Q7.4. Ácidos carboxílicos y nitrilos
Ácidos carboxílicos y nitrilos conectan acidez, resonancia y síntesis. Los nitrilos son equivalentes sintéticos útiles porque pueden transformarse en ácidos, amidas, aminas o carbonilos.
Objetivos de aprendizaje
- Explicar acidez de ácidos carboxílicos.
- Predecir preparación y reacciones de ácidos.
- Usar nitrilos como intermediarios de síntesis.
- Comparar reducción e hidrólisis de nitrilos.
Mapa del capítulo
Acidez y resonancia
Los ácidos carboxílicos son mucho más ácidos que alcoholes porque el carboxilato distribuye la carga negativa sobre dos oxígenos equivalentes. Sustituyentes atractores de electrones aumentan acidez al estabilizar el anión; sustituyentes donadores la reducen. Esta acidez domina muchas propiedades físicas y reacciones.
Preparación de ácidos
Ácidos carboxílicos se obtienen por oxidación de alcoholes primarios o aldehídos, por carboxilación de reactivos de Grignard con CO2, por hidrólisis de nitrilos y por ruptura oxidativa de alquenos apropiados. Cada ruta conserva o modifica de forma distinta la cadena carbonada.
Reacciones de ácidos
El grupo OH de un ácido no es buen saliente, pero puede activarse para formar cloruros de acilo, anhídridos, ésteres o amidas. La esterificación de Fischer usa ácido y alcohol en equilibrio; desplazar agua o usar exceso de alcohol mejora rendimiento. La reducción con LiAlH4 produce alcoholes primarios.
Nitrilos
Los nitrilos contienen C≡N polarizado. Pueden prepararse por SN2 entre CN- y haluros primarios, extendiendo la cadena en un carbono. La hidrólisis ácida o básica da ácidos carboxílicos; la reducción fuerte da aminas primarias; reactivos organometálicos pueden convertir nitrilos en cetonas tras hidrólisis controlada.
Ejemplo trabajado de lectura química
Bromuro de etilo con NaCN produce propanonitrilo, agregando un carbono. Hidrólisis del nitrilo da ácido propanoico; reducción con LiAlH4 da propilamina.
Errores frecuentes y cómo evitarlos
| Error | Corrección conceptual |
|---|---|
| Olvidar que CN agrega un carbono | El carbono del nitrilo pasa a formar parte de la cadena. |
| Tratar carboxilato como carbonilo muy electrofílico | La carga negativa reduce fuertemente la electrofilia. |
| Reducir ácidos con NaBH4 | Se requiere un reductor más fuerte como LiAlH4 o activación previa. |
Autoevaluación
- ¿Por qué un carboxilato es estable?
- Diseña una síntesis de un ácido desde un haluro primario.
- Compara hidrólisis y reducción de un nitrilo.