Reacción de Kolbe (Kolbe–Schmitt): mecanismo, ruta a la aspirina y preguntas JEE/NEET
Respuesta corta: el fenóxido de sodio calentado con CO2 (unos 125 °C, 4–7 atm) y después acidificado da ácido salicílico. El carbono orto del fenóxido ataca al CO2, la dienona se tautomeriza de nuevo a un anillo aromático y el ácido protona el carboxilato y el fenóxido.
¿Qué es la reacción de Kolbe: del fenol al ácido salicílico?
En los libros de texto de la India esta reacción suele llamarse reacción de Kolbe; en otros lugares se conoce como reacción de Kolbe–Schmitt. Es la ruta industrial al ácido salicílico y, por tanto, a la aspirina.
La plantilla muestra los tres pasos con flechas curvas. Ábrela en MolDraw para probar con fenóxido de potasio o con un fenol sustituido.
La reacción de un vistazo
| Sustrato | Fenóxido de sodio (fenol + NaOH) |
|---|---|
| Reactivos | CO2 a presión, ~125 °C (400 K); después H3O+ |
| Electrófilo | Dióxido de carbono (electrófilo débil) |
| Producto | Ácido salicílico (ácido 2-hidroxibenzoico) |
| Uso | Ácido salicílico + anhídrido acético → aspirina |
Mecanismo paso a paso
- El fenóxido ataca al CO2. El oxígeno negativo cede densidad electrónica al anillo y el carbono orto ataca al carbono del CO2; un enlace π C=O se desplaza hacia el oxígeno. Durante un momento el anillo es una ciclohexadienona que lleva un carboxilato.
- Tautomerización. Se elimina el C–H del anillo contiguo al nuevo enlace C–C y sus electrones restauran el anillo aromático, regenerando el fenóxido. Ahora el anillo lleva COO− en orto respecto al O−.
- Tratamiento ácido. El ácido diluido protona el carboxilato y el fenóxido y da ácido salicílico neutro.
Cada paso de la plantilla está comprobado electrón a electrón: las flechas curvas dan exactamente las estructuras dibujadas. Ábrela en MolDraw para seguir las flechas paso a paso.
Ejemplos resueltos
- Fenóxido de sodio → ácido salicílico. Principalmente orto. Se cree que la quelación del Na+ entre el O del fenóxido y el CO2 dirige el ataque al carbono orto.
- Fenóxido de potasio → ácido 4-hidroxibenzoico. Con K+ y a mayor temperatura predomina el producto para.
- Ácido salicílico → aspirina. La acetilación del OH con anhídrido acético (catalizador H2SO4) da ácido acetilsalicílico.
Preguntas de práctica para JEE y NEET
P1. El fenóxido de sodio se calienta con CO2 a 400 K y 4–7 atm y después se acidifica. El producto es:
Mostrar respuesta
Ácido salicílico: carboxilación en orto del fenóxido (reacción de Kolbe).
P2. ¿Por qué se usa fenóxido y no fenol?
Mostrar respuesta
El CO2 es un electrófilo débil; solo el anillo de fenóxido, muy activado, es lo bastante nucleófilo. El O− es un dador de electrones mucho más fuerte que el OH.
P3. El ácido salicílico reacciona con anhídrido acético y da:
Mostrar respuesta
Aspirina: se acetila el OH fenólico.
P4. La electrólisis de acetato de sodio acuoso (electrólisis de Kolbe) da:
Mostrar respuesta
Etano: es otra reacción; los radicales CH3• se acoplan en el ánodo.
Errores comunes
- Confundir la reacción de Kolbe (fenóxido + CO2) con la electrólisis de Kolbe (sales de carboxilato → alcanos).
- Partir de fenol en lugar de fenóxido de sodio.
- Olvidar la acidificación: el producto se forma primero como sal de sodio.
- Dibujar el CO2 atacando al oxígeno en lugar de al carbono orto.
Edita este mecanismo en MolDraw
- Haz clic en Abrir en MolDraw. El editor se abre con la figura completa en el lienzo: la reacción global, cada paso numerado y los puntos clave.
- Todo son estructuras normales. Cambia un sustituyente, cambia el color de los átomos o mueve una flecha, y las flechas siguen unidas a sus átomos.
- Descárgala como PNG, SVG o PDF, o cópiala en tus apuntes o diapositivas.
- La misma figura está en el editor en Templates → Schemes → Name reactions.
Preguntas y respuestas
¿Qué diferencia hay entre la reacción de Kolbe y la de Kolbe–Schmitt?
Son la misma carboxilación del fenóxido; Schmitt introdujo las condiciones de presión. La electrólisis de Kolbe es una reacción distinta.
¿Por qué se necesita alta presión?
El CO₂ es un gas y un electrófilo débil; la presión aumenta su concentración en la mezcla de reacción.
¿Para qué se usa el ácido salicílico?
Para fabricar aspirina y salicilato de metilo (aceite de gaulteria), y en productos para el cuidado de la piel.