Risposte Capitolo 13 – Acidi carbossilici e derivati
13.1
Il gruppo carbossilico consiste di due gruppi molto polari, il carbonile e l’ossidrile. Gli acidi
carbossilici sono quindi molecole molto polari e possono formare legami idrogeno l’una con
l’altra. Anche le aldeidi sono molecole polari, ma non possono formare legami idrogeno. Gli
acidi carbossilici possiedono quindi punti di ebollizione più alti delle aldeidi caratterizzate
da uguale lunghezza della catena carboniosa. Gli alcoli possiedono un solo gruppo
funzionale polare, l’ossidrile alcolico. Come risultato delle interazioni di legame idrogeno,
mediate dai gruppi funzionali di acidi carbossilici e alcoli, gli acidi carbossilici bollono a
temperature più elevate degli alcoli a massa molecolare confrontabile.
13.2
Gli acidi carbossilici sono acidi deboli perché non si dissociano completamente in acqua.
13.3
a. Acido pentanoico
b. 2-Pentanolo
13.4
a. Acido eptanoico
b. 1-Propanolo
c. Acido pentanoico
d. Acido butanoico
13.5
a. Esanoato di sodio
b. 1-Ottanolo
c. Propanoato di metile
d. Etere dietilico
e. Acido etanoico
13.6
Gli acidi carbossilici a più basso peso molecolare sono solubili in acqua. Possiedono un
caratteristico sapore acido e aromi non piacevoli.
13.7
Gli acidi grassi, acidi carbossilici a lunga catena di atomi di carbonio, sono componenti delle
membrane biologiche e dei trigliceridi, la maggior forma di deposito di lipidi nel corpo
umano. Essi vengono ossidati nelle reazioni metaboliche che producono ATP per le
necessità del corpo.
13.8
a.
b.
c.
13.10
a. Nome IUPAC: acido metanoico
Nome comune: acido formico
b. Nome IUPAC: acido 3-metilbutanoico
Nome comune: β-metilbutirrico
c. Nome IUPAC: acido ciclopentancarbossilico
Nome comune: acido ciclovalerico
13.12
a.
b.
c.
d.
13.13
a. Nome IUPAC: acido 2-idrossipropanoico
Nome comune: acido α-idrossipropanoico
b. Nome IUPAC: acido 3-idrossibutanoico
Nome comune: acido β-idrossibutirrico
c. Nome IUPAC: acido 4,4-dimethylpentanoico
Nome comune: acido γ,γ-dimetilvalerico
d. Nome IUPAC: acido 3,3-dicloropentanoico
Nome comune: acido β,β-diclorovalerico
13.14
a. Acido β-clorobutirrico
b. Acido α,β-dibromovalerico
c. Acido β,γ-diidrossibutirrico
d. acido δ-bromo-γ-cloro-β-metilcaproico
13.15
a.
b.
c.
d.
Acido α,γ-Dimetilvalerico
Acido α,γ-Diclorobutirrico
Acido β,γ-Dibromovalerico
Acido γ-Idrossicaproico
13.17 Le seguenti reazioni mostrano l’ossidazione dell’etanolo a etanale e la seguente ossidazione
dell’etanale ad acido etanoico:
O
O
[O]
[O]
CH3CH2OH
H3 C
C H
H 3C
C OH
Ethanol
Etanolo
Ethanal
Etanal
Ethanoic
acid
Acido
etanoico
13.18 La seguente equazione generale rappresenta la dissociazione di un acido carbossilico in
Acqua.
13.19 Quando una base forte è aggiunta a un acido carbossilico, avviene una neutralizzazione.
13.20 La seguente reazione generale mostra la neutralizzazione di un acido carbossilico:
O
R
C
O
OH
Acido Carboxylic
carbossilico
acid
+ NaOH
Strong
Base
base forte
R
C
O-Na+ + H2O
Carboxylic
Sale
acid salt
dell’acido
carbossillico
Water
Acqua
13.21 I saponi sono formati da acqua, da una base forte e grassi oppure da oli naturali.
13.22
a.
b.
Nessuna reazione
c.
13.23
a.
[O]
OH
O
b.
O
O
[O]
H
OH
c.
