Propedeutica Biochimica

Acidi carbossilici e loro derivati

Si possono ulteriormente suddividere in:

1) Mocarbossilici alifatici saturi2) Monocarbossilici alifatici insaturi3) Acidi dicarbossilici saturi4) Acidi bi- e policarbossilici insaturi5) Acidi carbossilici aromatici

Acidi grassi

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Nomenclatura

Le regole IUPAC consentono diversi sistemi di nomenclatura a seconda della complessità della molecola.

Gli acidi carbossilici che derivano dagli alcani per sostituzione del gr.metilico con il gr. Carbossilico, vengono denominati sostituendo la –o del nome dell’alcano con il suffisso –oico il tutto preceduto dal termine acido.

Il carbonio del gr.carbossilico viene sempre numerato come C1.

Poiché gli acidi carbossilici sono stati tra le molecole per prime isolate e purificate, le regole IUPAC permettono molte eccezioni nell’uso di nomi comuni.

HCOOH

CH3COOH

CH3CH2COOH

CH3CH2CH2COOH

HOOCCOOH

HOOCCH2COOH

HOOCCH2CH2COOH

H2C=CHCOOH

Acido formico (ac. metanoico)

Acido acetico (ac. etanoico)

Ac. propionico (ac. propanoico)

Ac. butirrico (ac. butanoico)

Ac. ossalico (ac. etandioico)

Ac. malonico (ac. propandioico)

Ac. succinico (ac. butandioico)

Ac. acrilico (ac. propenoico)

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I composti che possiedono il gruppo carbossilico legato ad un anello, sono denominati utilizzando il suffisso –carbossilico legato al nome del composto chimico, il tutto preceduto dal termine acido

Diffusione, struttura e proprietà degli acidi carbossilici

Importanza fondamentale in natura. L’acido colico, che è un acido carbossilico costituito da quattro cicloalcani fusi è il costituente principale della bile epatica, e gli acidi alifatici a catena lunga come l’acido oleico, sono precursori importanti di grassi e altre sostanze.

L’aceto è costituito da una soluzione diluita di acido acetico

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Il gruppo carbossilico è caratterizzato dal doppio legame tra C e O, dove il primo è sicuramente ibridato sp2 .

In soluzione le molecole degli acidi carbossilici formano legami H, che ha un marcato effetto sulla temperatura di ebollizione: a parità di peso molecolare, gli acidi carbossilici bollono a temperature maggiori dei rispettivi alcani.

Acidità degli acidi carbossilici

Sono molecole ovviamente acide che reagiscono con basi forti come l’idrossido di sodio per dare i rispettivi Sali dei metalli, detti carbossilati.

Sono acidi molto più forti degli alcoli che pur hanno un gruppo –OH, perché lo ione carbossilato è molto più stabile per risonanza

La carica negativa è ugualmente dispersa sui due atomi di ossigeno, quindi ogni atomo di ossigeno dello ione carbossilato ne porta solo metà.

Un gruppo accettore di elettroni legato al carbossile attirerà gli elettroni verso di se, contribuendo alla stabilizzazione della carica negativa sull’anione e aumentando così l’acidità. Un gruppo donatore avrà l’effetto opposto.

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Reazioni degli acidi carbossilici

1) Riduzione: trasformazione degli acidi in alcoli

Acido carbossilico → alcol primario

2) Trasformazione degli acidi in esteri

Possono essere sintetizzati per mezzo di una reazione di sostituzione nucleofila acilica tra un acido carbossilico e un alcol con rilascio di acqua

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Esteri

Sono i composti di maggior importanza e diffusione in natura. Diversi esteri a basso peso molecolare sono liquidi profumati responsabili della fragranza di frutti e fiori. Inoltre il legame estereo è presente nei grassi animali ed in altre molecole di importanza biologica.

Nomenclatura

La nomenclatura è simile a quella dei sali: prima si mette il nome della componente acida cambiando il suffisso –ico con il suffisso –ato, poi quello del radicale R del gruppo -OR

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Reazioni degli esteri

1)

2)

3) Riduzione degli esteri in alcoli primari

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Ammidi

La nomenclatura prevede l’uso della radice dell’acido carbossilico da cui deriva con aggiunta del suffisso -ammide

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Ammine

Sono composti organici derivati dall’ammonica.

Possono essere classificate in primarie RNH2, secondarie R2NH o terziarie R3N a seconda del numero di sostituenti legati all’azoto

Esistono anche composti che presentano quattro gruppi organici legati all’atomo di azoto, ma in questo caso è presente su N una carica +: Sali di ammonio quaternario

Possono essere sia alchil- che aril- sostituite

Nomenclatura

Le ammine primarie possono essere denominate nel sistema IUPAC in due modi diversi;per quelle più semplici, viene aggiunto il suffisso –ammina al nome del sostituente organico.

Le ammine che presentano più di un gruppo funzionale vengono denominate considerando il gr. –NH2 come un sostituente amminico della molecola

1)

2)

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Le ammine secondarie e terziarie simmetriche vengono denominate con l’aggiunta del prefisso di-, tri- al gruppo alchilico

Le ammine secondarie e terziarie asimmetriche vengono denominate come ammine primarie N-sostituite. Il gruppo organico più grande è considerato come catena principale mentre gli altri gruppi sono considerati come N-sostituenti

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Le ammine eterocicliche sono composti in cui l’azoto si trova all’interno di un anello. Tali ammine sono abbastanza comuni e ogni diverso sistema eterocilcico presenta un nome proprio. In tutti i casi si considera che l’atomo di azoto occupi la posizione 1.

La fusione di quattro anelli è la base del gruppo prostetico dell’emoglobina e dei citocromi

Struttura Base di due amminoacidi

È aromatico (6 e-), non è basico

Analogo eterociclico del benzene, ma il doppietto elettronico non fa parte dell’anello aromatico: piridossale e piridossina , vit.B6

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Proprietà delle Ammine

I legami presenti nelle ammine sono simili a quelli dell’ammoniaca. L’atomo di azoto presenta ibridazione sp3. Il quarto orbitale ibrido ospita il doppietto non condiviso.

Sono composti fortemente polari perciò presentano punti di ebollizione alti. Le ammine con meno di 5 atomi di carboni sono ben solubili in acqua.

Un’altra loro caratteristica è l’odore, la 1,4-butandiammina che ha nome comune putrescina ne è un esempio piuttosto eloquente.

La chimica delle ammine è strettamente legata alla presenza del doppietto non condiviso, che le rende dei composti basici e nucleofili.

Sono molto più basiche degli alcoli, degli eteri e dell’acqua

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Reazioni delle ammine