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Química Orgánica IMICROBIOLOGIA 2011
Dr. Lester MayesCATEDRÁTICO
ALDEHÍDOS Y
CETONAS
INTRODUCCIÓNLos aldehídos y las cetonas pertenecen a la misma familia constituida
principalmente por el grupo funcional carbonilo.
En la naturaleza, los compuestos carbonílicos están en todas partes. La mayoría
de las moléculas de importancia biológica -al igual que muchos agentes
farmacéuticos y sustancias químicas sintéticas con que tratamos todos los días
contienen grupos carbonilo. El ácido acético, el componente principal del
vinagre, el acetaminoféno, el ingrediente activo en muchos de los
medicamentos populares para combatir el dolor de cabeza, y el dacrón, el
material de poliéster usado en prendas de vestir, contienen clases diferentes de
grupos carbonilo.
- C - =
O
GRUPO CARBONILO
Algunos compuestos Carbonilicos…
ALDEHÍDOSFAMILIA GRUPO CARBONILO
ANALIZAREMOS…PROPIEDADES
FISICAS
PROPIEDADES QUIMICAS
Px’sRx’s
NmxNOMENCLATURA
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS
ALDEHÍDOS
En el grupo funcional de los aldehídos, el enlace entre el carbono y oxigeno es doble (tetra electrónico). El átomo de carbono del grupo carbonilo se encuentra en estado de hibridación sp2 y su configuración es plana. A diferencia del doble enlace carbono-carbono, a consecuencia de la gran electronegatividad del oxigeno en comparación con el carbono, el enlace C=O está fuertemente polarizado debido al desplazamiento de la densidad electrónica del enlace π hacia el oxígeno.
Los momentos dipolares de los aldehídos son mayores que los de los alcoholes. La polaridad del grupo carbonilo influye en las propiedades físicas. Muchos aldehídos se disuelven bien en el agua.
NOMBRE DELCOMPUESTO
FÓRMULA MOLECULAR
PUNTO DE FUSIÓN ˚C
PUNTO DE EBULLICIÓN ˚C
DENSIDAD RELATÍVA d20/4
FORMALDEHIDO H-CHO -92 -20 0.81ACETALDEHIDO CH3-CHO -121 +21 0.80
PROPINALDEHIDO CH3-CH2CHO -81 49 0.807
ACROLEÍNA CH2=CH-CHO -87 52 0.84
BENZALDEHIDO C6H5-CHO -26 180 1.05
PROPIEDADES FÍSICASDE ALGUNOS ALDEHÍDOS
Los aldehídos inferiores poseen un olor fuerte y poco agradable y son miscibles en agua, en cambio los superiores son utilizados en la industria de la perfumería y cosmetología.
PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS
ALDEHÍDOS
La polaridad del grupo carbonilo determina sus reacciones. El grupo carbonilo es una de las funciones de gran actividad. Le son características:
1. Las reacciones de adición por el doble enlace del grupo carbonilo.
2. Las reacciones de sustitución del oxigeno carbonilico por diferentes agrupaciones que contienen nitrógeno.
3. Las reacciones de condensación.
OTROS DATOS SOBRE LOS
ALDEHÍDOS
ALGUNAS FUENTES NATURALES Y SUS USOS…
Los aldehídos están ampliamente presentes en la naturaleza.
A. Un carbohidrato muy importante como la glucosa, es un poli-hidroxialdehído.
B. La vainillina, saborizante principal de la vainilla es otro ejemplo de aldehído natural.
USO EN LA INDUSTRIA…
A. El formaldehído, un gas de olor picante y medianamente tóxico, que se usa en grandes cantidades para la producción de plásticos termoestables como la bakelita.
B. La solución acuosa de formaldehído se conoce como formol o formalina y se usaampliamente como desinfectante, en la industria textil y como preservador de tejidos a la descomposición.
PREPARACIÓN DE
ALDEHÍDOS
ALDEHÍDOS
REDUCCIÓN
OXIDACIÓN
REACTIVOS ESPECIALES
PARA LA OXIDACIÓN
OXIDACIÓN DE ALCOHOLES PRIMARIOS
RUPTURA OXIDATIVA DE ALQUENOS
MÉTODOS DE REDUCCIÓN
R C
O
OH
S OC l 2 R
C
O
C l L i A l ( t - B u O) 3 H
R C
O
H á c . c a r b o x í l i c o c l o r u r o d e á c i d o a l d e h í d o
MÉTODOS DE REDUCCIÓNReducción de Rosenmund
HIDROBORACIÓN-OXIDACIÓN DE ALQUINOS
La hidroboración seguida de oxidación de un alquino da lugar a una adición anti-Markovnikov de agua al triple enlace.
Los alquinos terminales dan lugar a aldehídos después de la tautomerización
REACCIONES DE
ALDEHÍDOS
REDUCCIÓN A ALCOHOLES
Por contacto con hidrógeno en presencia de ciertos catalizadores el doble enlace carbono=oxígeno del
grupo carbonilo se rompe y un átomo de hidrógeno se acopla a uno de los enlaces para formar el grupo
hidroxilo típico de los alcoholes.
REDUCCIÓN A HIDROCARBUROS
Los aldehídos pueden ser reducidos a hidrocarburos al interactuar con ciertos reactivos y en presencia de catalizadores. En la reducción Wolff-Kishner el acetaldehído se trata con hidrazina como agente reductor y etóxido de sodio como catalizador. El resultado de la reacción produce una mezcla de etano, agua y nitrógeno.
