Nei derivati degli acidi carbossilici è presente un gruppo carbonilico a cui è legato un atomo di ossigeno come nel caso di esteri e anidridi, un atomo di azoto come nel caso delle ammidi, un atomo di zolfo come nei tioesteri o un alogeno come negli alogenuri acilici.
Sostituzione nucleofila acilica
Contrariamente alle aldeidi e chetoni in cui è presente un gruppo carbonilico in cui, a seguito dell’attacco di un nucleofilo si ha la rottura del doppio legame carbonio-ossigeno, nei derivati degli acidi carbossilici l’attacco nucleofilo sul carbonio comporta una sostituzione del gruppo uscente e tale tipo di reazione è detta sostituzione nucleofila acilica.
Nei derivati degli acidi carbossilici, infatti, la presenza di un eteroatomo legato al carbonio carbonilico che presenta una maggiore elettronegatività rispetto al carbonio come nel caso dei chetoni o di un idrogeno come nel caso delle aldeidi rende conto della diversa reattività.
Analogamente alle aldeidi e ai chetoni il nucleofilo attacca il carbonio carbonilico con rottura del doppio legame carbonio-ossigeno. Si ha la formazione di un intermedio in cui il carbonio è ibridato sp3 ma nei derivati degli acidi carbossilici è presente un gruppo uscente.
Meccanismo
Ciò comporta che si riforma il doppio legame carbonio-ossigeno con fuoriuscita del gruppo acilico
Ad esempio il cloruro di etanoile noto come cloruro di acetile per reazione con un alcossido come lo ione etilato dà luogo alla formazione di un estere. Ovvero l’ etanoato di etile noto come acetato di etile:
CH3COCl + CH3CH2O– → CH3COOCH2CH3 + Cl–
La reattività dei derivati degli acidi carbossilici nei confronti della sostituzione nucleofila dipende dal tipo di gruppo legato al carbonio carbonilico ovvero dalla sua capacità di essere un buon gruppo uscente.
Inoltre se il gruppo è un elettronattrattore sottrae densità di carica elettrica al carbonio carbonilico rendendolo più reattivo nei confronti di un nucleofilo mentre se il gruppo è un elettrondonatore esso riduce la parziale carica positiva presente sul carbonio rendendolo meno reattivo.
L’ordine di reattività è quindi:
cloruro acilico > anidride > tioestere > estere > ammide