Derivados Funcionales de Ácidos Carboxílicos III ANHÍDRIDOS Y ÉSTERES 2024 (1) PDF

DERIVADOS FUNCIONALES DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS: ANHÍDRIDOS Y ÉSTERES Lic. Roberto Álvaro Barrera López Clase 15. Ciclo II/2024  OBJETIVOS 2 Anhídridos: a) Conocer la estructura y nomenclatura de los anhídridos. b) Comprender sus propiedades físicas. c) Analizar sus...

DERIVADOS FUNCIONALES DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS: ANHÍDRIDOS Y ÉSTERES Lic. Roberto Álvaro Barrera López Clase 15. Ciclo II/2024  OBJETIVOS 2 Anhídridos: a) Conocer la estructura y nomenclatura de los anhídridos. b) Comprender sus propiedades físicas. c) Analizar sus reacciones químicas. d) Conocer anhídridos de ácidos no carboxílicos. Ésteres: a) Conocer la estructura y nomenclatura de los ésteres. b) Comprender sus propiedades físicas. c) Conocer sus fuentes de obtención. d) Explicar sus reacciones químicas. e) Describir sus usos y aplicaciones.  Grupo O O 3 Anhídridos funcional C O C Fórmula general: O O R C O C R ( RCO)2O Son el producto de la condensación de dos moléculas de ácidos carboxílicos, con perdida de una molécula de agua. El nombre anhídrido significa “sin agua”. Los ácidos que los forman pueden ser iguales (simétricos) o diferentes (mixtos). O O O O H2O C C C C R OH HO R R O R Nomenclatura 4 Los anhídridos se nombran igual que los ácidos de donde provienen, sustituyendo la palabra ácido por anhídrido. Si el anhídrido está formado por dos ácidos diferentes (mixto), se mencionan los nombres en orden alfabético: Alifático mixto Anh. Bencencarboxílico Alifático simétrico Aromático simétrico  Alifático mixto Alifático-aromático 5 O O Los anhídridos también C C H O H pueden formar anillos C HC - H2O cuando provienen de O HC ácidos di-carboxílicos; H C OH C en este caso también C toman el nombre del O O ácido de donde Acido Maleico Anhídrido Maleico proceden. (Acido cis-butenodioico)  O O O C C6 CH2 C O O O C CH2 C C O O O Anh. Oxálico Anh. Succínico Anh. Ftálico Los anillos más estables son los de 5 y 6 miembros. Propiedades físicas Los anhídridos de ácidos monocarboxílicos, son líquidos a la temperatura ambiente, mientras que los procedentes de ácidos dicarboxílicos son sólidos. El Anhídrido acético (CH3CO)2O es un liquido corrosivo, irritante y tiene gran importancia como reactivo de laboratorio y en la industria.  Propiedades químicas 7 Cuando los procesos en que los grupos Acilo (R –CO-) se transfieren a otra molécula, se llaman reacciones de acilación. Cuando una molécula de anhídrido se descompone por acción del agua, la reacción se llama Hidrólisis. Los anhídridos son agentes de acilación muy reactivos. Hidrólisis:  Reacciones de alcohólisis. Al reaccionar con alcoholes 8 produce ésteres: Reacción de Amonólisis. Los anhídridos reaccionan con amoniaco (NH3) para dar amidas: ANHÍDRIDOS DERIVADOS DE ÁCIDOS NO CARBOXÍLICOS 9 Anhídridos del Ácido fosfórico: De igual forma que los ácidos carboxílicos, el Ácido Fosfórico se puede deshidratar para formar anhídridos. 10 El ácido fosfórico puede formar más de un enlace anhídrido debido a sus tres grupos –OH. El anhídrido más simple es el ácido pirofosfórico (PPi) formado por dos moléculas de ácido fosfórico, el cual a su vez, puede reaccionar con una tercera molécula y formar el ácido trifosfórico (PPPi). 11 Enlaces anhídrido Enlace éster La Adenosina trifosfato (abreviado ATP ), es una molécula utilizada por todos los organismos vivos para proporcionar energía en las reacciones químicas, debido a que el enlace anhídrido es de alta energía. También es el precursor de una serie de coenzimas importantes como el NAD+ y la coenzima A 12 ÉSTERES 13 Ésteres Son derivados de ácidos en los cuales el –OH del grupo carboxilo se ha reemplazado por un grupo –OR de un alcohol. Fórmula general: grupo acilo O Fórmula abreviada: R C grupo alquilico o arilico R-COOR O R del alcohol Los R pueden ser cadenas alifáticas y Ar son estructuras aromáticas y ambos pueden contener otros grupos funcionales. R –CO-OR, Ar-CO-OR, R-CO-OAr, Ar-CO-OAr.  