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Universidad Nacional Autónoma de Honduras Facultad de Químicas y Farmacia Aldehídos y Cetonas SEMINARIO QUÍMICA ORGÁNICA I QQ-113 SECCIÓN 12:00 Dr. Lester Mayes

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Universidad Nacional Autónoma de Honduras

Facultad de Químicas y Farmacia

Aldehídos y CetonasSEMINARIO QUÍMICA ORGÁNICA IQQ-113SECCIÓN 12:00

Dr. Lester Mayes

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INTEGRANTESNOMBRE COMPLETO NÚMERO DE CUENTA

Amanda José Paz 2010 100 0917

Claudia Espinoza 2010 100 1521

Damaris Scarleth Rodríguez 2007 001 5093

Enma Vanessa Laínez 2009 100 2141

Glenda Xiomara Cárcamo 2008 190 0007

Mario Alejandro Moncada 2010 100 1937

Mauricio Andino Molina 2000 100 4737

Norma Yakelin Mairena 2010 100 6867

Silvia Mercedes Rivera 2007 000 5609

Yilian Dariela Padilla Soto 2010 100 3920

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Aldehídos y Cetonas

1.- Introducción.2.- Propiedades físicas.3.- Obtención de aldehídos y cetonas.

- Métodos industriales.4.- Consideraciones generales sobre la química de los compuestos carbonílicos.5.- Reacciones de adición nucleofílica.6.- Otras reacciones.7.- Aplicaciones industriales.8.- Bibliografía.9.- Anexos

9.1 Nomenclatura de Aldehídos y Cetonas

9.2 Seminario: Aldehídos y Cetonas

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Introducción.

El grupo carbonilo, (C = O), es uno de los grupos funcionales más importantes en la

Química Orgánica. Se puede considerar a los aldehídos y cetonas como derivados de los

alcoholes, a los cuales se les ha eliminado dos átomos de hidrógeno, uno de la función

hidroxilo y otro del carbono contiguo.

Los aldehídos son compuestos de fórmula general R–CHO y las cetonas son compuestos

de fórmula general R-CO-R´, donde los grupos R y R´ pueden ser alifáticos o aromáticos.

Ambos tipos de compuestos se caracterizan por tener el grupo carbonilo por lo cual se les

suele denominar como compuestos carbonílicos. Estos compuestos tienen una amplia

aplicación tanto como reactivos y disolventes así como su empleo en la fabricación de telas,

perfumes, plásticos y medicinas. En la naturaleza se encuentran ampliamente distribuidos

como proteínas, carbohidratos y ácidos nucleicos tanto en el reino animal como vegetal.

Propiedades físicas.

No es de sorprender que los aldehídos y las cetonas se asemejen en la mayoría de

sus propiedades como consecuencia de poseer el grupo carbonilo. Sin embargo, en los

aldehídos el grupo carbonilo esta unido a un átomo de hidrógeno, mientras que en las

cetonas se une a dos grupos orgánicos. Esta diferencia estructural afecta a sus propiedades

de dos formas fundamentales:

R C

OH

R1

H

- H2

RC

O

R1

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- Los aldehídos se oxidan con facilidad mientras que las cetonas lo hacen con dificultad

- Los aldehídos suelen ser más reactivos que las cetonas en adiciones nucleofílicas, que

es la reacción más característica de este tipo de compuestos

En el grupo carbonilo, el átomo de carbono se une a los otros tres átomos mediante enlaces

de tipo , que, como utilizan orbitales sp2 están situados sobre un plano formando ángulos

de 120º aproximadamente.

Al ser los dos átomos del grupo carbonílico de diferente electronegatividad, determinan que

el enlace carbono-oxígeno este polarizado, lo cual implica que el átomo de carbono del

grupo carbonilo sea electrófilo. Asimismo el oxígeno carbonílico tienen dos pares de

electrones solitarios, que son ligeramente básicos. El comportamiento químico de este

grupo funcional vendrá determinado en consecuencia por estas dos características.

Al ser el grupo carbonilo un grupo muy polar determina el que los aldehídos y

cetonas tengan puntos de ebullición más altos que los hidrocarburos del mismo peso

molecular. Así, por ejemplo:

Sin embargo, los aldehídos y las cetonas no pueden formar enlaces de hidrógeno entre sí,

por lo cual sus puntos de ebullición son menores que los de los correspondientes alcoholes:

C OR

R1 120º

C OH

H121,8º

116,5º

1,203 A1,101 A

H3C CH2 CH2 CH3 H3C CH2 C

O

H H3C C

O

CH3

Pm: 58; P. eb: -0,5ºC Pm: 58; P.eb: 49ºC Pm: 58; P. eb: 56,2ºC

H3C CH2 CH2 OH H3C CH2 C

O

H H3C C

O

CH3

Pm: 60; P. eb: 97,1ºC Pm: 58; P.eb: 49ºC Pm: 58; P. eb: 56,2ºC

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El oxígeno carbonílico polarizado negativamente determina que los aldehídos y las

cetonas formen fuertes enlaces de hidrógeno con el agua, debido a lo cual, los aldehídos y

cetonas de bajo peso molecular presentan una apreciable solubilidad en agua. Así, el etanal

y la propanona (acetona) son completamente miscibles en agua. Sin embargo, esta

solubilidad se ve limitada por el aumento de la cadena hidrocarbonada hidrofóbica a

medida que aumenta el tamaño de la molécula. Por lo general, a partir de los seis átomos de

carbono son insolubles en agua.

