R
.. O:
..
+
R´
X
:O:
SN2
R
X = halogeno,
tosiloxi (OTs)
Carboxilato
Éster
..
O - R´
..
+ X:
X = haluro, tosilato
Los ésteres metílicos se preparan tratando el ácido carboxílico con una disolución etérea de diazometano:
Ácido más
fuerte
Base más
débil
Base más
fuerte
: O : Carboxilato
.. +
O:
R
..
: O : A. carboxílico Diazometano
+
..
CH
N
: 2 2
O -H +
R
..
:O :
R
nucleófilo
Carboxilato
.. O:
+
..
+
CH3 - N2
Catión Metildiazonio
electrófilo
CH3 N2
Ácido más
débil
:O :
+ S 2
N
R
..
O - CH3 +
..
Metildiazonio Éster metílico
N2
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 48
Lactonas
:O:
..
OH
..
: OH
..
:O :
calor
α
..
: O : + H2O
.. ;
β
γ
A. 5-hidroxipentanoico γ-lactona
Reacciones de los ésteres
calor
Nucleófilo
..
HOH
..
agua
..
HOR´´
..
: NH3
.. ..
amoniaco
RCOOR´
.. .. +
: NH2R´´
Éster
amina primaria
δ
γ
..
α
β
A. 4-hidroxibutanoico
alcohol
(electrófilo)
..
O
..:
.. OH
..
OH
..
O:
+
O:
..
H2O
..
..
δ-lactona
Derivado de
ácido
..
R´OH
..
..
R´´OH
..
..
+ R´OH
..
..
+ R´OH
..
..
.. ..
RCOOH
.. ..
+
A. carboxílico
.. ..
RCOOR´´
+
.. ..
Éster (transesterificación)
.. .. ..
RCOONH2
Amida
.. .. ..
RCOONHR´´
.. ..
Amida N-sustituida
.. .. ..
RCOONHR
2´´
.. ..
: NHR2´´
amina secundaria
..
2 R´´ MgX :
..
Amida N,N-disustituida
Grignard
Alcohol terciario
RC(OH)R´´2
+
R´OH
+
R´OH
..
..
..
Química Orgánica 2º.
LECCIÓN 17
Antonio Galindo Brito 49
Amidas
Son los derivados de ácido menos reactivos por lo que no son muy útiles sintéticamente para preparar
los otros derivados, pero pueden prepararse fácilmente a partir de cualesquiera de los otros derivados de
ácido:
A. carboxílico
Amina primaria
calor
.. ..
RCOOH + : NH2R´
.. ..
Cloruro de ácido
.. ..
RCOCl : + 2 : NHR´2
.. ..
Éster
.. .. ..
NHR´2
RCOOCOR
.. .. .. + :
Éster
.. ..
: NH2R´´
RCOOR´
+
.. ..
Nitrilo
..
R-C
N:+ H2O
..
Amida
.. ..
..
RCONHR´
+ H2O :
..
.. ..
- + NH R´
RCONR´2 + Cl
2
2
..
A. carboxílico
.. ..
.. ..
RCONR´2 + RCOOH
.. ..
..
Alcohol
.. ..
..
RCONHR´´ + R´´ OH
..
..
.. ..
RCONH2
..
Los métodos más habituales parten de un cloruro o un anhídrido de ácido, pero en la industria se
obtienen calentando enérgicamente un ácido carboxílico con un amina y eliminando del medio reaccional el
agua que se forma.
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Reacciones de las amidas
H2O
H3O+ ó HO
(1) Br2
(2) H2O
Amida
.. ..
RCONHR´
..
Antonio Galindo Brito 50
A. carboxílico
.. ..
RCOOH + : NH2R´
.. ..