Nomenclatura: 14 Los ésteres resultan de la reacción entre un ácido carboxílico y un alcohol, en medio ácido y liberación de agua: H+ Se nombran tanto en la nomenclatura común e IUPAC, como derivados de los ácidos; cambiando la terminación ico (común) u oico (IUPAC) por ato como en las sales y luego se agrega el nombre del grupo alquílico o arílico terminado en “ilo”.  ÉSTERES 15 16 17 Propiedades físicas de ésteres. Los ésteres carboxílicos sencillos, son sustancias neutras.  Sus moléculas son polares, pero no forman puentes de hidrogeno entre si. Su solubilidad en agua es muy baja, pero pueden formar puentes de hidrógeno con ella. Los ésteres derivados de ácidos y alcoholes de bajo peso molecular, tienen olores agradables, son compuestos volátiles, que se encuentran en la naturaleza en flores y frutos confiriéndoles su sabor y fragancias características. 18   Las mantecas y aceites son mezclas de ésteres del 19 glicerol, llamados triacilgliceroles, triglicéridos o TAG: Los Fosfolípidos son también ésteres de ác. Grasos, H3PO4 y bases aminadas. Las Ceras son mezclas de ésteres de ácidos grasos con alcoholes de alto peso molecular. Palmitato de miricilo: componente de la cera de abejas. 20 Obtención o Síntesis de Ésteres a) Los ésteres pueden sintetizarse a partir de ácidos carboxílicos y alcoholes, cuando se calientan en presencia de un ácido mineral como catalizador. O H2SO4 O R C + R OH R C + H2O OH ∆ OR O O C H C + H2O + CH3OH OH OCH3 ∆ OH OH Acido Salicílico Salicilato de metilo (aceite de gaulteria)  b) A partir de cloruros y anhídridos de ácidos con alcoholes. 21 C6H5COCl + CH3OH C6H5COOCH3 + HCl Cloruro de Metanol Benzoato de benzoilo metilo (CH3CO)2O + CH OH CH3COOCH3 + CH3COOH 3 Anhídrido Acetato de Ac. Acético Metanol acético metilo O COOH CH3 C COOH l OH l O + + CH3COOH O C CH3 CH3 C Ácido Acético O O Ácido Salicílico Anhídrido Ácido Acetilsalicílico Acético (Aspirina)  c) Formación intramolecular de ésteres. Síntesis de 22 LACTONAS a partir de hidroxiácidos. α  β α O - H2O β C H2 H2C HOCH2 CH2 CH2 C C =O OH  H2 C O Acido  -hidroxibutírico  -butirolactona Lovastatina: utilizado para el tratamiento de lipidemias (altos niveles de colesterol y triglicéridos) Lovastatina  REACCIONES QUÍMICAS DE LOS ÉSTERES. Las reacciones de los ésteres son de sustitución nucleofílica 23 HIDRÓLISIS: Puede ser en medio ácido o básico Hidrólisis ácida de ésteres (reversible) H+ COOCH3 + H2O COOH + CH3OH Metanol Benzoato de metilo Ac. Benzoico Hidrólisis alcalina de ésteres (irreversible) C6H5COOC2H5 + NaOH C6H5COO Na + CH3CH2OH Benzoato de Benzoato de Etanol etilo sodio 24 SAPONIFICACIÓN: es la hidrólisis alcalina de grasas para la obtención de sales metálicas de ácidos grasos (jabones), y glicerol. ∆ Triglicérido Jabón Glicerina Los jabones son moléculas anfipáticas, que poseen acción limpiadora.  Amonólisis con amoníaco 25 Los ésteres reaccionan con NH3 para producir una amida simple y el alcohol respectivo. CH3COOC2H5 + NH3 CH3CONH2 + CH3CH2OH Acetato de etilo Acetamida Etanol Amonólisis con aminas Con aminas primarias se forman amidas N-monosustituidas y alcohol. CH3COOC2H5 + CH3 NH2 CH3CONHCH3 + CH3CH2OH Acetato de etilo Metilamina Etanol N-Metilacetamida  Usos y Aplicaciones: 26 Los ésteres se utilizan en el comercio como materia prima en perfumería, como saborizantes en confitería y esencias. Como solventes, como agentes de síntesis en la preparación de plásticos, como analgésicos (aspirina), etc.  Los ésteres del ácido salicílico se usan en los siguientes 27 medicamentos: La aspirina como analgésico, antipirético y antirreumático, además previene el infarto del miocardio por ser antiagregante plaquetario. El salicilato de metilo se usa en fricciones tópicas para dolores musculares. La cocaína es una droga estimulante del SNC, presenta dos funciones éster y proviene. del Ácido Benzoico. Cocaína Aspirina 28 Ésteres de ácidos inorgánicos De igual forma que los ácidos carboxílicos, algunos ácidos inorgánicos forman ésteres con alcoholes. Ejemplos: Enlace tipo éster  Con Ácido fosfórico (H3PO4)  29  Con Ácido nitroso (HNO2): HO N= O + CH3CH2OH CH3CH2O NO -H2O Ac. Nitroso Alcohol etílico Nitrito de etilo El nitrito de etilo es diurético y antipirético. El nitrito de isoamilo (CH3)2CHCH2CH2O-NO se usa en el tratamiento de asma bronquial, de convulsiones epilépticas y como antiespasmódico.