Algunos aldehídos aromáticos obtenidos en la naturaleza presentan fragancia muy

agradables como son el olor a vainilla, almendras amargas, canela, etc.

En lo que se refiere a las propiedades espectroscópicas de los aldehídos y cetonas,

los grupos carbonilo de dichos compuestos producen bandas muy intensas en la región

entre 1665-1780 cm-1 del espectro infrarrojo. La posición exacta de la banda depende de la

CHO

benzaldehído(olor a almendras amargas)

CHO

OCH3

OHvainillina

(vainas de la vainilla)

CHO

OH

salicilaldehído(de las ulmarias)

CH CH C

O

H

cinamaldehído(de la canela)

CHO

OO

piperonal(obtenido a partir del safrol olor a heliotropo)

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estructura del aldehído o de la cetona. Los aldehídos presentan también dos bandas débiles

a 2700-2775 cm-1 y 2820-2900 cm-1 del espectro infrarrojo correspondientes a la banda del

enlace - C – H del aldehído.

En el 1H-RMN, el hidrógeno del grupo formilo de los aldehídos este fuertemente

desapantallado, apareciendo entre 9 y 10 ppm, lo cual es característico de este tipo de

compuestos. El grupo carbonilo de las cetonas produce un desapantallamiento de los grupos

alquilo vecinales a él dando señales en 2-3 ppm.

Los grupos carbonilo de los aldehídos y cetonas saturadas tienen una banda de

absorción débil en el espectro U.V. entre los 270-300 nm. Cuando dicho grupo esta

conjugado con un doble enlace, esta banda se desvía a longitudes de onda más larga, entre

300-350 nm.

Obtención de aldehídos y cetonas.

Entre los métodos de laboratorio para la elaboración de estos compuestos hay

algunos que implican oxidación o reducción, procesos mediante los cuales se convierte un

alcohol, hidrocarburo o cloruro de ácido en un aldehído o cetona con el mismo número de

átomos de carbono. Otros métodos pueden generar la creación de nuevos enlaces carbono-

carbono y dan aldehídos y cetonas con un número de carbonos mayor que el de la materia

prima del que se originan.

Sin embargo, en los procesos industriales muchas veces se implican método

especiales o modificaciones de los métodos de laboratorio utilizando reactivos más baratos

para reducir costes. Así, los más importantes desde el punto de vista industrial como son el

metanal (formaldehído) y acetona, se originan por oxidación de metanol y alcohol

isopropílico (2-propanol) respectivamente, pero utilizando aire y en presencia de un

catalizador.

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Preparación de aldehídos.

Los aldehídos pueden prepararse por varios métodos en los que intervienen la

oxidación o la reducción, pero hay que tener en cuenta que como los aldehídos se oxidan y

se reducen con facilidad, deben emplearse técnicas o reactivos especiales.

Ya hemos visto algunas formas de obtención de aldehídos y cetonas cuando se

explicaron los temas de alquenos (ruptura oxidativa) y los alcoholes (oxidación) y que

exponemos de forma sencilla:

1.- Oxidación de alcoholes primarios.

Los alcoholes primarios pueden ser oxidados a aldehídos, sin embargo, este proceso

presenta el inconveniente de que el aldehídos puede ser fácilmente oxidado a ácido

carboxílico, por lo cual se emplean oxidantes específicos como son el complejo formado

por CrO3 con piridina y HCl (clorocromato de piridinio) o una variante del mismo que es el

Reactivo de Collins (CrO3 con piridina), utilizando normalmente el CH2Cl2 como

disolvente.

También se puede emplear el K2Cr2O7 disuelto en acetona (Reactivo de Jones) pero hay que

tener mucho cuidado con su utilización por el peligro de posterior oxidación a ácido

carboxílico.

2.- Ruptura oxidativa de alquenos.

La ruptura oxidativa (ozonólisis) de un alqueno con al menos un hidrógeno vinílico

da lugar a la formación de un aldehído. Si el compuesto fuese cíclico se obtendría un

compuesto con dos grupos aldehído.

