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DISCIPLINA: Química Orgânica

ASSUNTO: Ácidos Carboxílicos e Ésteres Profa. Dra. Luciana Maria Saran

FCAV/UNESP

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CLASSE FUNCIONAL ÁCIDO CARBOXÍLICO

Os compostos desta classe têm em

comum a presença do grupo funcional

– COOH.

Fonte: PERUZZO, 2006.

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Ácidos Carboxílicos e Derivados

Fonte: BARBOSA, 2004.

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CLASSE FUNCIONAL ÁCIDO CARBOXÍLICO

Exemplo: ácido etanóico ou ácido

acético.

Fonte: PERUZZO, 2006.

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ÁCIDOS CARBOXÍLICOS DE CADEIA LONGA

Ácidos Graxos

Ácido Esteárico, C18H36O2

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ÁCIDOS CARBOXÍLICOS DE CADEIA LONGA

Ácidos Graxos

Ácido Oléico, C18H34O2

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ÁCIDOS CARBOXÍLICOS DE CADEIA LONGA

Ácidos Graxos

Ácido Linoléico, C18H32O2

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Nomenclatura dos ácidos carboxílicos

não ramificados:

- A nomenclatura dessa classe funcional

é feita com a utilização do sufixo óico.

CLASSE FUNCIONAL ÁCIDO CARBOXÍLICO

Fonte: PERUZZO, 2006.

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Nomenclatura dos ácidos carboxílicos

ramificados:

CLASSE FUNCIONAL ÁCIDO CARBOXÍLICO

Fonte: PERUZZO, 2006.

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NOMENCLATURA TRIVIAL ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

Fonte: PERUZZO, 2006.

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Grupos Univalentes

Fonte: BARBOSA, 2004.

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Ácidos Carboxílicos e Derivados

Fonte: BARBOSA, 2004.

13

Ácidos Carboxílicos e Derivados

Fonte: BARBOSA, 2004.

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Propriedades Físicas

Os ácidos carboxílicos são capazes de formar

ligações de hidrogênio entre si e com solventes

polares como a água.

Fonte: BARBOSA, 2004.

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Propriedades Físicas

Por serem capazes de formar ligações de hidrogê-

nio e, ainda, por serem mais polares do que os

álcoois, os ácidos carboxílicos são mais solúveis

em água do que estes últimos e apresentam

temperaturas de ebulição mais elevadas que os

álcoois de massa molecular comparável.

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Propriedades Físicas As temperaturas de ebulição dos ácidos carboxílicos

alifáticos elevam-se com o aumento do no de átomos

de C e as respectivas solubilidades diminuem.

Fonte: BARBOSA, 2004.

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Acidez de Ácidos Carboxílicos Ionizam-se parcialmente em água. Reagem rapidamente

com soluções aquosas de hidróxido de sódio e bicarbo-

nato de sódio, formando sais de ácidos carboxílicos.

Fonte: BARBOSA, 2004.

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Acidez de Ácidos Carboxílicos

Os ácidos carboxílicos são ácidos fracos.

Fonte: BARBOSA, 2004.

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IONIZAÇÃO DE ÁCIDOS FRACOS

De maneira geral um ácido fraco, como por exemplo o

ácido hipotético HA, ioniza-se conforme representado

abaixo:

HA(aq) H+(aq) + A-(aq)

Para o equilíbrio acima vale a seguinte expressão da

constante de equilíbrio, Ka:

Ka é a constante de ionização do ácido. O seu valor é

dependente da temperatura.

]HA[

]A[x]H[Ka

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Exemplo:

Numa solução aquosa de ácido acético, CH3COOH, um

ácido fraco, temos:

CH3COOH(aq) H+(aq) + CH3COO-(aq)

Para a ionização do CH3COOH é válida a seguinte

expressão para o cálculo de Ka:

]COOHCH[

]COOCH[x]H[K

3

3a

Ka(CH3COOH) = 1,75x10-5, a 25oC

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Quanto menor o valor de Ka, mais fraco é o ácido.

pKa = - log Ka

Ka = 10-pKa

No caso de ácidos polipróticos, ou seja, para aqueles

ácidos que apresentam mais de um hidrogênio

ionizável, a ionização ocorre em etapas e para cada

etapa há uma constante de equilíbrio.

