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Composti carbossilici: acidi carbossilici e derivati
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In questo capitolo si studierà la chimica del gruppo OH esaminando gli acidi carbossilici (RCOOH) e, in misura minore, i fenoli (PhOH) e gli alcoli (ROH). Ci si concentrerà sull’acidità degli acidi carbossilici e si riesamineranno alcuni dei fattori che determinano l’acidità, un argomento discusso già nel Capitolo 2. Quindi, si studieranno altre reazioni degli acidi carbossilici, che avvengono sul gruppo carbonilico prendendo in esame in maniera dettagliata la sostituzione nucleofila acilica, una reazione chiave degli acidi carbossilici e dei loro derivati. La sostituzione all’atomo di carbonio ibridato sp2 è una reazione generale che avviene con una gran varietà di nucleofili. Questa reazione permette l’interconversione di un derivato carbossilico in un altro. Ogni reazione descritta che coinvolge un composto carbonilico è una reazione di sostituzione nucleofila. Saranno anche discusse le proprietà e le reazioni chimiche dei nitrili, composti che contengono un legame triplo carbonio-azoto. I nitrili posseggono un atomo di carbonio che ha lo stesso numero di ossidazione degli acidi carbossilici e quindi subiscono delle reazioni che formano prodotti in stretta correlazione con questi ultimi.
18.1
Struttura e legame
18.1A
Struttura degli acidi carbossilici
Gli acidi carbossilici sono composti organici che contengono un gruppo carbossilico (COOH). Sebbene la struttura degli acidi carbossilici sia spesso abbreviata in RCOOH o RCO2H, occorre ricordare che l’atomo di carbonio centrale del gruppo funzionale è legato con un doppio legame a uno degli atomi di ossigeno e con un legame singolo all’altro. O R
C
O C
OH
acido carbossilico
OH
gruppo carbossi
L’atomo di carbonio di un gruppo carbossilico è contornato da tre gruppi, ed è quindi ibridato sp2 e trigonale planare, con angoli di legame di circa 120°. La distanza di legame CO di un acido carbossilico è minore di quella del suo legame CO. ibridato sp 2
1.21 Å 1.36 Å
O CH3
C
O
H
acido acetico
= 119°
Il legame CO è più corto di CO
Il termine “carbossi” (per un gruppo COOH) deriva da carbonil (CO) + idrossi (OH).