-
Amina
.. primaria (1C menos)
RNH (Degradación Hoffmann)
2
Nitrilo
POCl3
N:
R-C
(ó P2O5)
Lactamas e Imidas
Se conocen como lactamas a las amidas cíclicas, que pueden obtenerse fácilmente por
calentamiento de un adecuado aminoácido. Sólo se obtienen con buen rendimiento las lactamas que
contienen ciclos de cuatro, cinco o seis eslabones, que suelen denominarse con letras griegas alusivas a la
posición del grupo amino respecto del carboxilo como β, γ, δ, ε, etc., lactamas:
β -lactama H
N
β
α
:
γ-lactama H
N
γ
..
;
O
β
α
δ-lactama H
N
δ
..
O: ;
O:
..
γ
β
ε-lactama
..
α
δ
;
ε
H
N:
O:
..
γ
β
α
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
A. 4-aminobutanoico
γ-lactama
..
NH2
.. ..
COOH
.. ..
Antonio Galindo Brito 51
..
calor
NH
..
+
..
H2O
..
O:
A. 5-aminobutanoico
..
NH2 calor
.. ..
COOH
.. ..
δ-lactama
..
..
NH
+ H2O..
O:
..
Se conocen como imidas los compuestos resultantes de la condensación de un ácido dicarboxílico
con amoniaco o una amina primaria. Imidas bien conocidas son la ftalimida (usada en la síntesis de Gabriel
de aminas primarias) y la N-bromosuccinimida, un reactivo utilizado para introducir un átomo de bromo
en las posiciones alílicas y bencílicas:
.. ..
COOH
..
.. ..
.. + : NH3
COOH
.. ..
A. pentanodioico
..
:O
H
N
..
Succinimida
Br
..
O:
O
N
O
N-Bromo-succinimida
LECCIÓN 17 ..
Química Orgánica 2º.
.. ..
COOH
.. ..
.. .. + : NH3
COOH
.. ..
Nitrilos
A. ftálico
Antonio Galindo Brito 52
O:
: NH
Ftalimida
O:
..
El grupo funcional de los nitrilos es el ciano (C ≡ N:) y aunque los nitrilos no contienen el grupo
acilo se les considera derivados de ácido porque se hidrolizan (en medio ácido y alcalino) convirtiéndose en
ácidos carboxílicos. Se obtienen a partir de los ácidos carboxílicos de igual número de carbonos por
conversión en amidas, seguida de deshidratación, usando como materiales de partida haluros de alquilo
primarios. Los arilnitrilos se prepararan por medio de la reacción de Sandmeyer:
.. ..
RCOOH
.. ..
(1) Cl2SO-Piridina
(2) NH3
A. carboxílico
Haluro de
alquilo
R X
.. ..
RCONH
.. 2
POCl3
R-C
Amida
Nitrilo
KCN
R-C
N:
Nitrilo
Arilnitrilo
Sal de diazonio
;
+X
Ar N
N:
-
N:
CuCN
Ar-C
N:
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
R´= H; aldehído
R´ H; cetona
: O:
hidroxicianohidrina
..
N:
HO : C
KCN
R´
R
Antonio Galindo Brito 53
R
R´
Reactividad química de los nitrilos
El carbono de los nitrilos es deficiente en electrones (electrófilo) y por ello la reacción típica de los
nitrilos es la adición nucleófila (AdN).
nitrógeno nucleófilo
(rico en electrones)
sp
sp
R
C
N:;
carbono electrófilo
(deficiente en electrones)
anión
imiduro
Nu :
+
R
C
N:
- ..
N:
imina
E
AdN
N E
+ (syn / anti)
C
R
..
C
Nu
R
Nu
La química de los nitrilos es muy similar en muchos aspectos a la química de los compuestos carbonílicos,
pues al igual que éstos están fuertemente polarizados, lo que hace que el carbono sea electrófilo. Los nitrilos
son atacados por los nucleófilos para producir como intermedios aniones iminuro (con el nitrógeno sp2),
que luego reaccionan con los electrófilos del medio produciendo imínias que pueden existir como dos
diastereómeros conocidod como syn y anti y sufrir diversas reacciones según la naturaleza del medio. Las
reacciones más importantes de los nitrilos son la reducción, la hidrólisis y la reacción con los Grignard:
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
R
N:
C
Nitrilo
H2O
:O :
..
