RCF-37-1

Reacciones Generales De Aldehdos Y CetonasErasmo Arteta, Mara Jos Mendoza, Andrs Ortiz

Universidad del AtlnticoIngeniera Qumica

Fecha de entrega: marzo 21 de 2014

ResumenEn el siguiente escrito se dan a conocer los resultados de una experiencia donde demostramos algunas reacciones de aldehdos y cetonas, usando reactivo de Tollens que es una solucin bsica amoniacal de iones Ag+ y reactivo de Fehling que es una solucin bsica de iones Cu2+, en presencia de iones tartrato para impedir su precipitacin; adems se utiliz el reactivo de Schiff que es una solucin de Fucsina decolorada con SO2, yodoformo y 2,4-Dinitrofeni1 hidrazona, con las cuales identificamos con facilidad la presencia de aldehdos y cetonas debidos a cambios de color bastante notorios. Palabras claves: Aldehdo, Cetona, Tollens, Fehling, Schiff, Yodoformo.

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IntroduccinLas cetonas y los aldehdos tienen en comn la presencia del grupo C=O y son los tipos de compuestos que ms abundan en la naturaleza. En la biosfera, muchas de las sustancias que requieren los organismos vivos son los aldehdos o cetonas. Por ejemplo, el aldehdo fosfato de piridoxal es una coenzima presente en un gran nmero de reacciones metablicas; la cetona hidrocortisona es una hormona esteroidal que segregan las glndulas suprarrenales para regular el metabolismo de las grasas. Los aldehdos y las cetonas contiene un grupo carbonilo C=O y a menudo se denominan colectivamente compuestos carbonlicos. El grupo carbonilo es el que determina en gran medida la qumica de aldehdos y cetonas. Para los aldehdos, el carbono carbonilo siempre es un carbono terminal y se encuentra enlazado a un hidrogeno, mientras que en las cetonas nunca ser un carbono terminal ya que debe estar enlazado a otros dos tomos de carbono.En la industria de la qumica, las cetonas y los aldehdos sencillos se producen en grandes cantidades para utilizarse como disolventes y materias primas para preparar una gran cantidad de otros compuestos. La presencia del grupo carbonilo convierte a los aldehdos y cetonas en compuestos polares, los compuestos de hasta cuatro tomos de carbono, forman puente de hidrogeno con el agua, lo cual los hace completamente solubles en agua, igualmente son solubles en solventes orgnicos.ProcedimientoSe realizaron cinco pruebas, de las cuales se muestra el procedimiento dcada uno a continuacin: 1. Prueba de Tollens. Se colocaron 5 gotas del reactivo de Tollens en 2 tubos de ensayo pequeos, respectivamente. A uno de los tubos se adicionaron 2 gotas de solucin acuosa de formaldehdo y al otro tubo 2 gotas de acetona. Se agitaron los tubos y se dejaron en reposo 15 minutos.

2. Prueba de Fehling Se mezcl en un tubo de ensayo pequeo volmenes iguales de soluciones A y B de Fehling (5 gotas de cada uno de los reactivos). Se agreg enseguida 1 gota de solucin acuosa de formaldehdo. En otro tubo se prepar el reactivo de Fehling de forma similar, pero se adiciono 1 gota de acetona. Se calentaron los 2 tubos en un bao de agua caliente durante 3 minutos. Se repiti el ensayo utilizando 10 gotas de una solucin de glucosa.

3. Prueba de Schiff Se colocaron en 2 tubos de ensayo 5 gotas del reactivo de Schiff. A uno de los tubos se adiciono 1 gota de benzaldehdo, al otro tubo 1 gota de acetona. Se agito y dejo reposar 5 minutos.

4. Prueba del Yodoformo A 20 gotas de una solucin al 2% de NaOH en un tubo de ensayo, se agreg 1 gota de formaldehdo, luego se agreg a la mezcla anterior gota por gota una solucin de KI/I2, agitando hasta que la solucin quedo ligeramente rosada. Se repiti la experiencia utilizando acetona en lugar de formaldehdo.

5. Preparacin de la 2,4-Dinitrofenil hidrazona de la acetona y del formaldehdo En un tubo de ensayo grande se colocaron 5 gotas del reactivo previamente preparado de la 2,4-Dinitrofenil hidracina, luego se adicionaron 3 gotas de acetona, se agito el tubo de ensayo y se dej en reposo durante 5 minutos. Se repiti con formaldehdo.

