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Reactividad

Los haluros de ácido son los más reactivos de los derivados de ácidos carboxílicos porque la contribución de la forma resonante con carga sobre el grupo L (halógeno) es despreciable.

Formas resonantes de un haluro de ácido
Reactividad de los haluros de ácido: con agua dan ácidos, con alcoholes ésteres, con aminas amidas, con carboxilatos anhídridos, con cupratos cetonas y con H₂/catalizador o LiAl(OR)₃H aldehídos

El mecanismo es el habitual de adición-eliminación.

Mecanismo de adición-eliminación de un nucleófilo a un haluro de ácido: intermedio tetraédrico y pérdida de HX

La versatilidad de la función cloruro de acilo es enorme y permite su transformación en otros grupos funcionales muy importantes.

Muchos de ellos los conocerás por primera vez...

Hidrólisis y alcohólisis

Los haluros de acilo se convierten en ácidos carboxílicos con el mero contacto con humedad. Por tanto, hay que almacenarlos en atmósfera seca e inerte (nitrógeno o argón seco)

Con alcoholes producen ésteres. La reacción requiere de manera imprescindible una base para capturar el HCl que se desprende.

Acetilación selectiva del OH de un hidroxiácido con cloruro de acetilo en piridina; se forma cloruro de piridinio

El fosgeno es como un haluro de acilo «doble» del ácido fórmico, que puede reaccionar con un exceso de alcohol para dar carbonatos o, si reacciona con un equivalente de alcohol, todavía tiene otro cloruro que puede reaccionar con aminas y dar lugar a carbamatos.

El fosgeno con alcohol en exceso da carbonatos, y con un equivalente de alcohol da cloroformiatos, que con aminas dan carbamatos, grupos protectores de aminas

Aminas

El amoníaco y las aminas primarias o secundarias (¡no terciarias!) conducen a amidas. La propia amina en exceso se encarga de capturar el HCl desprendido.

El cloruro de benzoilo con amoniaco en exceso da benzamida y cloruro de amonio
El cloruro de benzoilo con dimetilamina en exceso da N,N-dimetilbenzamida

Los isocianatos (R-N=C=O) contienen un grupo funcional relacionado con los derivados de ácidos carboxílicos, que pueden prepararse a partir de fosgeno y aminas primarias, pasando por un compuesto intermedio que posee el grupo Cl-C=O.

El fosgeno con anilina da un cloruro de carbamoilo que pierde HCl y forma isocianato de fenilo

Organometálicos

Los reactivos organometálicos covalentes y relativamente poco reactivos dan lugar a cetonas. Un excelente ejemplo son los alquilcupratos de litio.

El cloruro de benzoilo con un cuprato de diisopropenilo da una cetona α,β-insaturada

Recuerda los alquilcupratos de litio en el contexto de la adición conjugada a carbonilos α,β-insaturados (adición de Michael).

¿Te has preguntado por qué no se pueden emplear organolíticos u organomagnésicos (Grignard) para efectuar esta reacción?

Hidruros poco reactivos

Los hidruros «desactivados» son capaces de efectuar el reemplazo formal del halógeno por un hidruro, dando lugar a aldehídos.

El LiAlH₄ con tres equivalentes de terc-butanol da LiAl(t-BuO)₃H, un hidruro muy impedido
Reducción selectiva de un cloruro de ácido a aldehído con LiAl(t-BuO)₃H sin afectar al éster

Muchas funciones resisten estas condiciones suaves de reducción.

¿Te has preguntado por qué no se puede utilizar el LiAlH4 directamente?

Hidrogenación con el catalizador de Lindlar

¿Recuerdas el catalizador de Lindlar? Una superficie de Pd parcialmente «envenenada» con quinolina y otros aditivos. La hidrogenación de cloruros de ácido con este catalizador también conduce a aldehídos.

Compuestos aromáticos (acilación de Friedel-Crafts)

¿Recuerdas que esta reacción evitaba el problema de las transposiciones de carbocationes al introducir una cadena en un anillo aromático? Se obtenían arilcetonas.

Pincha aquí para recordar la reacción de SEAr (acilación de Friedel-Crafts).

Acilación de Friedel-Crafts del benceno con un haluro de ácido o un anhídrido y AlCl₃ para dar una aril cetona

Otras reacciones (Arndt-Eistert y deshidrohalogenación)

Reacción de Arndt-Eistert:
El diazometano es capaz de reaccionar con los cloruros de acilo para dar diazocetonas, especies muy reactivas que por oxidación dan lugar a ésteres.

Homologación de Arndt-Eistert: el cloruro de benzoilo con diazometano da una diazocetona, que con Ag₂O en etanol da fenilacetato de etilo

Pincha aquí para recordar otros usos del diazometano.

El resultado de la reacción es la «inserción» formal de un grupo CH2 entre el grupo carbonilo y el resto R unido inicialmente a él. A esto se le denomina homologación de derivados de ácidos carboxílicos. El mecanismo es muy complejo pero resulta un buen ejercicio de Química Orgánica.

Mecanismo de la síntesis de Arndt-Eistert: formación de la diazocetona, transposición de Wolff a la cetena y adición de agua para dar el ácido homólogo

Las aminas terciarias no pueden dar amidas con los cloruros de acilo pero su elevada basicidad permite «capturar» una molécula de HCl y convertirlos en cetenas (R–CH=C=O).

Para que esta reacción tenga lugar el cloruro de acilo tiene que tener al menos un hidrógeno en α.

El cloruro de fenilacetilo con trietilamina pierde HCl y da fenilcetena