R CH2OH

N H CrO3Cl

CH2Cl 2R C

O

Halcohol 1º aldehído

H3C CH CH CH2 CH2OHCH2Cl 2

N H CrO3Cl

H3C CH CH CH2 C

O

H

CR1

HC

R2

R3

1) O32) Zn/H2O

CR1

HO + CO

R2

R3

alqueno aldehído cetona

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3.- Métodos de reducción.

Ciertos derivados de los ácidos carboxílicos pueden ser reducidos a aldehídos

empleando algunos reactivos específicos, como en los siguientes casos:

Un procedimiento análogo es el conocido como Reducción de Rosenmund, que consiste en

la reducción de un cloruro de ácido.

Preparación de cetonas.

Para la preparación de las cetonas se utilizan los siguiente métodos:

1.- Oxidación de alcoholes secundarios.

La oxidación de los alcoholes secundarios con cualquiera de los oxidantes indicados

en la oxidación de los aldehídos es efectivo para la oxidación, siendo la oxidación posterior

muy difícil y la cetona es estable.

H

H

CH3

1) O3

2) Zn/H3O+ H C

O

CH

CH3

(CH2)3 C

O

H

RC

O

OHSOCl2

RC

O

Cl

H2

Pd/BaSO4/S RC

O

H

Reducción de Rosenmund

R CH R1

OH

H2CrO4H2SO4 R

C

O

R1

alcohol 2º cetona

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2.- Acilación de Friedel-Crafts.

Este procedimiento emplea los cloruros de ácido sobre un sustrato aromático

mediante el empleo de catalizadores como el AlCl3 u otro ácido de Lewis.

R puede ser un hidrógeno, halógeno o un grupo activador y R1 puede ser un radical alquilo

o arilo.

3.- Reacción de compuestos organometálicos con cloruros de ácido.

Los compuestos de dialquilcuprato de litio reaccionan con los cloruros de ácido

produciendo una cetona.

4.- Reacción de un reactivo de Grignard o de organolitio con nitrilos.

Los reactivos de Grignard o de organolitio son capaces de reaccionar con los

nitrilos, debido al carácter polar del enlace carbono-nitrógeno, dando una imina que por

hidrólisis origina la cetona.

5.- Otros métodos de obtención.

También se pueden obtener cetonas mediante una ozonólisis de un alqueno, en el

cual los carbonos del doble enlace no tengan hidrógeno, es decir sea disustituido.

R

+ R1 C

O

Cl Ác. LewisAlCl3

R C

O

R1

R1 C

O

Cl + R2CuLi R1 C

O

R

H3C CH2 C

O

Cl + (CH3)2CuLi H3C CH2 C

O

CH3

R MgX + R1 C N CR1

RN

MgX H+

CR1

RN

H

imina

H3O+ R

CR1

O + NH4+

R CH2 C

CH3

CH21) O3

2) Zn/H3O+ R CH2 C

O

CH3 + HCHO

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Otro procedimiento es la hidrólisis de los alquinos terminales catalizada por el ion

mercúrico y que da lugar a las metilcetonas.

en el caso de los alquinos internos la hidrólisis da lugar a una mezcla de cetonas.

Otro proceso es la denominada Oxidación de Oppenauer que es una oxidación

suave que utiliza la acetona como oxidante y como catalizador el isopropilato de aluminio

(Ip3Al).

Esta reacción es un equilibrio que se desplaza para obtener más cetona añadiendo un exceso

de acetona como reactivo.

R CH2 C CH R CH2 C

O

CH3H2O

HgSO4/H2SO4

RCH

R1OH + O C

CH3

CH3

RC O

R1

+ H3C CH

CH3

OH

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Métodos Industriales.

El aldehído más importante desde el punto de vista industrial es el metanal

(formaldehido) y la cetona más importante es la propanona (acetona). El metanal se obtiene

a partir del metanol mediante una oxidación catalizada por plata.

En lo que respecta a la acetona los principales métodos de obtención son los

siguientes:

Oxidación del propeno con aire y catalizador de PdCl2-CuCl2 (método Wacker-

Hoechst).

Por oxidación del 2-propanol

En el proceso de obtención del fenol a partir del cumeno, se obtiene la acetona

como producto secundario.

CH3OH + O2Ag

600ºCH C

O

H + H2O1/2 + H21/21/4

H3C CH CH2 + 1/2 O2CdCl2CuCl2

H3C C

O

CH3

H3C CH CH3

OH

+ 1/2 O2 H3C C

O

CH3Ag - Cu300ºC

+ H2O

CHH3C CH3

O2

OH

+ H3C C

O

CH3

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CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE LA QUÍMICA DE LOS

COMPUESTOS CARBONÍLICOS.

El grupo carbonilo (-C=O), rige la química de los aldehídos y cetonas (en este caso)

de dos maneras fundamentales:

Proporcionando un sitio para la adición nucleofílica.