NH2
R
R´MgX
Amida
H2O
R
H
H
..
:O:
NH2
H
R
Amina
:O :
Aldehído
R
R´
Cetona
H = Reducción
:O : A. carboxílico
..
.. + NH3
OH
R
..
Antonio Galindo Brito 54
En soluciones acuosas ácidas o básicas y en
condiciones enérgicas (KOH, agua, 200ºC),
los nitrilos se hidrolizan dando ácidos
carboxílicos y amoniaco. Controlando con
cuidado las condiciones experimentales es
posible algunas veces aislar una amida
intermedia, que en condiciones normales se
hidroliza para producir el ácido carboxílico.
Con reductores enérgicos como el LiAlH4
en éter, los nitrilos se convierten en aminas,
pero usando reductores más suaves (DIBAH)
y condiciones menos enérgicas (tolueno a
-78ºC) es posible obtener un aldehído.
Finalmente los nitrilos reaccionan con los
reactivos de Grignard originando cetonas.
C
N:
o-metilbenzonitrilo
(1) LiAlH4 - éter
(2) Agua
..
NH2
o-metilbencilamina
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
-
H: +
R
anión hidruro
+
-
N:
C
C
nitrilo
H
OH
H
..
OH
RCH2NH2
2
anión amiduro
..
R
N:
C
H anión iminuro
.. RCH NH
..
H:
.. -
R
Antonio Galindo Brito 55
+
- OH
H
imina
NH
+
- OH
anión hidróxido
anión hidróxido
amina
Cuando se emplea un reductor más suave como el DIBAH [disobutilaluminio, (i-Bu)2AlH] no se
produce la segunda adición de hidruro, con lo que la amina intermedia reacciona con el agua que se añade
al final, hidrolizándose y generando un aldehído:
..
H2O :
..
R
H
.. -
HN :
H.. C
H2O
anión amiduro
+
protonado en el
NH
C
+
R
imina
oxígeno
R
C
H
O
aldehído
+ : NH3
amoniaco
R
C
H
HO :
H2N :
..
1,1-hidroxiimina
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 56
Los reactivos de Grignard se adicionan a los nitrilos para formar aniones imiduro intermedios (en forma
de sal de halomagnesio) que en medio ácido se hidrolizan a cetonas.:
..
R
MgX
R´
+R
N:
C
N MgX
C
R´
..
H3O+ R
O:
C
iminuro (sal de
halomagnesio)
NH4OH
hidróxido
amónico
cetona
R´
+
La reacción discurre de manera similar a la reducción de nitrilos por la acción del DIBAH con la
diferencia de que el nucleófilo es ahora un carbanión (R: -) en lugar de un hidruro (H: -) . La hidrólisis
alcalina se efectúa de manera similar actuando como nucleófilo el anión hidróxido (HO-) :
.. HO : + R
..
R
C
anión hidróxido
N:
..
HO
..
nitrilo
:O :
A. carboxílico
R
C
.. - H
N:
anión iminuro
hidróxido
amónico
.. +
OH
..
NH4OH
..
OH
..
hidroxiimina
..
R
..
HO
..
C
NH
.. + HO..:
hidróxido
amónico
(1) NaOH-HOH
(2) H3O+
: O: amida
..
R
NH2
+
NH4OH
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 57
:O :
Ácidos carboxílicos en la naturaleza
:O:
H
:O:
..
OH ;
..
..
OH ;
..
A. acético
H3C
A. fórmico
(hormigas,ortigas)
(vinagre)
:O :
:O :
.. ;
OH
..
A. propiónico
(grasas)
..