[O]
Nessuna reazione
O
13.24 Etanolo e 1-propanolo possono essere ossidati per produrre acidi carbossilici.
a. Etanolo è inizialmente ossidato a etanale, che subisce un’ulteriore ossidazione per
produrre acido etanoico.
b. 2-Propanolo è ossidato a propanone. Propanone è un chetone e non può quindi essere
ossidato ulteriormente.
c. 1-Propanolo è ossidato a propanale, che subisce un’ulteriore ossidazione ad acido
propanoico.
d. 3-Pentanolo è ossidato a 3-pentanone. Questo è il prodotto finale perché i chetoni non
possono essere ulteriormente ossidati.
13.26 a. CH3CH2COOH + KOH = CH3CH2COO-K+ +H2O
b. CH3CH2CH2COOH + Ba(OH)2 = (CH3CH2CH2COO-)2Ba++ + H2O
c. CH3CH2CH2CH2CH2COOH + KOH = CH3CH2CH2CH2CH2COO-K+ + H2O
d. ArCOOH + NaOH = ArCOO-Na+ + H2O
13.27 a. Propanoato di potassio
b. Butanoato di bario
c. Caproato di potassio
d. Benzoato di sodio
13.28 Gli esteri sono moderatamente polari per la presenza nella loro struttura del gruppo
carbonilico polare.
13.29 Gli esteri bollono a circa la stessa temperatura delle aldeidi e dei chetoni di massa molecolare
simile.
13.30
a.
b.
c.
d.
13.31
a. meta-nitrobenzoato di etile
O
C
OCH2 CH3
O 2N
b. acetato di isopropile
O
CH3
CH3 C O CHCH3
c.
butirrato di metile
O
CH3CH2CH2
C O CH3
13.32 a. Etanoato di etile
b. Propanoato di metile
c. 3-Metilbutanoato di metile
d. Ciclopentil benzoato
13.33 a. Cicloesancarbossilato di propile
b. Benzoato di metile
c. 4,5-dibromopentanoato di etile
13.34 a. Butanoato di propile (butirrato di propile)
b. Butanoato di etile (butirrato di etile)
c. Etanoato di propile (acetato di propile)
d. Propanoato di butile (propionato di butile)
13.35 La seguente reazione mostra la reazione generale per la preparazione di un estere:
Acido carbossilico
Alcol
Estere
Acqua
13.36 La sintesi di un estere è una reazione di disidratazione perché nel corso della preparazione
viene eliminata una molecola di acqua.
13.37 La seguente equazione mostra la reazione generale per l’idrolisi di un estere catalizzata da un
Acido:
Estere
Acqua
Acido carbossilico
Alcol
13.38 La seguente equazione mostra la reazione generale per l’idrolisi di un estere catalizzata da
una base:
NaOH, calore
O
O
NaOH, heat
R
C
Ester
Estere
OR + H2O
Water
Acqua
R
O-Na+ + R-OH
Alcol
Alcohol
Carboxylic
C
Sale dell’acido
acid salt
carbossillico
13.39 La reazione di idrolisi è la rottura di un legame per aggiunta di una molecola di acqua.
13.40 In condizioni basiche si forma il sale dell’acido carbossilico perché l’acido non può esistere. L’acido
è immediatamente neutralizzato dalla base forte con la formazione del sale dell’acido carbossilico,
che ha il catione della base.
13.41
a.
b.
c.
d.
13.42
a. Il metanoato di isobutile è preparato dalla reazione dell’alcol isobutilico (nome IUPAC 2-metil-1propanolo) e acido metanoico.
Alcol isobutilico
Acido metanoico
Metanoato di isobutile
L’alcol isobutilico è un reagente permesso, mentre l’acido metanoico non lo è. Tuttavia può essere
facilmente preparato dall’ossidazione dell’alcol corrispondente metanolo:
Metanolo
Metanale
Acido metanoico
b. Il butanoato di pentile è preparato dalla reazione del pentanolo e dell’acido butanoico.
Pentanolo
Acido butanoico
Butanoato di pentile
Il pentanolo è un reagente permesso, mentre l’acido butanoico non lo è. Tuttavia può essere facilmente
preparato dall’ossidazione dell’alcol corrispondente, 1-butanolo:
Butanolo
Butanale
Acido butanoico
13.43
a. Il butanoato di metile è preparato dalla reazione del metanolo con l’acido butanoico.
CH3OH + CH3CH2CH2COOH →
Metanolo
Acido butanoico
O
║
CH3CH2CH2COCH3
Butanoato di metile
Il metanolo è un reagente permesso, mentre l’acido butanoico non lo è. Tuttavia può essere
facilmente preparato dalla ossidazione dell’alcol corrispondente, 1-butanolo:
[O]
[O]
CH3CH2CH2CH2OH → CH3CH2CH2CHO → CH3CH2CH2COOH
Butanolo
Butanale
Acido butanoico
b. L’etanoato di ottile è preparato dalla reazione dell’ottanolo con acido etanoico.
