Acilación: Procesos y agentes

Un remedio tan antiguo como el tiempo (casi)

Cuando tienes dolor de cabeza, ¿cuál es tu píldora del botiquín? Aunque tenemos muchas opciones disponibles para ayudar a tratar el dolor leve a moderado a corto plazo, muchas personas eligen la aspirina como remedio. Lo que la mayoría de la gente no sabe es que las civilizaciones antiguas han estado usando plantas ricas en compuestos similares a la aspirina que se remontan al año 400 a. C. ¡Ese es un remedio que ha resistido la prueba del tiempo!

La aspirina en sí es en realidad una versión acilada de un compuesto conocido como ácido salicílico. Por tanto, el verdadero nombre de la aspirina es ácido acetilsalicílico. Bastante simple, ¿verdad? Me temo que no. ¿Qué significa “acilado”? ¿Como funciona? Eso es exactamente lo que vamos a discutir hoy: el proceso conocido como acilación. Comenzaremos con una definición, pasaremos a hablar sobre algunos reactivos acilantes comunes y luego discutiremos algunas reacciones de acilación comunes en química orgánica.

¿Qué es la acilación?

Obviamente, lo primero que debemos aclarar es qué es realmente la acilación. La acilación es una reacción orgánica que implica la adición de un grupo acilo a un sustrato orgánico. Muy bien, pero ¿qué es un grupo acilo? Un grupo acilo es un carbono doble unido a un oxígeno y también a un -CH 3 . Hay varios agentes acilantes diferentes disponibles para que los use un químico orgánico, pero observe que en la siguiente reacción, el agente acilante está etiquetado y cómo el producto final tiene el grupo acilo unido al sustrato. Esa es la forma general de cualquier acilación: sustrato orgánico + agente acilante = sustrato orgánico acilado.

Reacción de acilación general

Reactivos acilantes comunes

Como mencionamos antes, hay varios agentes acilantes (reactivos que suministran el grupo acilo) disponibles para que uno los use, pero hablemos de algunos aquí. Un reactivo común se llama cloruro de acilo. Un cloruro de acilo es cuando un ácido carboxílico se convierte en un cloruro de ácido (que es lo mismo que el cloruro de acilo) por la acción del cloruro de tionilo SOCl 2 . Debido a la naturaleza electronegativa tanto del cloro como del oxígeno, un cloruro de acilo es extremadamente reactivo y un gran agente acilante.

Formación de un cloruro de acilo

Otro reactivo muy común que se usa para suministrar un grupo acilo es el anhídrido acético. El grupo carbonilo (carbono de doble enlace carbono-oxígeno) es muy reactivo y está listo para donar un grupo acilo debido a la naturaleza de la funcionalidad anhídrido.

Anhídrido acético como agente acilante

Reacciones de acilación comunes

Acilación de amoniaco y aminas

Tanto el amoníaco como las aminas primarias (aminas orgánicas) reaccionan con cloruros de acilo o anhídrido acético para dar grupos funcionales llamados amidas. Las amidas son bloques de construcción útiles en los campos de los materiales y productos farmacéuticos, por lo que esta reacción es de gran importancia.

Acilación de amoniaco y aminas primarias

Acilación de agua y alcoholes

El agua y los alcoholes orgánicos reaccionan con cloruros de acilo y anhídridos acéticos de manera muy similar al amoníaco y las aminas; la única diferencia es que los productos son ácidos carboxílicos si reaccionan con agua o ésteres si reaccionan con alcoholes. Los ésteres encuentran una aplicación sustancial en las industrias de la cosmética y la perfumería.

Acilación de alcoholes orgánicos y agua.

Mecanismo de reacción de acilación

Echemos un vistazo a cómo funciona realmente la acilación a nivel molecular examinando el mecanismo de reacción. Para hacer esto, usaremos la reacción del agua con anhídrido acético, pero debes darte cuenta de que el mecanismo es el mismo para los alcoholes y las aminas también.

En el primer paso de la reacción, una molécula de agua actúa como nucleófilo (donante de electrones) y ataca el carbono carbonilo (electrófilo, aceptor de electrones) del anhídrido acético. Observe cómo también debemos romper el doble enlace carbono-oxígeno cuando esto sucede. El carbono carbonilo está muy listo para reaccionar debido a la naturaleza electronegativa de los átomos de oxígeno unidos a él.

Primer paso mecanicista: reacción del agua con anhídrido acético

En el segundo paso, necesitamos romper un grupo acetato (el grupo saliente) y volver a formar el doble enlace carbono-oxígeno con el que comenzamos. Observe los cargos formales de los que hacemos un seguimiento aquí.

Segundo paso mecanicista: hojas de acetato para volver a formar el doble enlace carbono-oxígeno

En el paso final de la reacción, otra molécula de agua actúa como base para extraer un átomo de hidrógeno y formar nuestro ácido carboxílico neutro.

Paso mecanicista final: el agua actúa como base para dar ácido carboxílico neutro

Resumen de la lección

En esta lección, aprendimos que la acilación es una reacción orgánica que implica agregar un grupo acilo a un sustrato orgánico. Un grupo acilo es un carbono unido por doble enlace a un oxígeno y también un grupo -CH 3 grupo.

Los agentes acilantes (reactivos que suministran un grupo acilo) incluyen:

• Anhídrido acético
• Cloruros de acilo (derivados de ácidos carboxílicos)

En las reacciones de acilación, cuando se utilizan amoniaco y aminas orgánicas, los productos son siempre amidas. Si se usa agua, se forma un ácido carboxílico. Si se utiliza un alcohol orgánico, el producto formado es un éster.