OH
.. ;
A. butírico
(mantequilla)
..
:O:
:O:
H :OH :O :
..
..
..
.. HO
..
HO
;
OH
..
OH ; ..
.. OH
..
..
..
OH
HO: H
H
..
..
:O :
: O:
A. (R)-láctico
(leche mamíferos)
A. oxálico
(oxaxolidáceas)
18
A. tartárico
(vino)
10
n
n = 4 (A. caproico)
n = 6 (A. caprílico)
n = 8 (A. cáprico)
(sudor de cabras)
n = 10 (A. laúrico)
n = 12 (A. palmítico)
(aceite de coco)
n = 14 (A. esteárico)
n = 16
n = 18 (A. eicosanoico)
(prostaglandinas)
....
COOH
.. ..
9
A. Oleico (A. cis-9-octadecenoico) (aceite de oliva)
18
13
12 10
9
A. Linoleico (A. cis, cis-9,12-octadecadienoico)
18
15 14
13
12 10
..
OH
..
9
.. ..
COOH
.. ..
.. ..
COOH
.. ..
A. Linolénico (A. cis, cis, cis-9,12,15-octadecatrienoico)
Química Orgánica 2º.
7
9
10
12
11
5
8
6
3
4
14
15
13
16
17
A. prostanoico
8
11
LECCIÓN 17
1 .. ..
O:
:
COOH
.. ..
2
18
20 ;
..
19
HO :
....
COOH
HO:
.. ..
Antonio Galindo Brito 58
.. ..
COOH
.. ..
:OH
..
.. ..
COOH
14
A. eicosatrien-8,11,14-oico
..:
HO
:..O
PROSTAGLANDINAS
8
11
PGE1
5
.. ..
COOH
.. ..
14
:OH
..
..
:
HO :
..
HO
PGF1
:OH
..
PGE2
A. eicosatetraen-5,8,11,14-oico
..:
HO
OH
:..
PGF2
....
COOH
.. ..
....
COOH
....
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 59
O
COOH
PROSTAGLANDINAS
HO
8
11
5
OH
COOH
PGE3
HO
14
17
COOH
A. eicosapenten-5,8,11,14,17-oico
HO
OH
PGF3
.. ..
HOOC
.... ..
:O: :OH :O:
..
..
HO
OH
..
..
A. cítrico (naranjas, limones, etc.)
;
..
HO
..
:O :
..
OH
..
O:H
:O :H..
A. (-)-málico (manzanas)
[A. (-)2S-hidroxi-butanoico]
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 60
.. ..
COOH
.. ..
..
:OH
....
COOH
.... Ácido acetilsalicílico
(aspirina)
.. ..
OCOCH3
..
..
H
H
..
HO
..
H
H
..
H A. cólico (bilis mamíferos)
.. (emulsionante grasas)
OH
..
:O:
..
N
HN
..N
N
..
: O:
H
N
..
..
.. ..
:O : H COOH
.. ..
N
H
Ácido fólico
.. H
ROC
..
..
NCH3
H
R = OH; Ácido lisérgico
R = NH2; LSD
..
N
H
..
OH
..
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 61
ÁCIDOS GRASOS INSATURADOS
Los ácidos grasos omega-tres son ácidos grasos poliinsaturados que tienen un doble enlace C=C en la
posición C-3 contada a partir del metilo más alejado del grupo carboxilo. Los más importantes en la
nutrición humana son los siguientes: (a) α-linolénico (ALA) (b) eicosapentenoico (EPA) (c)
docosahexenoico (DHA). El cuerpo humano es incapaz de sintetizar estos ácidos grasos como los restantes
pero es capaz de transformar el α-linolénico en otros ácidos omega-tres.
(Químicos)
:O: Ácido linolénico (A. cis, cis, cis-9,12,15-eicosatrienoico)
15
..1
HO
..
