Resumen de Ácidos Carboxílicos: Estructura, Propiedades y Reacciones

## Introducción Los **ácidos carboxílicos** son compuestos orgánicos que contienen el grupo funcional carboxilo. El grupo carboxilo está formado por un carbonilo y un hidroxilo unidos al mismo carbono. Estos compuestos aparecen en alimentos, fármacos y materiales biológicos; tienen propiedades físicas y químicas distintivas que veremos a continuación. > Definición: Un ácido carboxílico es una molécula que contiene el grupo funcional carboxilo, representado como $\ce{R-COOH}$. ## Estructura y ejemplos comunes - Grupo carboxilo: $\ce{R-C(=O)-OH}$. - Ejemplos reales: - **Ácido acético**: responsable del olor del vinagre. - **Ácido butanoico**: olor rancio de manteca cortada. - **Ácido láctico**: sabor de leche agria. - **Ácido acetilsalicílico** (aspirina): analgésico común. - **Isotretinoína**: usado contra el acné. ## Propiedades físicas ### Punto de ebullición y puentes de hidrógeno - Forman **dímeros** mediante puentes de hidrógeno intermoleculares, lo que eleva su punto de ebullición. - Ejemplo visual: interacción por enlace de hidrógeno entre dos moléculas de ácido etanoico. ### Punto de fusión - Los ácidos con más de 8 átomos de carbono suelen ser sólidos a temperatura ambiente, salvo si tienen dobles enlaces cis que impiden empaquetamiento cristalino. - Comparación: ácido esteárico (sólido) vs ácido oleico (insaturado, punto de fusión menor). ### Solubilidad - Ácidos con hasta 4 átomos de C son miscibles en agua. - La solubilidad disminuye al aumentar la cadena; ácidos con más de 10 C son prácticamente insolubles en agua. - Son solubles en alcoholes y en solventes no polares dependiendo de la longitud de la cadena. Fun fact: El ácido butanoico es el responsable del olor rancio de la manteca y también contribuye al olor corporal cuando se metaboliza por ciertas bacterias. ## Acidez: comparación y bases teóricas - Los ácidos carboxílicos son mucho más ácidos que los alcoholes, pero más débiles que los ácidos minerales fuertes. > Definición: La acidez se cuantifica mediante $\mathrm{p}K_{a}$; valores más pequeños indican ácidos más fuertes. - Valores típicos: alcoholes $\mathrm{p}K_{a}\approx 16$; ácidos carboxílicos $\mathrm{p}K_{a}\approx 5$. - La mayor acidez se debe a la **deslocalización** de la carga negativa en el anión carboxilato mediante resonancia. ### Mapas y orbitales - El ión acetato $\ce{CH3COO^-}$ muestra densidad de carga dispersa entre dos oxígenos; esto estabiliza al anión en comparación con un ion alcóxido $\ce{CH3CH2O^-}$. ## Efectos de sustituyentes sobre la acidez - Sustituyentes que **atraen electrones** (electroatractores) estabilizan el anión carboxilato y **aumentan** la acidez. - Sustituyentes que **donan electrones** desestabilizan el anión y **disminuyen** la acidez. ### Efecto inductivo - Depende de la electronegatividad, del número de sustituyentes y de la distancia al grupo carboxilo. - El efecto inductivo actúa tanto en cadenas alifáticas como en anillos aromáticos. ### Efecto de resonancia (en aromáticos) - En benzoatos, la resonancia del anión puede involucrar al anillo si los sustituyentes permiten la conjugación; algunos grupos actúan por resonancia y/o por inducción. - Ejemplo: un grupo nitro $\ce{NO2}$ en posición para puede estabilizar por resonancia el anión benzoato; un grupo metoxilo $\ce{OCH3}$ puede donar electrones por resonancia y reducir la acidez. Did you know que la posición relativa de un sustituyente en el anillo (orto, meta, para) altera significativamente el $\mathrm{p}K_{a}$ por la combinación de efectos inductivo y de resonancia? ## Ejercicio aplicado: asignar $\mathrm{p}K_{a}$ a fluorobenzoicos - Observación general: el flúor es ligeramente atractor por inducción y puede donar por resonancia cuando está en posiciones adecuadas. - Tendencia típica: $\mathrm{p}K_{a}(o)$ < $\mathrm{p}K_{a}(m)$ o $\mathrm{p}K_{a}(p)$ debido a la proximidad inductiva; la posición meta muestra sólo efecto inductivo; la posición para puede mostrar mezcla de efectos.