Aumentando la acidez de los átomos de hidrógeno unidos al carbono .

Estos dos efectos se deben de hecho, a la capacidad que tiene el oxígeno para acomodar una

carga negativa.

En el doble enlace C=O del grupo carbonilo, el par de electrones puede ser atraído

por el oxígeno, con lo cual tendremos a un carbono carbonílico deficiente en electrones,

mientras que el oxígeno es rico en ellos. Esta distribución de cargas se debe

fundamentalmente a:

Efecto inductivo del oxígeno electronegativo.

Estabilización por resonancia.

El átomo de carbono del grupo carbonilo presenta una hibridación sp2, por lo tanto

será plana la parte de la molécula que contiene al grupo carbonilo, por lo cual queda abierta

al ataque relativamente libre por encima y por debajo, en dirección perpendicular la plano

de dicho grupo, por lo cual no es de sorprender que este grupo polarizado y accesible sea

muy reactivo

Dado que el paso importante de estas reacciones es la formación de un enlace con el

carbono carbonílico deficiente en electrones (electrofílico), este grupo es más susceptible al

ataque por reactivos nucleofílicos ricos en electrones. Además teniendo en cuenta que en

estos compuestos (aldehídos y cetonas) los grupos unidos al grupo acilo son el –H y grupos

alquilo –R, que son grupos que no pueden estabilizar una carga negativa y por lo tanto no

pueden actuar como grupos saliente, la reacción típica de los aldehídos y cetonas es la

adición nucleofílica.

RC

R´O

RC

R´O

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La adición nucleofílica al doble enlace carbonílico se puede llevar a cabo de dos

formas generales:

1.- En presencia de un reactivo compuesto por un nucleófilo fuerte (que es el que producirá

el ataque al carbono electrofílico) y un nucleófilo débil (que es el que produce la

protonación del anión alcóxido resultante del ataque nucleofílico.

2.- Consiste en la adición nucleófila al doble enlace carbonílico a través de un mecanismo

catalizado por ácidos. Este mecanismo se presenta cuando los compuestos carbonílicos se

tratan con reactivos que son ácidos fuertes pero nucleófilos débiles.

Reacciones de adición nucleofílica.

Adición de Cianuro de hidrógeno y bisulfito.

El cianuro de hidrógeno se adiciona a los grupos carbonilo de los aldehídos y a la

mayoría de las cetonas formando unos compuestos a los que se les denomina como

cianhidrinas o cianohidrinas.

R1C

R2

O

Nuc

+ -C

Nuc

R2OR1

H+

R1 CNuc

R2OH

R1C

R2

O

+ -+ H

+(ó ác. de Lewis)

R1C

R2

OHR1

CR2

OH

Nuc

R1C

R2

OHNuc

RC

H

O

+ H C N R COH

HCN

RC

O

H C N+ R C

OHR´

CN

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El cianuro de hidrógeno es un ácido débil, pero su base conjugada, el ion -CN – es un

nucleófilo fuerte y es el que inicia el ataque nucleofílico sobre el carbono del grupo

carbonilo.

Las cianhidrinas son productos intermedios útiles en síntesis orgánicas. Así, dependiendo

de las condiciones empleadas, una hidrólisis ácida las convierte en -hidroxiácidos

mientras que una deshidratación da lugar a la obtención de ácido ,-insaturado.

este último es el metacrilato de metilo que es el material inicial para la síntesis del polímero

conocido como plexiglás o lucite. Otro ejemplo de intermediario es el siguiente:

donde a partir de la ciclohexanona y por reducción con hidruro de aluminio y litio se

produce un -amino alcohol.

El bisulfito sódico (NaHSO3) reacciona con los compuestos carbonílicos de la

misma forma en que lo hace el HCN, originándose una adición nucleofílica.

CN OC+ C

CN

OH

+

- H+C

CN

OH

H3C CH2 C

O

CH3 + HCN H3C CH2 C

OH

CH3

CN

HCl/H2OH3C CH2 C

OH

CH3

COOH

H3C CH C CH3

COOH

H2SO4

calor

-hidroxiácido

ácido -insaturado

O

HCN

HO CN

LiAlH4

HO CH2 NH2

-amino alcohol

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esta reacción la experimentan los aldehídos y algunos cetonas como son las metil cetonas,

mientras que las cetonas superiores no forman el producto de adición, ya que este es muy

sensible al impedimento estérico. Este producto de adición es un compuesto cristalino que

precipita, por lo cual se suele emplear como un método de separación de aldehídos y

cetonas de otras sustancias.

Además como la reacción es reversible, el aldehído o la cetona se pueden regenerar

después de que se haya efectuado la separación, para lo cual se suele emplear un ácido o

una base.

Adición Aldólica.