POLIMERIZACIÓNLos primeros aldehídos de la clase tienen un marcada tendencia a polimerizar. El formaldehído por ejemplo, polimeriza de forma
espontánea a temperatura ligeramente superior a la de congelación (-92°C).
Del mismo modo, cuando se evapora una solución al 37% de formaldehído en agua que contenga de 10 a 15% de metanol se
produce un polímero sólido que se conoce como parafolmaldehído.
Si se calienta el parafolmaldehído se vuleve a producir el Formaldehído en forma gaseosa. También se forman polímeros
cuando las soluciones de formaldehído o acetaldehído se acidifican ligeramente con ácido sulfúrico.
REACCIONES DE ADICIÓN
Los aldehídos también sufren reacciones de adición, en las cuales se rompe la estructura molecular del aldehído y el agente reaccionante se agrega a la molécula para la formación de un nuevo compuesto.
NOMENCLATURA DE ALDEHÍDOSNúmero de carbonos
Nomenclatura IUPAC
Nomenclatura trivial Fórmula
1 Metanal Formaldehído HCHO
2 Etanal Acetaldehído CH3CHO
3 Propanal PropionaldehídoPropilaldehído C2H5CHO
4 Butanal n-Butiraldehído C3H7CHO
5 Pentanaln-Valeraldehído
Amilaldehídon-Pentaldehído
C4H9CHO
El sistema de nomenclatura corriente consiste en emplear el nombre del alcano correspondiente terminado en -al.Los aldehídos más simples (metanal y etanal) tienen otros nombres que no siguen el estándar de la IUPAC pero son más utilizados (formaldehído y acetaldehído, respectivamente) estos últimos dos son nombrados en nomenclatura trivial.
Cetonas
Las cetonas, al igual que los aldehídos tiene el grupo funcional carbonilo en la estructura molecular, pero en este caso, en los dos enlaces disponibles del grupo carbonilo se acoplan radicales tipo hidrocarburo. Las cetonas pueden ser simétricas o asimétricas en dependencia de si los dos radicales son iguales o diferentes
En las cetonas, siempre van unidos dos grupos alquil o aril.
Propiedades físicas Las cetonas en general presentan un olor agradable, de
hecho, algunas cetonas forman parte de los compuestos utilizados en las mezclas que se venden como perfumes.
El punto de ebullición de las cetonas es en general, mas alto que el de los hidrocarburos de peso molecular comparable; así, la acetona y el butano con el mismo peso molecular (58) tienen un punto de ebullición de 56°C, y -0.5°C respectivamente.
La solubilidad en agua de las cetonas depende de la longitud de la cadena, hasta 5 átomos de carbono tienen una solubilidad significativa como sucede en los alcoholes ácidos. Los compuestos carbonílicos de cadena corta son solubles en agua y a medida que aumenta la longitud de la cadena disminuye la solubilidad.
Fuentes Naturales
Las cetonas se encuentran ampliamente distribuidas en la naturaleza. El importante carbohidrato fructuosa, las hormonas cortisona, testosterona (hormona masculina) y progesterona (hormona femenina) son también cetonas, así como el conocido alcanfor usado como medicamento tópico.
Usos de las cetonas
Como disolventes para: lacas, barnices, plásticos, caucho, seda artificial, colodión, etc.
Las cetonas (ácido betahidroxibutírico, ácido acetoacético y acetona) son los productos finales del metabolismo rápido o excesivo de los ácidos grasos. Como sucede con la glucosa, las cetonas están presentes en la orina cuando los niveles sanguíneos sobrepasan cierto umbral.
La propanona (comúnmente llamada acetona) es la cetona más simple.
Nomenclatura Común de las Cetonas
Los nombres comunes de las cetonas se derivan de los nombres de los dos grupos unidos al grupo carbonilo ordenados alfabéticamente, seguido por la palabra cetona. Por lo tanto, la acetona también puede llamarse dimetilcetona, ya que hay dos grupos metilo enlazados al grupo carbonilo , una cetona con el grupo carbonilico unido a un anillo bencénico se denomina una fenona
Nomenclatura IUPAC
La terminación en el sistema de IUPAC para las cetonas es -ona. Se elimina la o final del nombre del alcano precursor y se remplaza por -ona. Para cetonas con cinco o más átomos de carbono, se enumera la cadena y se le coloca el número más bajo posible al átomo de carbono del grupo carbonilo. Este número se utiliza para ubicar el grupo carbonilo, el cual se separa mediante un guión del nombre de la cetona principal. Los grupos sustituyentes se localizan y se nombran como en los otros compuestos.
Nomenclatura de Cetonas
C
O
CH3CH3T: acetonaC: dimetilcetonaU: propanona
C
O
CH3C: etilmetilcetonaU: butanona
CH2CH3
C3
O
CH24
C: dietilcetonaU: 3-pentanona
CH22
CH31 CH3 5
CH23
CH24
C: metil-n-propilcetonaU: 2-pentanona
C2
CH31 CH3 5
O
C: isopropilmetilcetonaU: 3-metil-2-butanona
C1
O
2CH3
CH34
CH3
CH3
42
O
C: ciclohexanonaU: aceptado
C
T: acetofenonaC: fenilmetilcetonaU: feniletanona
O
CH3
C
T: benzofenonaC: difenilcetonaU: difenilmetanona
O
n-Butirofenona
Preparación de Cetonas
Oxidación de alcoholes secundarios.
Acilación de Friedel-Crafts.
Reacción de cloruros de acido con compuesto organocadmicos.