Gli acidi carbossilici sono composti organici contenenti il gruppo carbossilico, \mathrm{-COOH}. Il carbonile e l’ossidrile appartengono allo stesso gruppo funzionale, quindi la reattività non è la semplice somma di un chetone e di un alcol.
In acqua si comportano come acidi deboli:
Per molti acidi carbossilici semplici il pK_a è circa 4-5, molto più basso di quello degli alcoli.
Acidità
L’anione carbossilato è stabilizzato per risonanza:
ha la carica negativa delocalizzata sui due atomi di ossigeno. Questa stabilizzazione spiega perché gli acidi carbossilici siano molto più acidi degli alcoli.
| Fattore | Effetto sull’acidità |
|---|---|
| gruppi elettronattrattori vicini | aumentano l’acidità, abbassando il pK_a |
| gruppi elettrondonatori | diminuiscono l’acidità |
| distanza dal carbossile | l’effetto induttivo diminuisce con la distanza |
| stabilizzazione del carbossilato | rende più favorevole la dissociazione |
Preparazione
Le vie comuni di preparazione sono:
| Metodo | Schema |
|---|---|
| ossidazione di alcoli primari | \displaystyle \mathrm{RCH_2OH\rightarrow RCOOH} |
| ossidazione di aldeidi | \displaystyle \mathrm{RCHO\rightarrow RCOOH} |
| idrolisi di nitrili | \displaystyle \mathrm{RCN\rightarrow RCOOH} |
| carbossilazione di Grignard | \displaystyle \mathrm{RMgX+CO_2\rightarrow RCOOH} dopo work-up acido |
| ossidazione di alchilbenzeni | catena laterale \rightarrow \mathrm{ArCOOH} |
L’idrolisi dei nitrili è utile perché il gruppo \mathrm{-C\equiv N} introduce un carbonio che diventa il carbonio carbossilico.
Reazioni principali
Gli acidi carbossilici possono dare sali, esteri, ammidi e derivati acilici più reattivi.
| Reazione | Prodotto |
|---|---|
| neutralizzazione con base | carbossilato |
| esterificazione di Fischer | estere |
| conversione in cloruro acilico | cloruro acilico |
| reazione con ammine attivate | ammidi |
| riduzione forte | alcoli primari |
I derivati degli acidi carbossilici reagiscono spesso per sostituzione nucleofila acilica: il nucleofilo attacca il carbonile e un gruppo uscente viene sostituito.
Errori comuni
- Confondere acidità degli acidi carbossilici con quella degli alcoli: il carbossilato è molto più stabilizzato.
- Scrivere il gruppo come se carbonile e ossidrile reagissero indipendentemente.
- Dimenticare che i sali carbossilati sono spesso più solubili in acqua degli acidi neutri.
- Trattare l’esterificazione di Fischer come irreversibile: è un equilibrio.
Vedi anche: Derivati degli acidi carbossilici, Esterificazione di Fischer, Nitrili, Saponificazione, Composti carbonilici.