Ácido carboxílico

Na química orgânica, ácidos carboxílicos é uma função orgânica que se refere aos oxiácidos orgânicos caracterizados pela presença do grupo carboxila, de fórmula geral .[1], em que R é um radical orgânico alquila, alquenila, arila ou hidrogênio.

Em fórmulas químicas, esses grupos são tipicamente representados como (RCOOH) ou CO2H.

NomenclaturaEditar

O nome IUPAC dos ácidos carboxílicos são obtidos pelo prefixo de acordo com o número de carbonos da cadeia principal, que contém o grupo carboxila, acrescentando a terminação -oico precedido da palavra ácido. Exemplo: ácido 2-metil-pentanoico. Muitos ácidos carboxílicos tem nomes usuais ou que chamamos de "vulgares,"derivados de palavras latinas ou gregas,que indicam fontes naturais. Exemplo: O ácido metanóico também pode ser chamado de ácido fórmico.

Ácidos carboxílicos de cadeia linear
Átomos de carbono Nome usual nome IUPAC Fórmula química Localização ou uso
1 ácido carbônico ácido carbônico OHCOOH sangue e tecidos (tampão de pH)
1 ácido fórmico ácido metanoico HCOOH picadas de insetos
2 ácido acético ácido etanoico CH3COOH vinagre
3 ácido propiônico ácido propanoico CH3CH2COOH preservativo para armazenamento de grãos, odores corporais, leite, manteiga, queijo
4 ácido butírico ácido butanoico CH3(CH2)2COOH manteiga
5 ácido valérico ácido pentanoico CH3(CH2)3COOH valeriana
6 ácido capróico ácido hexanoico CH3(CH2)4COOH gordura de cabra
7 ácido enântico ácido heptanoico CH3(CH2)5COOH flor da videira
8 ácido caprílico ácido octanoico CH3(CH2)6COOH coco
9 ácido pelargônico ácido nonanoico CH3(CH2)7COOH gerânio
10 ácido cáprico ácido decanoico CH3(CH2)8COOH óleo de coco e palma
11 ácido undecílico ácido undecanoico CH3(CH2)9COOH
12 ácido láurico ácido dodecanoico CH3(CH2)10COOH óleo de coco e sabonete
13 ácido tridecílico ácido tridecanoico CH3(CH2)11COOH
14 ácido mirístico ácido tetradecanico CH3(CH2)12COOH noz moscada
15 ácido pentadecílico ácido pentadecanoico CH3(CH2)13COOH
16 ácido palmítico ácido hexadecanoico CH3(CH2)14COOH óleo de palma
17 ácido margárico ácido heptadecanoico CH3(CH2)15COOH
18 ácido esteárico ácido octadecanoico CH3(CH2)16COOH chocolate, graxas, sabões e óleos
19 ácido nonadecílico ácido nonadecanoico CH3(CH2)17COOH gorduras, óleos vegetais
20 ácido arachídico ácido icosanoico CH3(CH2)18COOH óleo de amendoim

O radical derivado dos ácidos carboxílicos,   é o radical acila e os radicais correspondentes são denominados substituindo o sufixo -oico por -ila. Assim, o   é o radical etanoila, mais conhecido como acetila.

O nome dos ácidos carboxílicos ramificados é obtido pela numeração da cadeia principal, atribuindo ao carbono da carboxila o número 1. Veja para o exemplo seguinte:

 
ácido 3-metilbutanoico

Estrutura molecularEditar

Os grupos ligados ao   estão em um mesmo plano, com ligações a 120o entre si. A ligação   é mais curta do que a ligação  .


Propriedades físicasEditar

  • São substâncias polares.
     
    dímero de ácido carboxílico
  • Podem, como os álcoois, formar dupla ligações de hidrogênio entre si, através de ligações de hidrogênio diméricas ou com moléculas de outra espécie. Por essa razão, os ácidos carboxílicos apresentam praticamente o mesmo comportamento dos álcoois, quanto à solubilidade.
  • Os ácidos com até 4 carbonos são líquidos incolores, miscíveis com a água. Os ácidos de 5 a 9 carbonos são líquidos incolores e viscosos, muito pouco solúveis. Os ácidos com dez ou mais carbonos são sólidos brancos, semelhante à cera, insolúveis em água.
  • O ácido aromático mais simples, o ácido benzóico, por apresentar já elevado número de carbonos, não tem apreciável solubilidade em água. Os ácidos carboxílicos são solúveis em solventes menos polares, como o éter, o álcool, o benzeno.
  • Comparando-se um ácido carboxílico e um álcool, ambos com o mesmo número de carbonos, o ácido terá maior ponto de ebulição, devido à formação de duas ligações de hidrogênio e não apenas uma, como no álcool.