Cuando un aldehído con hidrógenos reacciona con hidróxido sódico diluido a

temperatura ambiente (o inferior) se produce una especie de dimerización y se forma un

compuesto con un grupo hidroxi y el grupo carbonilo del aldehído. La reacción general

para el caso del etanal sería:

RC

O

R1+ HSO3 Na R C

O

R1

SO3H

Na

R C

OH

SO3

R1

Na

Producto de adiciónR1=H (aldehído)R1= alquilo (cetona)

R C

OH

SO3Na

R1

H +

RC

O

R1+ SO2 + H2O + Na

CH3 C

O

H NaOH(dil.)5ºC

CH3 CH CH2

OH

C

O

H2etanal 3-hidroxibutanal

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como se puede observar el producto resultante tiene dos grupos funcionales, un alcohol y

un aldehído, por lo cual se el denomina aldol. Este tipo de reacciones, reciben el nombre de

adiciones aldólicas.

El mecanismo de este proceso se basa en dos de las características más importantes

de los compuestos carbonílicos:

a) Acidez de los hidrógenos en .

b) Adición nucleofílica al grupo carbonilo.

En la 1ª etapa de la adición aldólica, la base (el ion OH-) separa un protón ácido del carbono

del etanal y se obtiene un ion enolato estabilizado por resonancia.

En la 2ª etapa, el ion enolato actúa como nucleófilo (en realidad como carbanión) y ataca al

carbono electrófilo de una segunda molécula de etanal.

En la 3ª etapa el ion alcóxido separa un protón del agua para formar el aldol. Esta etapa se

produce porque el ion alcóxido es una base más fuerte que el ion hidroxilo.

Si la mezcla de reacción básica que contiene el aldol se calienta, se produce una

deshidratación obteniéndose como consecuencia el 2-butenal.

CH2 C

O

HHOH- + H2O + CH2 C H

O

CH2 C H

O

ion enolato

CH3 C

O

H CH2 C H

O

+ CH3 CH CH2

O

C

O

Hion alcóxido

+ H2OCH3 CH CH2 C

O

H

O-OH+CH3 CH CH2 C

O

H

OH

OH+CH3 CH CH C

O

H

OH

H

H2OCH3 CH CH C

O

H + + OH-

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En algunas reacciones aldólicas, la deshidratación es tan rápida que no es posible aislar el

producto en forma de aldol, en su lugar se obtiene el derivado enal. Entonces se dice que se

lleva a cabo una condensación aldólica.

La adición aldólica es importante en los procesos de síntesis orgánica, porque

permite formar un nuevo enlace carbono-carbono entre dos moléculas más pequeñas y por

condensación formar un doble enlace carbono-carbono que da lugar a la obtención de

aldehídos y cetonas ,-insaturados, que tienen aplicación en la industria principalmente en

la fabricación de polímeros vinílicos.

R CH2 C

O

H baseR CH2 CH

OH

CH

R

C

O

H

(no aislado)

- H2O R CH2 CH C

R

C

O

H

(enal)

R CH2 C

O

H H2OOH-

R CH2 CH

OH

CH

R

C

O

H

aldol

NaBH4 R CH2 CH

OH

CH

R

CH2OH

calor - H2O

R CH2 CH C

R

C

O

H

aldehído -insaturado

NaBH4 R CH2 CH C

R

CH2OH

R CH2 CH2 CH

R

CH2OH

H2 Ni

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Las adiciones aldólicas mixtas o cruzadas son aquellas en las que intervienen dos

compuestos carbonílicos diferentes y son de poca importancia sintética cuando ambos

reactivos tienen hidrógenos . Solo tienen interés cuando uno de los reactivos no tiene

hidrógenos . A menudo la reacción aldólica va acompañada de deshidratación.

También puede producirse la autocondensación del compuesto con hidrógeno , pero el

resultado es minoritario.

C

O

H + H3C CH

H

C

O

H OHC

O

H + H3C CH C

O

H

CH

O

CH C

CH3

O

HH2OCH

OH

CH C

CH3

O

H

- H2O

CH C C

CH3

O

H

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Las cetonas también pueden utilizarse como reactivos para las reacciones aldólicas

cruzadas y reciben el nombre de reacciones de Claisen-Schmidt.

C

O

H + H3C CH

H

C

O

CH3OH

C

O

H + H3C CH C

O

CH3

CH

O

CH C

CH3

O

CH3H2O

CH

OH

CH C

CH3

O

CH3 - H2O

CH C C

CH3

O

CH3

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Adición de alcoholes. Acetales y Cetales.

Los alcoholes se adicionan al grupo carbonilo de los aldehídos en presencia de

ácidos anhidros para general acetales. La reaccione general sería:

Al disolver un aldehído en un alcohol se establece un equilibrio entre el aldehído y el

producto resultante denominado hemiacetal. Esto es debido a que en medio ácido el

oxígeno del grupo carbonilo se protona con lo cual se hace más reactivo y puede sufrir el

ataque de un nucleófilo relativamente débil como es un alcohol. Como resultado de esta

adición nucleofílica se obtiene el hemiacetal.