IONIZAÇÃO DE ÁCIDOS FRACOS

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Força do Ácido Aumenta

pKa aumenta

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IONIZAÇÃO DOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

Exemplo: ionização do ácido etanóico

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Os ácidos carboxílicos simples, RCO2H, em

que R é um grupo alquila, não diferem muito

quanto a força.

Exemplo: ácido acético, pKa = 4,74 e ácido

propanóico, pKa = 4,89.

A acidez dos ácidos carboxílicos é aumentada

quando substituintes eletronegativos (Cl, Br,

NO2, etc.) substituem os hidrogênios do grupo

alquila.

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Valores de pKa de uma série de ácidos acéticos

em que o hidrogênio é substituído sequencialmente

por cloro, um elemento mais eletronegativo:

Ácido pKa

CH3CO2H, ácido acético 4,74

ClCH2CO2H, ácido cloroacético 2,85

Cl2CHCO2H, ácido dicloroacético 1,49

Cl3CCO2H, ácido tricloroacético 0,7

Acidez

Crescente

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CLASSE FUNCIONAL ÉSTER

Grupo funcional característico desta

classe de compostos:

Fonte: PERUZZO, 2006.

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CLASSE FUNCIONAL ÉSTER Exemplo: etanoato de etila ou acetato

de etila.

Fonte: PERUZZO, 2006.

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CLASSE FUNCIONAL ÉSTER

Os ésteres são comumente empregados como

flavorizantes em balas e doces.

Fonte: PERUZZO, 2006.

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O QUE SÃO FLAVORIZANTES?

As substâncias naturais ou artificiais responsáveis

por conferir ou acentuar o sabor e o aroma dos

alimentos e bebidas recebem o nome de

flavorizantes.

A maioria dos flavorizantes sintéticos pertence ao

grupo dos ésteres orgânicos, que normalmente têm

baixa massa molecular, além de serem solúveis em

água e muito voláteis.

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Nome do éster Fórmula Aroma/sabor

Butanoato de etila C3H7 - COO - C2H5 Abacaxi

Formato de isobutila H - COO - C4H9 Framboesa

Formato de etila H - COO - C2H5 Pêssego

Butanoato de pentila C3H7 - COO - C5H11 Abricó

Acetato de pentila CH3 - COO - C5H11 Pêra

Etanoato de octila CH3 - COO - C8H17 Laranja

Etanoato de benzila CH3 - COO - CH2 - C6H5 Gardênia

Etanoato de pentila CH3 - COO - C5H11 Banana

Heptanoato de etila C6H13 - COO - C2H5 Vinho

Etanoato de etila CH3 - COO - C2H5 Maçã

Nonilato de etila C8H17 - COO - C2H5 Rosa

Antranilato de metila H2N - C4H6 - COO - CH3 Jasmim

Caprilato de etila C5H11 - COO - C2H5 Pinha

Acetato de etila CH3 - COO - C2H5 Menta

Butanoato de butila C3H7 - COO - C4H9 Damasco

Etanoato de isobutila CH3 - COO -C4H9 Morango

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CLASSE FUNCIONAL ÉSTER

Triestearina, C57H110O6

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CLASSE FUNCIONAL ÉSTER

Nomenclatura:

Fonte: PERUZZO, 2006.

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CLASSE FUNCIONAL ÉSTER

Nomenclatura:

Fonte: PERUZZO, 2006.

ÉSTERES

Preparação:

ÉSTERES

Hidrólise Ácida

A reação de ésteres com água, catalisada por um ácido

forte (por ex., HCl) resulta na formação de uma molécula

de ácido carboxílico e outra de álcool.

Fonte: BARBOSA, 2004.

ÉSTERES

Hidrólise Básica (saponificação)

Essa reação é chamada de saponificação, porque,

quando realizada com ésteres de ácidos graxos (ácidos

carboxílicos lineares de cadeia longa), leva à formação

de sabão (sais de ácidos graxos).

