ÁCIDOS E BASES

Prof. Dr. Jardes Figuerêdo

ÁCIDO ACETIL SALICÍLICO

• A maior parte dos fármacos são ácidos ou bases fracas.

Felix Hoffmann - 1897

Prof. Sidney Lima

"Uma mistura preparada com 50 partes deácido salicílico e 75 partes de anidrido acético éaquecida por cerca de 2 horas a cerca de 500 oCnum balão de refluxo. Um líquido claro é obtidodo qual, quando resfriado, é extraído uma massacristalina, que é o ácido acetilsalicílico. Oexcesso deanidrido acético é extraído por pressãoe o ác. acetilsalicílico é recristalizado emclorofórmio seco."

Prof. Sidney Lima

Conceitos

Svant ArrheniusÁcidos fornecem H+ em soluçãoBases fornecem OH- (H2O)

Johannes N. Bronsted e Thomas M. Lowry (1923)Ácidos doam prótonsBases aceitam prótons

H2SO4 + H2O H3O+ + HSO4-

ácido base ác. conj. base conj.

Conceitos

Gilbert Newton Lewis Ácidos: aceitam par de elétronsBases: doam o par de elétrons para

compartilhar

Me3CN BF3 Me3N+BF3-

Força ácida

Constante de Equilíbrio:

[H2O] não varia, está incorporada em Ka.

Conversão de Ka para pKa:

Menor pKa, maior acidez

H2O + HA H3O+ + A-

[ ][ ][ ]HA

AOHKa

−+

≈ 3

KapKa log−=

Efeito nivelador da água

Ácidos muito fracos: pka > 16A concentração de H3O+ produzida é

menor que a autólise da água:

H2O + H2O H3O+ + OH-

Efeito nivelador da água

Ácidos muito fortes: pka muito baixoDissociam-se completamente em água;Ex.: HCl, HNO3, HClO4, formam H3O+

Todos parecem ter a mesma força média, este é o efeito nivelador do solvente (H2O), então, para medir a força ácida torna-se necessário uma base mais fraca que a água

Origem da acidez nos compostos orgânicos

Fatores que influenciam:a. A força da ligação H-Ab. A eletronegatividade de Ac. Estabilização de A- em relação a HAd. A natureza do solvente

(a) fator não limitante (b) Justifica:

pka 16

pka 43

≈

≈

Origem da acidez nos compostos orgânicos

(c)

• Diferença de acidez entre álcoois e ác. carboxílicos:• A- não estabilizado em relação a HA ( nos álcoois)• Fenóis: caráter ácido ( devido a estabilidade do A- )

Origem da acidez nos compostos orgânicos

(d) Natureza do solvente• H20 solvente ionizante

• separa o par iônico, diminui a energia eletrostática entre os íons

• Alta capacidade de solvatar íons: maior a estabilidade desses íons.

→= 80ε

Ácidos alifáticos simples

Ka está relacionado com :e ainda

Em (I) Em (II)

Ácidos alifáticos simples A diferença está na entropia, com a solvatação

diferencial dos ânions. Há também influência de fatores estereoquímicos

para acidez dos ácidos não substituídos, com a tendência da diminuição da força ácida com o aumento da cadeia.

Ácidos carboxílicos insaturados:

Ácidos alifáticos substituídos

KJG 3,1=∆ KJG 2,27=∆

Ácidos alifáticos substituídos Efeito indutivo

Outros retiradores de elétrons:

Substituintes retiradores ou doadores de elétrons

Substituintes retiradores de elétrons:

Substituintes doadores de elétrons:

Fenóis

C6H5OH 9,95

o-O2NC6H4OH 7,2m-O2NC6H4OH 8,35p-O2NC6H4OH 7,14

pka O

NO O

O

NO O

Fenóis

C6H5OH 9,95

o-MeC6H4OH 10,28m-MeC6H4OH 10,08p-MeC6H4OH 10,19

pka

Ácidos carboxílicos aromáticos

A introdução de um grupo alquilo no núcleo benzênico influi pouco na força ácida:

Porém, grupos retiradores aumentam a força ácida:

C6H5COOH pk = 4,20 C6H11COOH pka = 4,87

C6H5CO2H pka = 4,20m-CH3C6H11CO2H pka = 4,87p-CH3C6H4CO2H pka = 4,34

C6H5CO2H 4,20

o-O2NC6H4CO2H 2,17m-O2NC6H4CO2H 3,45p-O2NC6H4OH 3,433,5-O2NC6H4OH 2,83

pka

Ácidos carboxílicos aromáticos

Grupo retiradores por induçãopKa de XC6H4COOH

Os ácidos substituídos em orto, comportamento anômalo. O

H

CO

O H

- H+ OH

CO-

O

Bases: pKb, pKBH+ e pKa A força da base, em água:

[H2O] está incorporado em Kb, porque está em excesso e sua concentração não varia significa-tivamente.

B + H2O B+H + OH-

[ ][ ][ ]B

OHBHK b

−+

=

Bases: pKb, pKBH+ e pKa Comum: usar força da base com pka.

Ka = força ácida do ácido conjugado, BH+ da base, B

Mais forte BH+, mais fraca a base, B:

Assim, a posição de equilíbrio é determinada por dH; dS é negligenciável; as entalpias de solvatação tendem a anular-se.

BH+ + H2O B + H3O+

[ ][ ][ ]+

+

=BH

OHBKa 3:

NH4+ + H2O NH3 + H3O+

KJH 9,51=∆ KJS 9,2−=∆ KJST 8,0−=∆

Bases alifáticas

• Em clorobenzeno:BuNH2 < Bu2NH < Bu3N

NH39,25

CH3NH210,64

NHCH3

CH3

10,77

NH3C

H3CH3C

9,80

EtNH2

10,67NH

Et

Et10,93

NEt

EtEt

10,88

R2NH

H

OH2

OH2> R3N OH2

Bases alifáticas Grupos eletroretiradores: diminuem a basicidade Grupos eletrodoadores: aumentam a basicidade

Guanidina

R NH2

base

R CO

NH2

bases muito fracas(~neutras)

O

O

NHOH-

NH

O

O

podem formar sais demetais alcalinos

CHN NH2

NH2

CHN NH2

NH2

CHN NH2

NH2

CHN NH2

NH2

CH2N NH2

NH2

CH2N NH2

NH2

melécula neutraH+

cátion

Bases aromáticas

A anilina protonada:

• Não há interação do par de e- com o anel• A anilina é estabilizada em relação ao cátion

NH2 NH2 NH2 NH2

NH3 pka = 9,25MeNH2 pka = 10,67C6H5NH2 pka = 4,62

pka = 4,62

Bases aromáticas

Radicais alquila

Efeito indutivo pequeno e está sendo modificado por efeito estereoquímico e de solvatação.

62,4256 NHHC

40,456 NHMeHC

38,4256 NMeHC

00,567,4

38,4246

−−−

pmo

NHHMeC

Bases aromáticas

Substituintes OH e OMe:

PhNH2 HOC6H4NH2 MeOC6H4NH2

4,62 o - 4,72m - 4,17p - 5,50

o - 4,45m - 4,20p - 5,29

NH2

OMe

NH2

OMe

NO2O2N

NO2

NMe Me

40.000x

>NO2O2N

NO2

NH H

NN

N

NH H

O

O O

O

O-O

NN

N

NH H

O

O O

O

O--O

Bases Heterocíclicas

Ordem de basicidade: < <

N sp2

pka = 5,04

maior caráter s, mais atraído pelo núcleo

NRC ≡ NHC 56 CR3

Nsp3

pka = 10,85 próximo de Et3N pka = 10,88

Bases Heterocíclicas

N

H

exibe caráter aromático

pka = 0,4 base muito fraca

N

H

N

N

H

pirrolidina pka = 11,27 semelhante a dietilamina pka = 10,93