El mecanismo se lleva a cabo por los siguientes pasos:

1.- Se produce la protonación del oxígeno del grupo carbonilo. De esta manera se hace

más reactivo el grupo carbonilo para el ataque nucleofílico del alcohol.

2.- El producto resultante del ataque nucleofílico se estabiliza por perdida de un protón,

formándose el hemiacetal.

La mayoría de los hemiacetales de cadena abierta no son lo suficientemente

estables como para poder ser aislados. Sin embargo, los hemiacetales cíclicos con

anillos de 5 o 6 miembros, son mucho más estables

R C

O

HR1 OH

HClR C OR1

OH

OR1

+ H2O

acetal

R C

O

H R1 OH+ H+

R C

O

H

H

+ R C

OH

O

H

HR1

R C

OH

O

H

HR1

H2OR C

OH

H

OR1

+ H3O+

hemiacetal

HO CH2 CH2 CH2 C

O

HH +

C

O

CH2

CH2

CH2 OH

H

hemiacetal

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3.- El hemiacetal formado se vuelve a protonar ahora en el grupo hidroxilo con el fin

de convertirlo en un buen grupo saliente.

4.- Se produce el ataque del segundo equivalente de alcohol da lugar a la formación del

acetal protonado que se estabiliza por la perdida del protón.

Las cetonas producen reacciones similares al disolverse en alcohol y los productos

resultantes de dichas reacciones reciben el nombre de hemicetales y cetales.

Observar que todas las etapas en la formación de un acetal a partir de un aldehído

son reversibles, de tal forma que si al colocar el acetal en exceso de agua se le añade una

pequeña cantidad de ácido (HCl o H2SO4), todas las etapas se invierten y el equilibrio

favorece la formación del aldehído y el acetal se hidroliza.

Los acetales se hidrolizan bajo condiciones ácidas, pero son estables en presencia de

bases y nucleófilos fuertes. Esta fácil interconversión permite la utilización de los acetales

como grupos protectores para evitar que los aldehídos y las cetonas reaccionen con las

R C

OH

H

OR1

+ H+

R C

O

H

OR1

H

H

R C H

OR1

+ H2O

R C H

OR1

+ R1 OH R C

O

H

OR1

R1 H

R C

OR1

H

OR1

+ H+

acetal

R1C

O

R2+ R OH

H+

R1 C

OR

OH

R2 R OH+H +

R1 C

OR

OR

R2

hemicetal cetal

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bases y nucleófilos fuertes, evitando de esta forma que se produzcan reacciones no

deseadas cuando se trabaja en soluciones básicas como es el caso del ejemplo que se indica.

CO

O

OCH2 CH3

formamos el cetal conetilenglicolH / HOCH2 CH2OH+

C

O

OCH2 CH3

O

O

CH2

CH2

reducimos el grupoésterLiAlH4/éter

CH2OHO

O

CH2

CH2

recuperamos el grupocetona hidrolizando

H2O/H +

CH2OHO

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Otras reacciones.

Reacciones de condensación.

Los aldehídos y cetonas bajo condiciones adecuadas son capaces de reaccionar con

el amoniaco y las aminas primarias dando lugar a la formación de las iminas o bases de

Schiff, que al igual que las aminas son básicas. Estos compuestos son los equivalentes

nitrogenados de los aldehídos y cetonas donde el grupo C=O es reemplazado por el grupo

C=N. La reacción general sería:

El mecanismo tiene lugar mediante un ataque nucleofílico de par electrónico del nitrógeno

de la amina (o amoniaco) al carbono electrofílico seguido de una transferencia de un protón

del nitrógeno al oxígeno.

Seguidamente se protona el grupo OH de la carbinolamina para luego por perdida de agua

origina un ion se estabiliza perdiendo un protón para dar la imina.

R1C

O

R2+ R NH2

H+

R1 C

OH

N

R2

R HR1

C

N

R2

R

carbinolamina imina o base de Schiff

R1C

O

R2+ R NH2 R1 C

O

NR2

R HH

R1 C

OH

N

R2

R H

H+

imina o base de Schiff

R1 C

OH

NR2

R H

R1 C

OH2

NR2

R H

C

NR H

R2R1

+ H2OC

NR H

R2R1

+ H3O+

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En estas reacciones hay que controlar el pH, que debe ser ácido, pero hay que tener

precaución, ya que si la solución se hace demasiado ácida, se produce la protonación de la

amina lo que provoca una inhibición del primer paso del proceso.