ÁCIDOS GRASOS
OMEGA TRES
α
γ
δ
β
12
9
ε
3
(C18:3, ALA) (Fisiólogos)
2
18 ω
1
Ácido cis, cis, cis, cis, cis, cis-5,8,11,14,17-pentaeneicosanoico
: O:
..
HO
..
5
8
11
14
17
ω
3
(C20:5, omega-3, EPA) (Fisiólogos)
: O:
..
HO
..
Ácido cis, cis, cis, cis, cis, cis, cis-4, 7,10,13,16,19-hexaaendocosanoico
4
7
10
13
16
(C22:6, omega-3, DHA) (Fisiólogos)
19
3
ω
Química Orgánica 2º.
LECCIÓN 17
LÍPIDOS
.. ..
CH3(CH2)29 - O - CO - (CH2)24CH3 ;
.. ..
Componente de la cera de abeja
.. ..
CH3(CH2)33 - O - CO
.. .. - (CH2)26CH3
Componente de la cera de carnauba
.. ..
CH2 O
CO
R´
..
..
.. ..
..
.. ..
CH2 OH
CH2 O
CO R´
CH ..
O CO
R´´
O:
:
..
..
..
..
..
..
..
.. ..
P O CH2
CH ..
OH ; CH O CO R´´ ; HO
;
..
..
.... ....
..
OH
: ..
CH2 ..
OH
CH2 ..
O CO
R´´´
Ácido fosfatídico
..
Glicerina
Triglicérido
..
CH2OCH
=CHR
..
.. ..
CH O
CO R´´
O:
:
..
..
..
..
HO P O CH2 +
.. ..
..
:..OCH2CH2N(CH3)2
Fosfatidil-colina (Lecitina)
(Fosfoglicérido de etanodimetilamina)
Antonio Galindo Brito 62
(Fosfoglicérido)
;
Fosfatidiletanolamina
(Cefalina)
(Fosfoglicérido CH2O COR
de etanolamina)
.. ..
.... ....
CH O CO R´´
..
.. : O : ..
HO
.. P O.. CH
.. 2 +
OCH2CH2NH3
:..
..
CH2 O
CH = CHR
..
..
CH O CO R´´
O:
:
..
..
..
HO P O
.. CH
.. 2 +
..
:OCH
.. 2CH2NH3
Plasmalógeno
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 63
AROMAS
Muchos ésteres son responsables de los aromas agradables de muchas frutas y aunque sería
enormemente tedioso dar una larga relación de ésteres aromáticos citaremos algunos, haciendo hincapié en
que la sensación olorosa de una fruta casi nunca es debida a la presencia de un único compuesto, antes bien
se ha detectado casi siempre una compleja mezcla que sustancias que en conjunto proporciona el aroma
característico de la fruta.. Así, por ejemplo, en los aromas de diferentes variedades de uvas se han detectado
28 alcoholes diferentes que van desde uno hasta doce átomos de carbono, 14 aldehídos (desde 1C hasta 7C),
10 cetonas (desde 3 hasta 11C) y más de 40 ésteres, entre ellos formatos, acetatos, propanoatos, butanoatos,
etc. Evidentemente, no todas estas sustancias coinciden en la misma variedad de uva, pero como un ejemplo
en el zumo de la uva moscatel se han detectado los siguientes alcoholes: metanol, etanol, 1-pentanol, 2pentanol, isopentanol, 1-hexanol, 2-hexanol, iso-hexanol, 2-heptanol, isoheptanol, 2-octanol, 1-nonanol.
En el mismo zumo se han detectado los aldehídos etanal, pentanal, hexenal, heptanal, octanal, nonanal,
undecanal,, 2-metilhexanal y benzaldehído y entre las cetonas propanona, butanona-2-octanona-2nonanona y metil,isobutil,cetona. Finalmente, en el mismo zumo citado se han detectado formatos de butilo,
isoamilo y hexilo, acetatos de isopropilo, n-butilo y linalilo, propionato de linalilo, butirato de etilo,
valerianato de metilo, caproatos de metilo y etilo y enantato de etilo.
