Carboxylic acids and their derivatives
1. Introduction to Carboxylic Acids
O
O
OH
O
Acetylsalicylic acid(Aspirin, a widely used
analgesic)
HO
NH2
O
HO
4-Aminosalicylic acidused in the treatment of tuberculosis
OHO
Isotretinoin(Used in the treatment of acne
2. Nomenclature of Carboxylic acids
X- Monocarboxylic acids
Alkane + oic acid
Cycloalkanecarboxylic acid
2. Nomenclature of Carboxylic acids
O
OH
Pentanedioic acid
O
HO
- Diacids
Alkane + dioic acid
ลงทา้ยดว้ยคาํวา่ -ic acid สว่นใหญจ่ะมาจากภาษาลาตนิหรอืกรกี
Methanoic acid Formic acid
Ethanoic acid Acetic acid
Propanoic acid Propionic acid
Ethanedioic acid Oxalic acid
2-Hydroxypropanoic acid Lactic acid
IUPAC name Common name
การอา่นชือ่สามญั(Common names)
3. Structure and Physical Properties of Carboxylic acids
• ประกอบดว้ยหมู ่carboxyl
• สตูรท ัว่ไป R‐COOH หรอื Ar‐COOH
• จํานวนคารบ์อนนอ้ย จะละลายนํา้ไดด้ ีและการละลายจะลดลงเมือ่จํานวนคารบ์อนเพิม่ข ึน้
COOH CO2H
• มขี ัว้สงู จดุเดอืด จดุหลอมเหลวสงูกวา่ aldehyde และ ketone
HCl CH3COOH CH3CH2OHpKa = -7 pKa = 4.72 pKa = 16
Acidity
Ka = [RCOO-][H+] and pKa = -log Ka [RCOOH]
4. The Acidity of Carboxylic acids
3 2 2 3 2-
3+
33
-3
-
2 3+
Ka = 16
Ka = 4.7
1. Inductive effect
3 2-
< <
2. Resonance effect
CO
O- CO
O-EWG EDG
Electron-withdrawing group stabilizes carboxylate and strengthens acid
Electron-donating groupdestabilized carboxylate and weaken acid
EWG EDG
EDG –NH2, OH, OCH3
EWG –F, Cl, Br, I, NO2’
3.1 Substituent Effects on Acidity
Weaker acid Stronger acid
- จาํนวนหมูด่งึอเิล็กตรอนมาก ความเป็นกรดจะเพิม่มาก
- ผลของinductive ซึง่ข ึน้อยูก่บัระยะทางของหมูด่งึอเิล็กตรอน
3 2
pKa 2.86 4.05 4.52
Stronger Acid Weaker acid
3.2 Substituent Effects in Substituted Benzoic acid
p p
3 2
Weaker acid Stronger acid
4.1 Oxidation of alkylbenzene
4. ปฏกิริยิาการเตรยีมกรดคารบ์อกซลิกิ
4.2 Oxidative cleavage of alkene
4.3 Oxidation of primary alcohol and aldehyde
4.4 Hydrolysis of Nitrile
4.5 Carboxylation of Grignard Reagents
3 2 2 2 3 2 2 2
2
3+
2 23
+
3 2 2 2 2
5.ปฏกิริยิาของกรดคารบ์อกซลิกิ
5.1 Reaction with base
+2
3 2 16 3 2 16+
2
Carboxylate salt มกัจะละลายนํา้
5.2 Nucleophilic Acyl Substitution
- +
- Acid Chloride
- Acid Anhydride
- Ester
2
+
2
3
+ 3
5.3 Reduction Reaction
4
3+
cis3 2 7 2 7 2
2
2
3
3+
p2
2 2
p
3 2 7 2 7
5.3 Decarboxylation Reaction
6. อนพุนัธข์องกรดคารบ์อกซลิกิ (Carboxylic acid derivatives)
Acid chloride
Acid anhydride
Ester
1 2 1 22
6. อนพุนัธข์องกรดคารบ์อกซลิกิ (Carboxylic acid derivatives)
Amide
6.1 ปฏกิริยิาของอนพุนัธก์รดคารบ์อกซลิกิ
Acyl substitution by Nucleophilic Addition-Elimination
6.1 ปฏกิริยิาของอนพุนัธก์รดคารบ์อกซลิกิ
หมูเ่อซลิมคีวามวอ่งไวตอ่ Nu-มากกวา่
หมูเ่อซลิมคีวามวอ่งไวตอ่ Nu-นอ้ยกวา่
6.2 Acid Chlorides
สตูรท ัว่ไป
การอา่นชือ่ ตดั-ic หรอื-oic acid ทิง้ แลว้ลงทา้ยดว้ย -yl chloride หรอื -oyl chloride
6.2 Acid Chlorides
6.3 Acid anhydride
สตูรท ัว่ไป
การอา่นชือ่ อา่นชือ่ทัง้IUPAC หรอื common name แบบกรดคาร์ บอกซลิกิจะตดัคําวา่ acid ทิง้ เตมิคําวา่ anhydride แทน เชน่
- Cyclic anhydride
2
2
o
2
o2
ปฏกิริยิาของ acid anhydrides
6.4 Esters
สตูรท ัว่ไป
การอา่นชือ่ โดยอา่นหมูa่lkylหรอื arylทีม่าจากแอลกอฮอล ์(R group ทีเ่ชือ่มพันธะกบัออกซเิจน) กอ่น ตามดว้ยชือ่ของ คารบ์อกซลิกิ เปลีย่น –ic acid เป็น –ate
เชน่
Cyclic ester เรยีกวา่ lactones
O
O
A five-membered lactone
O
O
A seven-membered lactone
การเตรยีมเอสเทอร์
3 22 4
23 3 2 3
กลไก
Ester from Acid chlorides
6 5 3 2 6 52 3
-
Ester from Acid anhydrides
3 3
3
33 2 33
2 3
sec sec
Hydrolysis of Ester
สตูรท ัว่ไป
1. Acid Catalyzed
Hydrolysis of Ester
กลไก
1. Acid Catalyzed
Hydrolysis of Ester
สตูรท ัว่ไป
2. Base Catalyzed (Saponification)
3 22 2 2 3 3- +
3 2 2
Hydrolysis of Ester
กลไก
2. Base Catalyzed (Saponification)
6.5 Amides
สตูรท ัว่ไป
การอา่นชือ่ ตดัคําวา่-oic acid หรอื –ic acid ออก แลว้เปลีย่นเป็น –amide ถา้อะตอมของไนโตรเจนมaีlkyl group การอา่นจะ
ระบตุําแหน่งดว้ย N- หรอืมaีlkyl group 2 หมู ่ก็จะเป็น N,N-di
เชน่
6.5 Amides
Cyclic amide เรยีกวา่ lactam เชน่
Penicillin
6.5 Amides
การเตรยีม
3
2
2
2
ปฏกิริยิาของ Amides
Hydrolysis of Amides
ปฏกิริยิาของ Amides
Hydrolysis of Amides