Los aldehídos y cetonas también se pueden condensar con otros derivados del

amoniaco, como son la hidroxilamina y la hidrazina (así como hidrazinas sustituidas) para

dar lugar a una serie de productos análogos a las iminas, esto es, la formación de un enlace

C=N. Los mecanismos de estas reacciones son similares al indicado para la formación de

iminas.

R NH

H+ H

+R N

H

H

H

nucleofílico no nucleofíl ico

R1C

O

R2+ N OH

H

Hhidroxilamina

R1C

N

R2

OH

oxima

+ H2O

R1C

O

R2

N NH2H

H+

+H

R1C

N

R2

NH2

+ H2O

hidrazina hidrazona

+ N NHH

HPh

R1C

O

R2

H+

H2O+

R1C

N

R2

NH Ph

fenilhidrazina fenilhidrazona

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Halogenación de cetonas. Reacción del haloformo.

Las cetonas que tienen un hidrógeno reaccionan rápidamente por sustitución con

los halógenos siendo el proceso catalizado por ácidos o bases y la sustitución se produce

casi exclusivamente en el carbono .

Cuando las metilcetonas se halogenan en un exceso de base (medio alcalino), se produce

una halogenación múltiple en el carbono del grupo metilo de la metilcetona dando lugar a

la formación de un ácido y un haloformo (CHX3).

R1C

N

R2

NH C

O

NH2

+ H2O+H

R1C

O

R2

N NHH

HC

O

NH2+

+ N NHH

HNO2

O2N

R1C

O

R2

H+

H2O+

R1C

N

R2

NH

O2N

NO2

semicarbazida semicarbazona

2,4-difenilhidrazina 2,4-difenilhidrazona

R CH

H

C

O

R1 + X2H+

OH- R CH

X

C

O

R1 + HX

H C

H

C

O

R

H

+ X2OH-

X C

X

C

O

R

X

+ HX3 3

X C

X

C

O

R

X

+ OH X C

X

C

O

R

X

OH

R C OH

O

+ CHX3haloformo

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Esta reacción se suele utilizar como un ensayo para determinar la presencia de una

metilcetona en una muestra, mediante la reacción con yodo en medio básico produciéndose

un precipitado amarillo de yodoformo y se denomina ensayo del haloformo.

Reacción de oxidación.

Como ya hemos indicado los aldehídos se oxidan fácilmente a ácidos carboxílicos,

no así las cetonas, siendo esta la reacción que más distingue a los aldehídos de las cetonas.

Cualquier oxidante que es capaz de oxidar un alcohol primario o secundario (H2CrO4,

KMnO4, etc.) oxida también a los aldehídos. También se puede conseguir la oxidación

mediante el ion Ag+, el cual requiere medio alcalino para evitar que precipite el insoluble

óxido de plata, por eso se añade en forma de complejo amoniacal que actúa como agente

complejante. Este ion diaminplata Ag(NH3)+2 recibe el nombre de reactivo de Tollens y

provoca la oxidación del aldehído a ácido carboxílico y el ion plata se reduce a plata

metálica que precipita cuando se hace de forma cuidadosa formando como un espejo, de ahí

que se conozca a este reacción, que se utiliza para la detección de aldehídos y diferenciarlos

de las cetonas, como la prueba del espejo.

Otro ensayo similar que se suele emplear es con el llamado reactivo de Fehling que es un

tartrato de cobre(II) que da lugar a un precipitado de color rojo ladrillo de óxido cuproso.

Reducción.

Los aldehídos se pueden reducir a alcoholes primarios y las cetonas a alcoholes

secundarios mediante hidrogenación catalítica o bien empleando agentes reductores como

NaBH4 y LiAlH4

RC

O

H+ Ag(NH3)2

++ OH-

RC

O

O+ 2 Ag + 2 NH32 + H2O

H3C CH2 CH CH C

O

HH2Ni H3C CH2 CH2 CH2 CH2OH

O

1) LiAlH4

2) H3O +

H OH

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Los hidruros indicados pueden reducir el grupo carbonilo sin afectar a posibles

dobles enlaces aislados que puedan estar presentes.

El hidruro de aluminio y litio es más selectivo y puede reducir al grupo carbonilo con un

doble enlace conjugado dando el correspondiente alcohol insaturado.

Los aldehídos y cetonas también se pueden reducir a hidrocarburos mediante las

siguientes reacciones:

reducción de Clemmensen.

esta reacción es selectiva y solo afecta al grupo carbonilo de los aldehídos y cetonas, pero a

los ácidos carboxílicos. En el caso de que la sustancia a reducir sea sensible al medio ácido,

se emplea otra reacción que se lleva a cabo en medio básico.

reducción de Wolff-Kishner.

Adición de los reactivos de Grignard.

