FCAV/UNESP. DISCIPLINA: Química Orgânica. ASSUNTO: Ácidos Carboxílicos e Ésteres Prof a. Dr a. Luciana Maria Saran

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1 FCAV/UNESP DISCIPLINA: Química Orgânica ASSUNTO: Ácidos Carboxílicos e Ésteres Prof a. Dr a. Luciana Maria Saran 1

2 CLASSE FUNCIONAL ÁCIDO CARBOXÍLICO Os compostos desta classe têm em comum a presença do grupo funcional COOH. Fonte: PERUZZO,

3 Ácidos Carboxílicos e Derivados Fonte: BARBOSA,

4 CLASSE FUNCIONAL ÁCIDO CARBOXÍLICO Exemplo: ácido etanóico ou ácido acético. Fonte: PERUZZO,

5 ÁCIDOS CARBOXÍLICOS DE CADEIA LONGA Ácidos Graxos Ácido Esteárico, C 18 H 36 O 2 5

6 ÁCIDOS CARBOXÍLICOS DE CADEIA LONGA Ácidos Graxos Ácido Oléico, C 18 H 34 O 2 6

7 ÁCIDOS CARBOXÍLICOS DE CADEIA LONGA Ácidos Graxos Ácido Linoléico, C 18 H 32 O 2 7

8 CLASSE FUNCIONAL ÁCIDO CARBOXÍLICO Nomenclatura dos ácidos carboxílicos não ramificados: - A nomenclatura dessa classe funcional é feita com a utilização do sufixo óico. Fonte: PERUZZO,

9 CLASSE FUNCIONAL ÁCIDO CARBOXÍLICO Nomenclatura dos ácidos carboxílicos ramificados: Fonte: PERUZZO,

10 ÁCIDOS CARBOXÍLICOS NOMENCLATURA TRIVIAL Fonte: PERUZZO,

11 Grupos Univalentes Fonte: BARBOSA,

12 Ácidos Carboxílicos e Derivados Fonte: BARBOSA,

13 Ácidos Carboxílicos e Derivados Fonte: BARBOSA,

14 Propriedades Físicas Os ácidos carboxílicos são capazes de formar ligações de hidrogênio entre si e com solventes polares como a água. Fonte: BARBOSA,

15 Propriedades Físicas Por serem capazes de formar ligações de hidrogênio 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. 15

16 Propriedades Físicas As temperaturas de ebulição dos ácidos carboxílicos alifáticos elevam-se com o aumento do n o de átomos de C e as respectivas solubilidades diminuem. Fonte: BARBOSA,

17 Acidez de Ácidos Carboxílicos Ionizam-se parcialmente em água. Reagem rapidamente com soluções aquosas de hidróxido de sódio e bicarbonato de sódio, formando sais de ácidos carboxílicos. Fonte: BARBOSA,

18 Acidez de Ácidos Carboxílicos Os ácidos carboxílicos são ácidos fracos. Fonte: BARBOSA,

19 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, K a : [H ]x[a ] K a [HA] K a é a constante de ionização do ácido. O seu valor é dependente da temperatura. 19

20 Exemplo: Numa solução aquosa de ácido acético, CH 3 COOH, um ácido fraco, temos: CH 3 COOH(aq) H + (aq) + CH 3 COO - (aq) Para a ionização do CH 3 COOH é válida a seguinte expressão para o cálculo de K a : K a [H ]x[ch3coo [CH COOH] 3 ] K a (CH 3 COOH) = 1,75x10-5, a 25 o C 20

21 IONIZAÇÃO DE ÁCIDOS FRACOS Quanto menor o valor de K a, mais fraco é o ácido. pk a = - log K a K a = 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. 21

22 Força do Ácido Aumenta pk a aumenta 22

23 IONIZAÇÃO DOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Exemplo: ionização do ácido etanóico 23

24 Os ácidos carboxílicos simples, RCO 2 H, em que R é um grupo alquila, não diferem muito quanto a força. Exemplo: ácido acético, pk a = 4,74 e ácido propanóico, pk a = 4,89. A acidez dos ácidos carboxílicos é aumentada quando substituintes eletronegativos (Cl, Br, NO 2, etc.) substituem os hidrogênios do grupo alquila. 24