:O :
..
O
..
;
acetato de isoamilo (plátano)
:O :
..
O
..
butirato de isoamilo (piña)
:O :
;
..
O
..
2-metilbutirato de etilo
(manzana)
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
..
O
..
Antonio Galindo Brito 64
:O :
..
O
..
..
O ;
..
γ-decalactona
(melocotón)
:O:
;
3E-octanoato de etilo
(melocotón)
:O :
..
O
..
2E,4Z-2,4-decadienoato de etilo
(pera)
..
O
..
;
..
O
..
butirato de etilo (albaricoque)
..
O
..
δ-octalona
:O :
2E, 4Z-2,4-decadienoato de etilo
(pera)
..
O:
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 65
Antibióticos con estructura de macrolida (macrólidos)
:O :
H3C
H
..
H..
O
H3C
H
10
11
12
H
9
8
..H
OH
..
7
CH
.. 3
:OR
6
..H3C
5
13 O:
4
14
H
..
1
2
CH3
O:
3
O
:
..H C H
3
..
:O
Me
A este mismo grupo
pertenecen las macrólidas
oleandomicina, roxitromicina,
claritromicina, diritromicina y
fluritromicina
Me
CH3
..
O
..
..
O
..
..
MeO:
.. Me
OH
..
:N
Me
Me
Eritromicina (R = H)
(anillo de 14 miembros)
(inestable a los ácidos)
Claritromicina (R = Me)
(anillo de 14 miembros)
(más estables a los ácidos)
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 66
Antibióticos con estructura de macrolida (macrólidos)
H3C
..
9
CH3
.. N 10
..
HO 11
7
..
OH ..
:
CH3
HO
12
..
H3C
6
CH3
.. 13
..
5
H3C
HO
..
..
O
O
:
4
..
14
15
..
.. 1 2
3 O:
:O
8
H3C .. CH
3
N
..
O
..
..
CH3
MeO:
Azitromicina
CH3
H3C
:O..
CH3
..
OH
..
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 67
Antibióticos con estructura de β-lactama
Penicilinas
Penicilina G
(una lactama;antibiótico)
Radical N-Acilo
Ph
H
H H
N
..
: O : :..O
..
S
..
anillo de tiazol
Me
Me
.. ..
COOH
..
.. ..
H
N
anillo de β -lactama
Ácido 6-amino-penicilánico
La penicilina natural fue aislada por vez
primera en torno a 1940 por Fleming y presenta
una serie de inconvenientes, pues tiene un estrecho
espectro de acción, es sensible a los ácidos y
susceptible a ciertas enzimas inactivadoras.
Para solventar estos problemas se han preparado
penicilinas sintéticas que contienen diferentes
radicales N-acilo sobre el esqueleto del ácido base,
conocido como Ácido 6-aminopenicilánico. Entre
ellascitaremos las resistentes a las penicilinasas y a
los ácidos (meticilina, oxacilina, etc., usadas frente a
cocos Gram-positivos lo que permite su uso oral. Otras
son de amplio espectro y se pueden usar frente a
bacterias Gram-negativas siendo conocidas como
aminopenicilinas (ampicilina, amoxicilina, etc.).
Citaremos finalmente, las penicilinas anti-peusomonas
tipo de la carbenicilina) que se usan frente a las
pseudomonas, patógenos muy peligrosos cuando
coloniza grandes quemaduras, heridas quirúrgicas, etc.