Los reactivos de Grignard reaccionan con los aldehídos y cetonas dando lugar a

alcoholes. La reacción general sería:

H3C CH2 CH CH C

O

H H3C CH2 CH CH CH2OH1) LiAlH4

2) H3O+

+2) H3O1) NaBH4 H3C CH CH CH2 CH2OHH3C CH CH CH2 C

O

H

H3C CH2 CH2 C

O

H Zn(Hg)HCl

H3C CH2 CH2 CH3

C

O

CH2 CH3H2N NH2

NaOHCH2 CH2 CH3

R MgX +R1

C

O

R2R1 C

O

R2

R

MgXH3O

+

R1 C

OH

R2

R

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Aplicaciones industriales.

Unos de los aldehídos que mayor aplicación industrial tiene es el metanal ó aldehído

fórmico que se utiliza fundamentalmente para la obtención de resinas fenólicas y en la

elaboración de explosivos (pentaeritrol y el tetranitrato de pentaeritrol, TNPE) así como en

la elaboración de resinas alquídicas y poliuretano expandido.

También se utiliza en la elaboración de uno de los llamados plásticos técnicos que

se utilizan fundamentalmente en la sustitución de piezas metálicas en automóviles,

maquinaria, fontaneria así como para cubiertas resistentes a los choques en la manufactura

de aparatos eléctricos. Estos plásticos reciben el nombre de POM (polioximetileno)

Otras polimerización dan lugar a la obtención de plásticos, resinas y barnices que se

utilizan para la protección de objetos así como en la elaboración de pinturas. La formica

que se utiliza como panel de revestimiento es un polímero del metanal.

El acetaldehído (etanal) se utiliza como materia prima para la obtención de ácido

acético y anhídrido acético y para la elaboración de disolventes. El benzaldehido. se utiliza

como intermedio en elaboraciones industriales de colorantes, medicamentos y perfumes.

La cetona que mayor aplicación industrial tiene es la acetona (propanona) la cual se

utiliza como disolvente para lacas y resinas, aunque su mayor consumo es en la producción

del plexiglás, empleándose también en la elaboración de resinas epoxi y poliuretanos.

Otras cetonas industriales son la metil etil cetona (MEK, siglas el inglés) y la

ciclohexanona que además de utilizarse como disolvente se utiliza en gran medida para la

obtención de la caprolactama que es un monómero en la fabricación del Nylon 6 y también

por oxidación da el ácido adípico que se emplea para fabricar el Nylon 66.

Muchos aldehídos y cetonas forman parte de los aromas naturales de flores y frutas,

por lo cual se emplean en la perfumería para la elaboración de aromas como es el caso del

benzaldehído (olor de almendras amargas), el aldehído anísico (esencia de anís), la

vainillina, el piperonal (esencia de sasafrás), el aldehído cinámico (esencia de canela). De

(n+1) H C

O

H Co(CO)8hexano, frio HO (CH2)n CH2OH

Polioximetileno

(CH3CO)2O CH3 C

O

O (CH2)n CH2 O C

O

CH3

Delrin

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origen animal tenemos la muscona y la civetona que son utilizados como fijadores porque

evitan la evaporación de los aromas además de potenciarlos, por lo cual se utilizan en la

industria de la perfumería.CHO

OCH3

aldehído anísico

C CH2

H2CCH CH2

CH3

(CH2)10

O

muscona

CO

(CH2)7 CH

(CH2)7 CH

civetona

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BIBLIOGRAFÍA.-

- Ege Seyhan. Química Orgánica. Estructura y Reactividad. Tomo I. Editorial Reverté,

S.A. (1997).

- McMurry, J. Química Orgánica. Grupo Editorial Iberoamerica (1993).

- Prumo Yúfera, J. Química Orgánica Básica y Aplicada. Tomo I. Editorial Reverté,

S.A. (1994).

- Wade, L.G. Química Orgánica. 2ª Edición. Editorial Prentice-Hall (1993).

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Anexos

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Nomenclatura de los aldehídos y cetonas.Los nombres de las cetonas se construyen cambiando la -o final

en el nombre de alcano por la terminación -ona. El nombre alcano

se transforma en alcanona. En las cetonas de cadena abierta, se

numera la cadena más larga de forma que al grupo carbonilo se

le asigne el localizador más bajo posible. En las cetonas cíclicas

al grupo carbonilo se le asigna el localizador 1.

Los nombres sistemáticos de los aldehidos se construyen

cambiando la -o final del nombre de alcano por la terminación -al.

El carbono aldehídico es el del extremo de la cadena y por tanto

se le asigna el número 1 como localizador. Si el grupo aldehído

está unido a un anillo se puede usar el sufijo -carbaldehído.

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El grupo carbonilo de aldehído o cetona se puede nombrar como

sustituyente en una molécula que contenga un grupo funcional de

mayor prioridad. El carbonilo de la cetona se designa con el

prefijo -oxo y al grupo -CHO se le designa con el nombre de

formilo.