Fonte: BARBOSA, 2004.

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Sabões e Detergentes

Reação de Saponificação

O aquecimento de gordura animal ou óleo vegetal

(ambos ésteres do glicerol com ácidos graxos) com

base resulta na reação de hidrólise denominada

saponificação.

triestearina ou triestearil glicerol

Fonte: BARBOSA, 2004.

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Sabões

São sais de ácidos graxos. Ex.: estearato de sódio.

Têm uma cadeia longa pouco polar ou lipofílica. Já o

grupo carboxilato é muito polar e,portanto, hidrofílico.

São solúveis tanto em gordura quanto em água.

Fonte: BARBOSA, 2004.

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Sabões Quando o sabão é colocado em contato com a água,

forma-se uma dispersão coloidal constituída por agre-

gados denominados micelas.

Fonte: BARBOSA, 2004.

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Micela: é uma estrutura globular formada por um

agregado de moléculas anfipáticas, ou seja,

moléculas que possuem características polares e

apolares simultaneamente, dispersas em um líquido

constituindo uma das fases de um colóide.

Esquema de uma micela. Cada

molécula formadora da micela é

representada por uma cabeça

polar e uma cauda apolar

Coloides (ou sistemas coloidais ou ainda

dispersões coloidais) são sistemas nos quais um ou

mais componentes apresentam dimensão dentro do

intervalo de 0,001 a 1µm.

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Sabões A superfície interna da micela é pouco polar e dissolve

gorduras e outros compostos pouco polares. Já a super-

fície externa é muito polar, o que possibilita a solubiliza-

ção do sabão em meio aquoso.

Fonte: BARBOSA, 2004.

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Emulsão: mistura entre dois líquidos imiscíveis em que

um deles (a fase dispersa) encontra-se na forma de finos

glóbulos no seio do outro líquido (a fase contínua),

formando uma mistura estável. As emulsões mais

conhecidas consistem de água e óleo.

As emulsões são instáveis termodinamicamente e,

portanto não se formam espontaneamente, sendo

necessário fornecer energia para formá-las através de

agitação ou de homogeneizadores. Com o tempo, as

emulsões tendem a retornar para o estado estável de óleo

separado da água.

Os agentes emulsificantes (surfactantes ou

tensoativos) são substâncias adicionadas às emulsões

para aumentar a sua estabilidade.

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A. Dois líquidos imiscíveis

separados em duas fases (I e

II).

B. Emulsão da fase II

dispersa na fase I.

C. A emulsão instável

progressivamente retorna ao

seu estado inicial de fases

separadas.

D. O surfactante (sabão ou

detergente) se posiciona na

interface entre as fases I e II,

estabilizando a emulsão.

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Detergentes Sintéticos

Também possuem cadeia longa de carbonos (lipofílica)

e uma extremidade polar (hidrofílica).

Enquanto os sabões de ácidos graxos são insolúveis

em águas duras, os detergentes sintéticos podem ser

usados mesmo em águas duras.

Fonte: BARBOSA, 2004.

ÉSTERES

Reação de Transesterificação

Os ésteres reagem com metóxido de sódio (MeONa)

em metanol, produzindo um éster metílico. Esta reação

é conhecida como transesterificação.

Fonte: BARBOSA, 2004.

Aplicação Importante: produção de biodiesel.

Biodiesel: éster de ácido graxo, obtido comumente

a partir da reação química de óleos vegetais ou gordura

animal, com um álcool na presença de um catalisador.

ÉSTERES

Reação de Transesterificação

Reação de Transesterificação

(Produção de Biodiesel)

Reação de Transesterificação

(Produção de Biodiesel)

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Referências

BARBOSA, L. C. de. Introdução à Química Orgânica.

São Paulo:Prentice Hall, 2004. 311 p.

PERUZZO, F. M.; CANTO, E. L. do. Química na Abordagem

do Cotidiano. 4. ed. São Paulo:Moderna, 2006. v. 3,

Química Orgânica.

UCKO, A. D. Química para as Ciências da Saúde: uma

introdução à química geral, orgânica e biológica. São

Paulo:Manole, 1992. 646 p.