Propriedades químicasEditar

  •  
    estruturas de ressonância de carboxilatos
    Os ácidos carboxílicos são ácidos de Brönsted moderados, com pKa na faixa de 3 a 5. Dentre as funções orgânicas, é aquela que apresenta o comportamento ácido mais acentuado, atribuído à estabilização da base conjugada, o carboxilato, pela deslocalização da carga negativa por ressonância pelos dois átomos de oxigênio. Uma evidência é o mesmo comprimento de ligação no carboxilato;
  • Reagem com bases para formar sais de carboxilatos, nos quais o hidrogênio do grupo -OH é substituído por um ion metálico. Por exemplo, o ácido acético reage com bicarbonato de sódio para formar etanoato sódico (acetato de sódio), dióxido de carbono e água:
 
  • Ácidos carboxílicos reagem com aminas alifáticas e formam os sais de amônio correspondentes. Um erro em alguns livros é afirmar que formam amidas;
  • Ácidos carboxílicos reagem com álcoois para formar ésteres (esterificação de Fischer);
  • Ácidos carboxílicos sofrem desidratação, resultando nos anidridos carboxílicos;
  • Como em todos os compostos carbonílicos, os prótons no carbono α são instáveis devido à tautomerização do ceto-enol. Assim, o carbono α é facilmente halogenado na reação de Hell-Volhard-Zelinsky;
  • A reação de Schmidt converte ácidos carboxílicos em aminas;
  • Os ácidos carboxílicos são descarboxilados na reação de Hunsdiecker;
  • A reação de Dakin-West converte um aminoácido na amino cetona correspondente;
  • Na degradação de Barbier-Wieland, um ácido carboxílico em uma cadeia alifática com uma simples ponte de metileno na posição alfa pode ter a cadeia encurtada por um carbono. O procedimento inverso é a síntese de Arndt-Eistert, na qual um ácido é convertido em halogeneto de acila, que é então reagido com diazometano para fornecer um metileno adicional na cadeia alifática;
  • Muitos ácidos sofrem descarboxilação oxidativa. As enzimas que catalisam essas reações são conhecidas como carboxilases (EC 6.4.1) e descarboxilases (EC 4.1.1).
  • Os ácidos carboxílicos são reduzidos a aldeídos via éster e DIBAL, via cloreto de ácido na redução de Rosenmund e via tioéster na redução de Fukuyama;
  • Na descarboxilação cetônica, os ácidos carboxílicos são convertidos em cetonas;
  • Os reagentes de organolítio (> 2 equiv) reagem com ácidos carboxílicos para dar um 1,1-diolato de dilítio, um intermediário tetraédrico estável que se decompõe para dar uma cetona após tratamento ácido;
  • A eletrólise de Kolbe é uma reação eletrolítica de dimerização descarboxilativa. Ele se livra dos grupos carboxila de duas moléculas de ácido e junta os fragmentos restantes.

Ácidos graxosEditar

Ácidos graxos

DerivadosEditar

Caracterização espectroscópicaEditar

Os ácidos carboxílicos são facilmente identificados por espectroscopia no infravermelho por uma banda forte associada à vibração da ligação de vibração C-O (νC = O) entre 1 680 e 1 725 cm-1. e pela banda νO-H muito larga na região de 2 500 a 3 000 cm-1.[2] Pela espectrometria de RMN de 1H, o hidrogênio hidroxil aparece na região de 10 a 13 ppm, embora seja freqüentemente ampliado ou não observado devido à troca com traços de água.

Referências

  1. IUPAC, Compêndio de Terminologia Química, 2ª ed. ("Gold Book"). Compilado por A. D. McNaught e A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). Versão online: "carboxylic acids"  (2006–) criado por M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; atualizações compiladas por A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8.
  2. Identificação Espectrométrica de Compostos Orgânicos, Robert M. Silverstein, LTC, 2019

2. SOLOMONS, T. W. Graham; Fryhle, Craig B. Química Orgânica, vol. 2. 10 ed. LTC, 2012

 
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