Ácido carboxílico

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Ácidos e bases
Escala de pH (e pOH)
Afinidade por próton Anfoterismo Autoionização da água Constante de dissociação ácida Constante de dissociação básica Extração ácido-base Fisiologia ácido-base Função de acidez Homeostase ácido-base pH Reação ácido-base Solução tampão
Ácidos
Brønsted–Lowry Carboxílicos Fortes Fracos Hidrácidos Lewis Minerais Orgânicos Oxiácidos Superácidos
Bases
Brønsted–Lowry Fortes Fracas Lewis Não nucleofílicas Orgânicas Óxido Superbases
v d e

Na química orgânica, ácidos carboxílicos é uma função orgânica que se refere aos oxiácidos orgânicos caracterizados pela presença do grupo carboxila, de fórmula geral ${\displaystyle {\ce {RC(=O)OH}}}$.^[1], em que R é um radical orgânico alquila, alquenila, arila ou hidrogênio.

Em fórmulas químicas, esses grupos são tipicamente representados como (RCOOH) ou CO₂H.

O nome IUPAC dos ácidos carboxílicos são obtidos pelo prefixo de acordo com o número de carbonos da cadeia principal, que contém o grupo carboxila, acrescentando a terminação -oico precedido da palavra ácido. Exemplo: ácido 2-metil-pentanoico. Muitos ácidos carboxílicos tem nomes usuais ou que chamamos de "vulgares,"derivados de palavras latinas ou gregas,que indicam fontes naturais. Exemplo: O ácido metanóico também pode ser chamado de ácido fórmico.

O radical derivado dos ácidos carboxílicos, ${\displaystyle {\ce {R-C=O}}}$ é o radical acila e os radicais correspondentes são denominados substituindo o sufixo -oico por -ila. Assim, o ${\displaystyle {\ce {H3CC=O}}}$ é o radical etanoila, mais conhecido como acetila.

O nome dos ácidos carboxílicos ramificados é obtido pela numeração da cadeia principal, atribuindo ao carbono da carboxila o número 1. Veja para o exemplo seguinte:

Os grupos ligados ao ${\displaystyle {\ce {C = O}}}$ estão em um mesmo plano, com ligações a 120^o entre si. A ligação ${\displaystyle {\ce {C = O}}}$ é mais curta do que a ligação ${\displaystyle {\ce {C - O}}}$.

• São substâncias polares.

  

• Podem, como os álcoois, formar dupla ligações de hidrogênio entre si, através de ligações de hidrogênio diméricas ou com moléculas de outra espécie. Por essa razão, os ácidos carboxílicos apresentam praticamente o mesmo comportamento dos álcoois, quanto à solubilidade.

• Os ácidos com até 4 carbonos são líquidos incolores, miscíveis com a água. Os ácidos de 5 a 9 carbonos são líquidos incolores e viscosos, muito pouco solúveis. Os ácidos com dez ou mais carbonos são sólidos brancos, semelhante à cera, insolúveis em água.

• O ácido aromático mais simples, o ácido benzóico, por apresentar já elevado número de carbonos, não tem apreciável solubilidade em água. Os ácidos carboxílicos são solúveis em solventes menos polares, como o éter, o álcool, o benzeno.

• Os ácidos alifáticos têm odor fraco ficando progressivamente forte e irritante nos ácidos fórmico e acético. O odor se torna extremamente desagradável (semelhante à manteiga rançosa) nos ácidos butírico (4C), valérico (5C) e capróico (6C). Os ácidos com mais que 6 carbonos não têm muito odor, por serem pouco voláteis.

• Comparando-se um ácido carboxílico e um álcool, ambos com o mesmo número de carbonos, o ácido terá maior ponto de ebulição, devido à formação de duas ligações de hidrogênio e não apenas uma, como no álcool.

• 

  Os ácidos carboxílicos são ácidos de Brönsted moderados, com pK_a na faixa de 3 a 5. Dentre as funções orgânicas, é aquela que apresenta o comportamento ácido mais acentuado, atribuído à estabilização da base conjugada, o carboxilato, pela deslocalização da carga negativa por ressonância pelos dois átomos de oxigênio. Uma evidência é o mesmo comprimento de ligação no carboxilato;
• Reagem com bases para formar sais de carboxilatos, nos quais o hidrogênio do grupo -OH é substituído por um ion metálico. Por exemplo, o ácido acético reage com bicarbonato de sódio para formar etanoato sódico (acetato de sódio), dióxido de carbono e água:

${\displaystyle {\ce {CH3COOH + NaHCO3 -> CH3COONa + CO2 + H2O}}}$

• Ácidos carboxílicos reagem com aminas alifáticas e formam os sais de amônio correspondentes. Um erro em alguns livros é afirmar que formam amidas;
• Ácidos carboxílicos reagem com álcoois para formar ésteres (esterificação de Fischer);
• Ácidos carboxílicos sofrem desidratação, resultando nos anidridos carboxílicos;

• Como em todos os compostos carbonílicos, os prótons no carbono α são instáveis devido à tautomerização do ceto-enol. Assim, o carbono α é facilmente halogenado na reação de Hell-Volhard-Zelinsky;

• A reação de Schmidt converte ácidos carboxílicos em aminas;
• Os ácidos carboxílicos são descarboxilados na reação de Hunsdiecker;
• A reação de Dakin-West converte um aminoácido na amino cetona correspondente;
• Na degradação de Barbier-Wieland, um ácido carboxílico em uma cadeia alifática com uma simples ponte de metileno na posição alfa pode ter a cadeia encurtada por um carbono. O procedimento inverso é a síntese de Arndt-Eistert, na qual um ácido é convertido em halogeneto de acila, que é então reagido com diazometano para fornecer um metileno adicional na cadeia alifática;
• Muitos ácidos sofrem descarboxilação oxidativa. As enzimas que catalisam essas reações são conhecidas como carboxilases (EC 6.4.1) e descarboxilases (EC 4.1.1).
• Os ácidos carboxílicos são reduzidos a aldeídos via éster e DIBAL, via cloreto de ácido na redução de Rosenmund e via tioéster na redução de Fukuyama;
• Na descarboxilação cetônica, os ácidos carboxílicos são convertidos em cetonas;
• Os reagentes de organolítio (> 2 equiv) reagem com ácidos carboxílicos para dar um 1,1-diolato de dilítio, um intermediário tetraédrico estável que se decompõe para dar uma cetona após tratamento ácido;
• A eletrólise de Kolbe é uma reação eletrolítica de dimerização descarboxilativa. Ele se livra dos grupos carboxila de duas moléculas de ácido e junta os fragmentos restantes.

Ácidos graxos

• Ésteres
• Sais orgânicos
• Anidridos de ácidos
• Proteínas
• Ácidos nucleicos
• Cloreto de acila
• Aminoácidos

Os ácidos carboxílicos são facilmente identificados por espectroscopia no infravermelho por uma banda forte associada à vibração da ligação de vibração C-O (νC = O) entre 1 680 e 1 725 cm^-1. e pela banda νO-H muito larga na região de 2 500 a 3 000 cm^-1.^[2] Pela espectrometria de RMN de 1H, o hidrogênio hidroxil aparece na região de 10 a 13 ppm, embora seja freqüentemente ampliado ou não observado devido à troca com traços de água.

Referências

2. SOLOMONS, T. W. Graham; Fryhle, Craig B. Química Orgânica, vol. 2. 10 ed. LTC, 2012

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