Resultados y discusin

Prueba de TollensObservacionesAl aadir algunas gotas de formaldehido a uno de los tubos con reactivo de Tollens hubo evidencias de reaccin rpida con la aparicin de una capa de plata que cubri las paredes internas del tubo de ensayo.En este caso el formaldehido representa un agente reductor que vara el estado de oxidacin del catin central (Ag+) del ion complejo Ag(NH3)+; el formaldehido se oxida para producir su anlogo cido carboxlico; esta reaccin de oxidacin-reduccin se representa por medio de la ecuacin,

Al aadir algunas gotas de acetona al otro tubo de ensayo no hubo evidencia alguna de reaccin; despus de 15 minutos esa inactividad persisti.La prueba de Tollens no fue eficaz para una cetona.

Imagen 1. Reactivo de Tollens con acetona (sin cambios) y reactivo de Tollens con formaldehido (coloracin griscea), respectivamente.

Prueba de Fehling ObservacionesAl aadir algunas gotas de acetona a uno de los tubos de ensayo con solucin Fehling A y B no hubo cambio en la coloracin inicial que era azul; tampoco hubo cambio aparente antes ni despus del calentado.La prueba de Fehling result negativa para una cetona.

Imagen 2. Reactivo de Fehling con formaldehido y acetona, respectivamente antes de calentar.

Cuando se agregaron algunas gotas de formaldehido al otro tubo de ensayo con mezcla Fehling hubo disolucin total; despus de calentar la muestra el color natural azul de la mezcla Fehling vari paulatinamente pasando por un color verdoso muy llamativo hasta llegar a convertirse en un una mezcla coloreada de rojo cobrizo con precipitado del mismo color.

Imagen 3. Reactivo de Fehling con acetona y formaldehdo, respectivamente durante calentamiento a bao Mara.

Con la adicin de mezcla Fehling a una solucin de glucosa ocurre una reaccin muy similar a la del formaldehido; formndose un precipitado rojo cobrizo. Los monosacridos son azcares simples cuya estructura consta tan slo de tomos de carbono, hidrgeno y oxgeno; qumicamente se definen como polihidroxialdehdos y polihidroxicetonas; por poseer en su estructura el grupo funcional aldehdo, algunos azcares simples producen un resultado positivo para la prueba de Fehling; la reaccin que rige este comportamiento es anloga a la reaccin general de aldehdos frente al reactivo de Fehling.

Imagen 4. Reactivo de Fehling con acetona, formaldehido y glucosa, respectivamente.

Prueba del yodoformo ObservacionesEn este procedimiento, a pesar de aadir gran volumen de solucin acuosa NaOI a los tubos de ensayo con aldehdo y cetona no hubo reaccin aparente con ninguna de dichas especies; tericamente en ambos casos deba aparecer precipitado amarillo de yodoformo siguiendo la siguiente reaccin general

Imagen 5. Tubos de la prueba de yodoformo no presentaron ningn cambio.

Preparacin de la 2,4-Dinitrofenil hidrazona de la acetona y del formaldehdoObservacionesCon la adicin de las gotas de acetona al tubo de ensayo con solucin de 2,4-dinitrofenilhidrazina hubo aparicin de abundante precipitado naranjado; aadiendo al mismo reactivo algunas gotas de formaldehido hubo muy abundante aparicin de precipitado amarillo fuerte.La reaccin general para estos comportamientos viene dada por la ecuacin,

Esta prueba es general para todos los compuestos carbonlicos y es tambin muy efectiva, pues la reaccin se nota fcilmente.

Imagen 6. Prueba del yodoformo con acetona y formaldehido, respectivamente.

Prueba de Schiff ObservacionesCuando el reactivo de Schiff se puso en contacto con la acetona no hubo cambio aparente, an despus de calentar la apariencia de la mezcla continu inmutable. Cuando el reactivo de Schiff se puso en contacto con el formaldehido inicialmente se presentaron dos fases una fucsia (superior) y una transparente (inferior)

Despus de calentar hubo intensificacin del color de la mezcla hasta formarse un precipitado fucsia. Imagen 7. Reactivo de Schiff con benzaldehdo y acetona, respectivamente.

La frmula general para sta reaccin es,

Esta prueba es especfica para aldehdos.

