Ácidos carboxílicos, derivados y aminas: resumen de química orgánica

Resumen

El documento resume las propiedades de los ácidos carboxílicos, como su acidez y sus puntos de ebullición, y de sus derivados (halogenuros de ácido, anhídridos, amidas y ésteres), ordenados por reactividad. También describe las aminas, su geometría, polaridad, solubilidad y basicidad. Sirve como repaso rápido de estos grupos funcionales.

Puntos clave

El carbono del grupo carboxilo tiene hibridación sp2, con un ángulo de 120° y estructura plana.
Los ácidos carboxílicos forman puentes de hidrógeno, por lo que tienen puntos de ebullición altos, superiores a los del alcohol.
Un atractor de electrones estabiliza el carboxilato y aumenta la acidez; el efecto inductivo disminuye con la distancia al carboxilo.
La reactividad de los derivados sigue el orden: cloruro de ácido > anhídrido > éster > amida > carboxilato.
Un derivado de ácido carboxílico puede convertirse en otro menos reactivo, pero no al revés.
Las aminas tienen hibridación sp3 y su par de electrones libre les confiere carácter básico y nucleofílico.
Las aminas con menos de 5 átomos de carbono son solubles en agua, y las aminas primarias y secundarias forman puentes de hidrógeno.

Ponte a prueba

Ácidos Carboxílicos

El carbono del grupo carboxilo tiene hibridación sp² y por ello tienen un ángulo de 120° y son planos.

Están muy asociados a los puentes de hidrógeno, por lo que tienen altos puntos de ebullición (mayor al OH).
Son ácidos, reaccionan con bases como NaOH, para dar sales metálicas de carboxilato.
Si se agrega un atractor de electrones, se estabiliza la molécula y aumenta la acidez.
Como los efectos inductivos operan en los enlaces sigma y dependen de la distancia, el efecto de la sustitución del halógeno disminuye si el sustituyente se aleja del carboxilo (-ácido).
(Ácido benzoico) Los grupos donadores de electrones se activan frente a la sustitución electrófila aromática y los grupos atractores se desactivan, aumentando la acidez. (Desactivadores aumentan acidez).

Derivados de Ácidos Carboxílicos

Los átomos menos electronegativos producen una estabilización más eficiente.

Halogenuro de ácido

El enlace C-Cl es largo por el orbital 3p del cloro. El Cl produce una atracción de electrones hacia sí, pero una deslocalización deficiente del par de electrones del Cl en el C.

Anhídridos

Los dos carbonilos compiten por el par de electrones del oxígeno.
La deslocalización es más eficiente que en el caso del Cl.

Amidas

Estabilización por resonancia muy efectiva.
El nitrógeno al ser menos electronegativo que el O produce menor inducción de electrones desde el enlace C-N.
La deslocalización es eficiente a pesar de que el N tiene hibridación sp³. Barrera de rotación alta, tiene carácter de enlace doble.

Ésteres

Son los mejores estabilizadores del C del carbonilo por la carga negativa de los iones carboxilato.

Efecto de la cadena de sustitución

(más reactivo: menos impedimento estérico / menos reactivo: más impedimento)

Cloruro de ácido > Anhídrido > Ésteres > Amida > Carboxilato

OJO: Un derivado de ácido carboxílico se puede convertir en uno menos reactivo, pero no al revés.

Aminas

Hibridación sp³, 107 grados gracias al par de electrones libres.
Una amina con 3 sustituyentes distintos es quiral.
Las que están en un ciclo pequeño no se pueden invertir.
Son fuertemente polares.
Tienen puntos de ebullición más bajos que los alcoholes, pero más altos que los éteres y alcanos (1° y 2°).
Con menos de 5 átomos de carbono son solubles en agua.
Las 1° y 2° forman puentes de H.
Tienen mal olor.
Lo que hace a las aminas básicas y nucleofílicas es el par de electrones no enlazados, por lo tanto, son bases más fuertes que el -OH y -O-.
↓pKb y ↑Kb es más favorable que la amina transfiera un protón al agua.
La estabilización por resonancia ↓ la basicidad.

Preguntas frecuentes

¿Por qué los ácidos carboxílicos tienen puntos de ebullición altos?

Porque están muy asociados mediante puentes de hidrógeno, lo que eleva su punto de ebullición por encima del de los alcoholes.

¿Qué derivado de ácido carboxílico es el más reactivo?

El cloruro de ácido es el más reactivo, seguido del anhídrido, el éster, la amida y, por último, el carboxilato.

¿Por qué las aminas son básicas?

Porque el par de electrones no enlazados del nitrógeno puede aceptar un protón, y la estabilización por resonancia disminuye esa basicidad.