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Reazioni degli acidi carbossilici

  |   Chimica, Chimica Organica

Le reazioni tipiche degli acidi carbossilici sono dovute alla presenza del gruppo carbossilico che dà luogo a diversi tipi di reazioni.

In generale, gli acidi carbossilici subiscono una reazione di sostituzione nucleofila in cui il nucleofilo (-OH) è sostituito da un altro nucleofilo. In alcuni casi, in presenza di un elettrofilo forte, l’ossigeno carbonilico che ha una parziale carica negativa può agire da nucleofilo e attaccare l’elettrofilo.

Tra le reazioni degli acido carbossilici vi è quella acido-base con formazione dell’anione carbossilato. Ad esempio la trietilammina può reagire con un acido carbossilico per dare al sale di trietilammonio:

RCOOH + N(CH2CH3)3 → RCOO + HN+(CH2CH3)3

Lo ione carbossilato è un buon nucleofilo nei confronti del carbonio dando luogo a una reazione di sostituzione.

Le reazioni degli acidi carbossilici portano alla formazione di alogenuri acilici, anidridi, esteri e ammidi spesso chiamati derivati degli acidi.

Alogenuri acilici

Gli alogenuri acilici sono preparati facendo reagire l’acido carbossilico con:

Il cloruro di fosforo (V) reagisce con gli acidi carbossilici a freddo per dare ossicloruro di fosforo e HCl gassoso secondo la reazione:

CH3COOH + PCl5 → CH3COCl + POCl3 + HCl

Il cloruro di fosforo (III) reagisce con gli acidi carbossilici per dare acido fosforoso secondo la reazione:

CH3COOH + PCl3 → CH3COCl +H3PO3

Il cloruro di tionile agisce con gli acidi carbossilici per dare biossido di zolfo e cloruro di idrogeno che, essendo entrambi gassosi, fuoriescono lasciando solo il cloruro acilico pertanto tale metodo non necessita di successiva distillazione

CH3COOH + SOCl2 → CH3COCl + SO2 + HCl

Anidridi

Le anidridi sono ottenute sostituendo il cloro in un cloruro acido, usando uno ione carbossilato o riscaldando un acido in presenza di un agente disidratante, come il pentossido di fosforo o l’anidride acetica.

Quest’ultima è particolarmente comoda da usarsi in quanto il prodotto secondario che si forma durante la reazione, l’acido acetico, può essere continuamente allontanato per distillazione, in modo da spostare la reazione reversibile verso rese elevate.

Ad esempio l’acido eptanoico reagisce con il  cloruro di eptanoile  in presenza di piridina per dare anidride eptanoica

CH3(CH2)5COOH + CH3(CH2)5COCl → [CH3(CH2)5CO]2O + HCl

Esteri

Gli esteri possono essere preparati per reazione di alcoli e acidi carbossilici in presenza di un acido minerale come catalizzatore: tale reazione prende il nome di esterificazione di Fischer secondo lo schema generale:

RCOOH + R’OH ⇌ RCOOR’ + H2O

Al raggiungimento dell’equilibrio è presente una discreta quantità di prodotti di partenza pertanto la reazione è condotta in eccesso di alcol al fine di spostare a destra l’equilibrio, oppure di rimuovere l’acqua per distillazione in miscela azeotropica con un solvente adatto come il benzene, in modo da portare la reazione a completamento.

Ammidi

L’acido carbossilico è prima convertito in un sale di ammonio che successivamente produce un’ammide per riscaldamento. Il sale di ammonio si forma aggiungendo carbonato di ammonio solido ad un eccesso dell’acido. Ad esempio, l’acetato di ammonio è prodotto aggiungendo carbonato di ammonio a un eccesso di acido acetico:

2 CH3COOH + (NH4)2COOH → 2 CH3COONH4 + H2O + CO2

Quando la reazione è completa, la miscela è riscaldata e il sale di ammonio si disidrata producendo etanammide:

CH3COONH4 → CH3CONH2 + H2O