Resumen de Ácidos Carboxílicos: Nomenclatura, Propiedades y Síntesis

## Introducción La presente guía aborda conceptos y ejercicios seleccionados de *Química Orgánica — ácidos y síntesis* para estudiantes que cursan la asignatura de forma no presencial. Se prioriza la comprensión de cómo la estructura molecular influye en la acidez relativa, la interpretación de datos espectroscópicos y la planificación de rutas sintéticas que conduzcan a ácidos carboxílicos a partir de halogenuros o intermedios como nitrilos y reactivos tipo Grignard. > Definición: Un grupo funcional es una porción de la molécula que determina su reactividad característica y propiedades físicas. > Definición: Una ruta sintética es la secuencia de transformaciones químicas planeadas para convertir un reactivo inicial en un producto objetivo. ## 1. Conceptos clave (desglosados) ### 1.1 Influencia de sustituyentes en anillos aromáticos - Los sustituyentes en un anillo bencénico afectan la acidez del grupo carboxílico por efecto inductivo y resonante. - Efecto inductivo ($-I$ o $+I$): trasferencias de carga a través de enlaces sigma; grupos electronegativos estabilizan la base conjugada mediante $-I$. - Efecto mesómero/resonancia ($-M$ o $+M$): interacción por deslocalización de electrones a través del sistema pi; un grupo con efecto $-M$ puede estabilizar la base conjugada si está en posición que permita conjugación. Tabla comparativa: efectos de sustituyentes en anillos aromáticos | Sustituyente | Efecto dominante | Resultado sobre acidez (en general) | |---|---:|---| | - NO2 | $-I$, $-M$ | Aumenta la acidez | | - Cl | $-I$ (ligero $+M$) | Aumenta moderadamente la acidez | | - OCH3 | $+M$, $-I$ | Disminuye la acidez si domina $+M$ en posición para resonancia | | - CH3 | $+I$ | Disminuye la acidez | > Definición: La base conjugada de un ácido es la especie resultante tras la pérdida de un protón; su estabilidad relativa determina la acidez. ### 1.2 Efecto de la posición (ortho, meta, para) - En posiciones para y orto, un sustituyente con efecto mesómero puede interactuar con el grupo carboxilo por conjugación; en meta, el efecto $-M$ no estabiliza la base conjugada por resonancia, permaneciendo solo el efecto inductivo. - Por ello, un sustituyente $-M$ (p. ej. NO2) aumenta más la acidez en para/orto que en meta. ### 1.3 Comparación de ácidos alifáticos vs aromáticos (breve) - La acidez relativa depende de la capacidad de la base conjugada para estabilizar la carga negativa por inductivo/resonancia y por dispersión volumétrica. Fun fact: ¿Sabías que pequeñas diferencias en pKa como 0.3–0.5 unidades representan cambios significativos en la posición de equilibrio entre ácido y base conjugada en solución acuosa a 25 °C? ## 2. Aplicaciones prácticas y razonamiento para problemas propuestos ### 2.1 Comparaciones de pKa (interpretación) - Para decidir cuál compuesto es más ácido, comparar los efectos inductivo y resonante que estabilizan la base conjugada. Ejemplos del enunciado (razonamiento breve): - Si se comparan ácido 4-clorobutanoico ($pK_a = 4.52$) y ácido butanoico ($pK_a = 4.82$): la presencia de Cl en la cadena estabiliza la base conjugada por efecto inductivo $-I$, lo que resulta en un $pK_a$ menor (más ácido). - Para ácidos aromáticos: p-nitrobenzoico ($pK_a = 3.41$) es más ácido que p-metilbenzoico ($pK_a = 4.34$) porque NO2 ejerce $-I$ y $-M$ estabilizando fuertemente la base conjugada, mientras que CH3 es donador por efecto $+I$ disminuyendo la acidez. - Comparación p-metoxibenzoico ($pK_a = 4.48$) vs m-metoxibenzoico ($pK_a = 4.08$): en para la contribución $+M$ del OMe desestabiliza la base conjugada por resonancia (donación de electrones al anillo), reduciendo la acidez; en meta, el efecto $+M$ no opera por resonancia, y el efecto inductivo $-I$ (leve) puede predominar, resultando en mayor acidez en meta. ### 2.2 Relación pKa y efectos secundarios (ejemplo: aspirina vs ibuprofeno) - Observación: Ibuprofeno causa menos malestar estomacal que aspirina aunque ambas tienen grupos carboxílicos y potencias