CH3(CH2)6CH2OH + CH3COOH →
Ottanolo
Acido etanoico
O
║
CH3COCH2(CH2)6CH3
Etanoato di ottile
L’ottanolo è un reagente permesso mentre l’acido etanoico non lo è. Tuttavia può essere facilmente
preparato dall’ossidazione del suo alcol corrispondente, il metanolo:
[O]
[O]
CH3CH2OH → CH3CHO → CH3COOH
Etanolo
Etanale
Acido etanoico
13.44
La saponificazione è una reazione nella quale si produce il sapone. Più in generale, consiste
nell’idrolisi di un estere in presenza di una base. La seguente reazione mostra l’idrolisi di un estere
catalizzata da una base:
13.45 Il prodotto della seconda reazione è l’acido esanoico:
O
CH3CH2 CH2 CH2 CH2 C O H
13.47
O
C
O
OH
+
CH 3
C
O
O
C
CH 3
OH
Salicylic
acid
Acido
salicilico
O
C
C
OH
OCH3
O
Acetylsalicylic
Anidride
acetica acid
Acido acetilsalicilico
13.48
a.
Propanoato di propile
Acido propanoico
1-propanolo
b.
Acido metanoico
Metanoato di butile
1-butanolo
c.
Acido metanoico
Metanoato di etile
Etanolo
d.
Pentanoato di metile
Acido pentanoico
Metanolo
13.49
a.
O
O
NaOH, heat
H
C
OCH2CH2CH2CH2CH3
Metanoato
di pentile
Pentyl
methanoate
b.
H
C
O- Na+
Sodium methanoate
Metanoato
di sodio
+ CH3CH2CH2CH2CH2OH
1-Pentanol
1.Pentanolo
O
O
CH3CH2
C
OCH2CH2CH2CH2CH2CH3
NaOH, heat
CH3CH2
O- Na+
C
Sodium propanoate
Hexyl propanoate
+
CH3CH2CH2CH2CH2CH2OH
1-Hexanol
Propanoato di sodio
1-Esanolo
Propanoato di esile
c.
O
CH3CH2CH2CH2
O
NaOH, heat
C
OCH2CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH2
C
O- Na+
Sodiumdi
hexanoate
Esanoato
sodio
Butyl
hexanoate
Esanoato
di butile
+
CH3CH2CH2CH2OH
1-Butanol
1-Butanolo
d.
H3 C
O- Na+
O
NaOH, heat
+ CH3OH
C
C
O
Methyl benzoate
Benzoato
di metile
O
Benzoato
sodio
Sodium di
benzoate
Metanolo
Methanol
13.50 I cloruri degli acidi sono nocivi, irritanti, leggermente polari e hanno punti di ebollizione
simili alle aldeidi e ai chetoni di massa molecolare confrontabile. Inoltre non possono essere sciolti
in acqua perché reagiscono violentemente con essa.
13.51 La seguente equazione rappresenta la reazione di formazione del cloruro di un acido:
O
R
C
inorganic
Acido
inorganico
acid
contenente
chloride cloro
R
OH
Carboxylic
Acido
acid
carbossilico
O
C
Prodotti inorganici
products
Cl + inorganic
Acid dell’acido
Cloruro
Chloride
13.52 Le anidridi hanno punti di ebollizione più alti degli acidi carbossilici di massa molecolare
confrontabile. Esse sono anche meno solubili in acqua e spesso reagiscono con essa.
13.53
La seguente reazione rappresenta la reazione di formazione di un’anidride:
O
R
C
Acid
Cloruro dell’acido
Chloride
O
Cl + R
C
O
O-
IoneCarboxylate
carbossilato
ion
13.54
a.
b.
13.55
a. anidride valerica
O
O
CH3(CH2)3 C O C (CH2)3CH3
R
C
O
O
C
Acid anhydride
Anidride
R
b. Cloruro di benzoile
O
C
Cl
13.56
a.
b.
c.
13.57
a.
O
H2
C
H3 C
H2
C
H2
C
C
H2
C
H2
H2
C
H2
C
H2
C
C
H2
O
C
C
H2
Cl
Cl
b.
O
H3 C
C
H2
C
H2
O
C
C
H2
Cl
Cl
c.
