Reazioni degli acidi carbossilici

Le reazioni degli acidi carbossilici sono dovute alla presenza del gruppo carbossilico che dà luogo a diversi tipi di reazioni. Gli acidi carbossilici sono composti organici che presentano il gruppo funzionale – COOH e, nell’ambito delle sostanze organiche, sono quelli che mostrano la maggiore acidità. L’acido carbossilico più noto è l’acido acetico  che è il prodotto finale della fermentazione acetica in cui l’etanolo viene ossidato dall’Acetobacter in presenza di aria

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 acidi 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.

Reazioni degli acidi carbossilici

Le reazioni degli acidi carbossilici danno luogo alla formazione di:

Alogenuri acilici

Gli alogenuri acilici sono composti contenenti il gruppo acilico e sono preparati facendo reagire l’acido carbossilico con:

• cloruro di fosforo (V)

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

• cloruro di fosforo (III)

Il cloruro di fosforo (III) reagisce con gli acidi carbossilici per dare acido fosforoso secondo la reazione:
CH₃COOH + PCl₃ → CH₃COCl +H₃PO₃

• cloruro di tionile

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, oto per i loro profumi, 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 successivamente il sale di ammonio si disidrata producendo etanammide:
CH₃COONH₄ → CH₃CONH₂ + H₂O