Cefalosporinas y Cefamicinas. Son β-lactamas que se diferencian de las penicilinas en que en
lugar de tener el anillo de β-lactama fusionado con un anillo de tiazol (cinco miembros con un N, un S y
tres C) lo tienen fusionado con un anillo de tiazolidina muy semejante al de tiazol (seis miembros con un
N, un S y cuatro C). El esqueleto básico de este tipo de antibióticos se conoce con el término genérico de
ácido 7-amino-cefalosporánico. La cefalosporina natural es poducido por los hongos del género
Cephalosporium, mientras que las cefamicinas lo son por ciertas especies de actinomicetos del género
Streptomyces. Son antibióticos muy usados en clínica y en muchos casos han sustituido a las penicilinas
pues son más resistentes a las β-lactamasas y presentan mayor espectro de acción.
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 68
Cefalosporinas y Cefamicinas
Cefalosporina
(una lactama;antibiótico)
H
H H
N
..
Radical N-Acilo
R
:O: :..
O
..
S
..
N
..
anillo de
tiazolidina
R´
.. ..
HOOC
.. .. ..
H H H
N
..
..
: O: O
..
H2N H
.. ..
COOH
.. ..
N
..
Cefalosporina C
anillo de β -lactama
....
COOH
.. ..
..
OAc
..
Ácido 6-amino-cefalosporánico
R
H
..N
..
:OMe
..
:O: O
..
H ..
S
..
N
..
Cefamicinas
.. ..
COOH
.. ..
.. ..
HOOC
.. ..
;
..
OAc
..
H2N: H
H
N
..
:OMe
..
:O: ..
O
..
Cefamicina C
H ..
S
..
N
..
.. ..
COOH
.. ..
..
O
..
..
NH2
:O :
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 69
Inhibidores de β-lactamasas
OH
H
6
7
O
4
H
O
O
S
6
5
5 4
3
7
N
1
Ácido clavulánico
3
N
COOH O
2
O
1
2
H
CH3
CH3
N
O
O
S
6
5 4
7
COOH
3
N
O
1
Otros antibióticos con anillos de β-lactama
H OHH H
3
N
7
1
+
NH3
S
5
6
O
4
2
COO
Tienamicina
-
H OHH H
S
5
6
O
4
3
N
7
1
2
Imipenem
COO
CH3
COOH
2
Tazobactam
Sulbactam
N
H
N
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 70
Amidas usadas en farmacología
3
CH2OH
R
Cl2CHCONH
H
2
H
OH
R
1
H
OH
R
3
O
2
Ar 1
Cl2CHCONH
R
OH
O
O
(N-2-amidinoetil)-3-aminociclopentan
carboxamida (Amidinomicina; antibiótico)
CH3
N
H
N
N
H
5-etil-5-fenil-2,4,6-(1H,3H,5H)-piridiminatriona
(Fenobarbital; sedante y anticonvulsionante)
Cl
NH
H2N
(1R,2R)-2-dicloroacetamido-1p-nitrofenil-1,3-propanodiol
(Cloranfenicol; antibacteriano)
O
Ph
N
H
H
Ar = p-NO2-Ph
NO2
H2N
N
O
7-cloro-4-fenil-1-metil-1,3-dihidro1,4-benzodiazepin-2-ona
(Diacepam; ansiolítico y anticonvulsionante)
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 71
Imidas usadas en farmacología
NH2
O
O
N
H
NH2
O
Aminoglutetimida
(antitumoral)
O
OH
N
O
O
Alrestatina (inhibidor de la
aldosa reductasa; usada en
el tratamiento de la diabetes)
N
H
O
(S)-(+)-3-ciclohexil-3-(4-aminofenil)piperidina-2,6-diona
LECCIÓN 17
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 70
Nitrilos en la naturaleza
CH2OH
CH2OH
O
HO
HO
O
OH
HO
O
O
Amigdalina
HO
(Almendras amargas y
Huesos de albaricoque)
OH
H
Ph
CN
HO
CH2OH
O
HO
HO
O
O
OH
Linamarina
(Planta del lino)
H3C
CH3
CN
HO
O
OH
H
Laetril
(Huesos de albaricoque)
Ph
CN