11.4: La reactividad relativa de los derivados de ácido carboxílico

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En los derivados de ácido carboxílico, la carga positiva parcial sobre el carbono carbonilo se estabiliza por donación de electrones a partir de electrones no ligantes en el heteroátomo adyacente, lo que tiene el efecto de disminuir la electrofilicidad.

El piar solitario en el grupo acilo X hace que el carbono carbonilo sea menos electropositivo.

Entre los derivados de ácido carboxílico, los grupos carboxilato son los menos reactivos hacia la sustitución de acilo nucleofílico, seguidos de amidas, luego ésteres carboxílicos y ácidos carboxílicos, tioésteres y finalmente fosfatos de acilo, que son los más reactivos entre los grupos acilo biológicamente relevantes. Los anhidridos de ácido y cloruros de ácido son reactivos de laboratorio que son análogos a los tioésteres y acilfosfatos, en el sentido de que también son derivados de ácido carboxílico altamente reactivos. La sección 11.8 cerca del final de estos capítulos incluye información sobre la química de estos dos reactivos.

Reactividad relativa de derivados de ácido carboxílico:

De menor reacción a más reactivo el orden es: carboxilato, luego amida, ácido carboxílico es lo mismo que éster, luego tioéster, acil-AMP, anhídrido de ácido y cloruro de ácido son todos los más reactivos.

La tendencia de reactividad de los derivados de ácido carboxílico se puede entender evaluando la basicidad del grupo saliente (grupo acilo X); recuerde de la sección 8.4 que las bases más débiles son mejores grupos salientes. Un tioéster es más reactivo que un éster, por ejemplo, porque un tiolato (RS-) es una base más débil y mejor grupo saliente que un alcóxido (\(RO\)-). Recordemos del capítulo 7 que el\(pK_a\) de un tiol es aproximadamente 10, mientras que el\(pK_a\) de un alcohol es 15 o superior: un ácido conjugado más fuerte significa una base conjugada más débil.

En general, si el nucleófilo entrante es una base más débil que el grupo 'acil X' que ya está ahí, también será el mejor grupo saliente, y así el primer paso nucleofílico simplemente se revertirá y recuperaremos los materiales de partida:

En general, las reacciones de sustitución de acilo convierten los derivados de ácido carboxílico de mayor energía en derivados de menor energía. Los tioésteres, por ejemplo, a menudo se convierten directamente en ésteres carboxílicos en reacciones bioquímicas, pero no al revés. Para ir 'cuesta arriba' - de un carboxilato a un tioéster, por ejemplo, requiere el 'acoplamiento' de la reacción cuesta arriba a una reacción energéticamente favorable. Veremos cómo funciona esto en la siguiente sección.