25 Valores de pk a de uma série de ácidos acéticos em que o hidrogênio é substituído sequencialmente por cloro, um elemento mais eletronegativo: Ácido pk a CH 3 CO 2 H, ácido acético 4,74 ClCH 2 CO 2 H, ácido cloroacético 2,85 Acidez Crescente Cl 2 CHCO 2 H, ácido dicloroacético 1,49 Cl 3 CCO 2 H, ácido tricloroacético 0,7 25

26 CLASSE FUNCIONAL ÉSTER Grupo funcional característico desta classe de compostos: Fonte: PERUZZO,

27 CLASSE FUNCIONAL ÉSTER Exemplo: etanoato de etila ou acetato de etila. Fonte: PERUZZO,

28 CLASSE FUNCIONAL ÉSTER Os ésteres são comumente empregados como flavorizantes em balas e doces. Fonte: PERUZZO,

29 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. 29

30 Nome do éster Fórmula Aroma/sabor Butanoato de etila C 3 H 7 - COO - C 2 H 5 Abacaxi Formato de isobutila H - COO - C 4 H 9 Framboesa Formato de etila H - COO - C 2 H 5 Pêssego Butanoato de pentila C 3 H 7 - COO - C 5 H 11 Abricó Acetato de pentila CH 3 - COO - C 5 H 11 Pêra Etanoato de octila CH 3 - COO - C 8 H 17 Laranja Etanoato de benzila CH 3 - COO - CH 2 - C 6 H 5 Gardênia Etanoato de pentila CH 3 - COO - C 5 H 11 Banana Heptanoato de etila C 6 H 13 - COO - C 2 H 5 Vinho Etanoato de etila CH 3 - COO - C 2 H 5 Maçã Nonilato de etila C 8 H 17 - COO - C 2 H 5 Rosa Antranilato de metila H 2 N - C 4 H 6 - COO - CH 3 Jasmim Caprilato de etila C 5 H 11 - COO - C 2 H 5 Pinha Acetato de etila CH 3 - COO - C 2 H 5 Menta Butanoato de butila C 3 H 7 - COO - C 4 H 9 Damasco Etanoato de isobutila CH 3 - COO -C 4 H 9 Morango 30

31 CLASSE FUNCIONAL ÉSTER Triestearina, C 57 H 110 O 6 31

32 CLASSE FUNCIONAL ÉSTER Nomenclatura: Fonte: PERUZZO,

33 CLASSE FUNCIONAL ÉSTER Nomenclatura: Fonte: PERUZZO,

34 ÉSTERES Preparação:

35 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.

36 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.

37 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,

38 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,

39 Sabões Quando o sabão é colocado em contato com a água, forma-se uma dispersão coloidal constituída por agregados denominados micelas. Fonte: BARBOSA,

40 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. 40

41 Sabões A superfície interna da micela é pouco polar e dissolve gorduras e outros compostos pouco polares. Já a superfície externa é muito polar, o que possibilita a solubilização do sabão em meio aquoso. Fonte: BARBOSA,

42 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. 42

43 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. 43

44 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,

45 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.

46 ÉSTERES Reação de Transesterificação 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.

47 Reação de Transesterificação (Produção de Biodiesel)

48 Reação de Transesterificação (Produção de Biodiesel)

49 Referências BARBOSA, L. C. de. Introdução à Química Orgânica. São Paulo:Prentice Hall, p. PERUZZO, F. M.; CANTO, E. L. do. Química na Abordagem do Cotidiano. 4. ed. São Paulo:Moderna, v. 3, Química Orgânica. UCKO, A. D. Química para as Ciências da Saúde: uma introdução à química geral, orgânica e biológica. São Paulo:Manole, p. 49