ConclusinPor medio de esta prctica, logramos aplicar y conocer tcnicas para poder identificar aldehdos y cetonas. Los aldehdos y cetonas son producidos por la oxidacin de alcoholes primarios y secundarios, respectivamente. Po lo general, los aldehdos son ms reactivos que las cetonas y son buenos agentes reductores. Un aldehdo puede oxidarse al correspondiente acido carboxlico; en cambio, las cetonas son resistentes a una oxidacin posterior, es por ello que se hace fcil identificar entre un aldehdo y una cetona.Los aldehdos presentan prueba positiva con el reactivo de Tollens y el reactivo de Fehling ya que se oxidan a su correspondiente cido carboxlico. La prueba del reactivo de Schiff resulta positiva para identificar los aldehdos de carcter aromtico.De igual manera es posible identificar la presencia de cetonas por medio de la prueba de yodoformo y por la preparacin del 24-dinitrofenil hidracina

Preguntas -Cmo diferenciara usted mediante pruebas de laboratorio y justificando con ecuaciones qumicas apropiadas los siguientes compuestos? Propanona, Metanal, CiclohexanonaPara diferenciar las cetonas del aldehdo se aade a muestras de cada uno de estos compuestos el reactivo de Tollens; las cetonas no reaccionarn mientras que la prueba resultar positiva para el Metanal. Luego, para saber con exactitud de qu compuestos se trata; se hacen reaccionar todas las muestras ya identificadas como aldehdos o como cetonas con 2,4-difenilhidrazina; se separa el slido precipitado y se le mide su punto de fusin; en este caso ser posible determinar la estructura inicial del compuesto carbonlico a partir de uno de sus derivados.

a)

Negativa para cetonas

b)

Derivado del Metanal

Derivado de la acetona

Derivado de la Ciclohexanona

-Tomando como base de una reaccin de adicin nucleoflica; Cul reacciona ms rpidamente un aldehdo o una cetona? Sugiera dos factores.Debido al carcter electroflico del carbono del grupo carbonilo esta rea de una molcula de aldehdo, cetona o sus derivados es reactiva frente a nuclefilos; por lo tanto, entre ms electroflico sea el carbono en cuestin ms rpida ser una reaccin de adicin nucleoflica. Es bien sabido que las cadenas alifticas R provocan sobre tomos positivos adyacentes un efecto inductivo electro-donador; efecto que no se da cuando en vez de una cadena aliftica R hay un tomo de hidrgeno pobre en densidad electrnica. Dado que precisamente sta es la diferencia entre un aldehdo y una cetona, un aldehdo ser mucho ms reactivo frente a un nuclefilo que una cetona.Otro motivo de este fenmeno sera el mayor impedimento estrico que tendra un nuclefilo al atacar el carbono positivo de una cetona frente al de un aldehdo.

-Pueden distinguirse entre s los compuestos carbonilos isomricos de frmula molecular C4H8? Explique.S, cuando stos ismeros reaccionan con la 2,4-difenilhidrazina; el producto de reaccin ser diferente para cada caso, basta con comprobar el punto de fusin de estos derivados para conocer la estructura de cada ismero.

-Un compuesto C5H10O reacciona con la 2,4-dinitrofenilhidrazina, pero no reacciona con el reactivo de Tollens, no da la prueba del Yodoformo. Cul es la estructura de este compuesto? Si el compuesto reacciona con 2,4-difenilhidrazina se trata de un compuesto carbonlico. Si no reacciona con el reactivo de Tollens, se trata de una cetona. Si la prueba de Yodoformo no da positiva, se trata de una cetona cuyo grupo carbonilo no es adyacente a un carbono terminal

Luego la estructura de dicho compuesto es

3-pentanona

-Cules de los siguientes compuestos es de esperar que den positiva la prueba del yodoformo?

El grupo carbonilo en b y c se encuentra adyacente a un carbono terminal, luego estos compuestos darn positivos si se le realiza la prueba del yodoformo; ningn otro cumple los criterios para que esta prueba de positiva.Bibliografa [1] Gua de Laboratorio de Qumica Orgnica II. Prctica No 15 Reacciones Generales de Aldehdos y Cetonas [2] Wade, L.G. Jr., Qumica Orgnica, 2 Edicin, Mxico, Ed Prentice Hall Hispanoamrica, S.A. de C.V., 1993[3] Carey, F.A., Qumica Orgnica 3 Edicin, Mxico, Ed McGraw Hill.[4] GEISSMAN, T. A., Principios de qumica orgnica; Editorial Revertr; pginas 351-352.[5] DUPONT, H. & GOKEL, George, Qumica Orgnica experimental; Editorial Revertr; pginas 488-490