O
O
C
H3C
Cl
Cl
13.56 La seguente equazione rappresenta la sintesi dell’anidride metanoica:
Anione metanoato
Cloruro dell’acido
Metanoico
Anidride metanoica
13.57 La seguente equazione rappresenta la sintesi dell’anidride ottanoica:
O
CH3(CH2)6
C
O
Cl + CH3(CH2)6
Octanoyl
Cloruro
di
Chloride
ottanoile
O-
Octanoate
Ione
ottanoato
ion
O
CH3(CH2)6
C
C
O
O
C
(CH2)6CH3
Anidride
ottanoica
Octanoic
anhydride
13.58
a.
b.
c.
13.59
a.
Anidride butanoica
Propanolo
O
CH3CH2CH2OH
+ CH3(CH2)2
C
O
O
C
(CH 2)2CH3
O
CH 3(CH2)2
C
O
OCH2 CH2 CH3 + CH3(CH2)2
Butanoato di propile
C
Acido butanoico
OH
b.
O
CH3CH2CH2OH
+ CH3(CH2)3
Anidride pentanoica
O
C O C
Propanolo
(CH2)3CH3
O
CH 3(CH2)3
C
O
OCH2 CH2 CH3 + CH3(CH2)3
C
OH
Acido pentanoico
Pentanoato di propile
c.
O
H
C
O
O
C
Anidride metanoica
H + CH3 CH2CH2OH
Propanolo
O
H
C
O
OH
Metanoato di propile
13.60
a. Monoestere
+
H
C
OCH2 CH2 CH3
Acido metanoico
b. Diestere
c. Triestere
13.61 Un legame fosfoanidridico si forma nella reazione fra due gruppi fosfato. I gruppi fosfato si
legano e una molecola di acqua è persa. Una fosfoanidride è rappresentata sotto:
O
HO
P
OH
O
O
P
OH
OH
13.62 ATP è la molecola utilizzata per conservare l’energia rilasciata nelle reazioni metaboliche.
L’energia è conservata nel legame fosfoanidridico fra due gruppi fosfato. L’energia viene rilasciata
quando il legame è idrolizzato. Una parte dell’energia può essere trasferita a un’altra molecola se il
gruppo fosfato passa dall’ATP all’altra molecola.
13.63
a.
β-D-Ribosio
Acido fosforico
β-D-Ribose
Phosphoric acid
CH2OH
OH
O
O
+
H
H
HO
H
H
P
OH
OH
OH
OH
O
HO
P
O
CH 2
OH
O
OH
+ H2 O
H
H
H
H
OH
OH
β-D-Ribose-5-phosphate
β-D-Ribosio-5-fosfato
b.
O
CH3 OH + HO
O
P
OH
CH3
O
OH + H2 O
P
OH
OH
c.
NH 2
N
O
O
P
N
O
O
P
OH
O
CH2
OH
H
N
O
H
H
OH
N
O
+
HO
H
P
OH
OH
Adenosine diphosphate
Phosphoric acid
NH
N
O
HO
P
OH
O
O
OH
2
N
O
P
O
OH
P
O
CH2
OH
H
N
O
H
H
OH
OH
N
+ H2O
H
Adenosine-5'- triphosphate
Adenosindifosfato
Acido fosforico
Adenosin-5’-trifosfato
13.64
Il simbolo identifica un legame a elevata energia.
13.65 La formazione di tioesteri costituisce una parte importante degli schemi metabolici in cui
sono coinvolti i carboidrati e gli acidi grassi. Assume il significato di “attivare” gruppi acilici per le
seguenti reazioni di degradazione. Il tioestere acetil-CoA è il prodotto della reazione fra il gruppo
tiolico del coenzima A e un gruppo acetile (derivato dall’acido acetico). L’acetil-CoA trasferisce un
gruppo acetile prodotto inizialmente nella demolizione dei carboidrati o degli acidi grassi a un
intermedio del ciclo dell’acido citrico (ciclo di Krebs). Nel ciclo di Krebs il gruppo acetile è
completamente ossidato a CO2 e gli elettroni prodotti nelle reazioni di ossidazione sono utilizzati
per generare elevate quantità di ATP.
13.66
13.67
Tioestere dell’acido stearico e coenzima A
NH2
N
CH3(CH2)16
O
H
H
C S
C
C
H
H
H
N
O
H
H
O
H
C
C
H
C N
CH3H
C
C
C
H
H
O
N
C O P O P O
OH CH3H
O-
N
O
O-
O
H
O
H
H
O
H
OH
P
O-
O-
N
