Al estudiar la química de los halogenuros de alquilo y alquenos, hemos

considerado necesario tratar los alcoholes. De la misma manera, para analizar la

química de los alcoholes, debemos saber algo de otra clase de compuestos: los

aldehídos y las cetonas.

Los aldehídos y las cetonas son compuestos orgánicos oxigenados que

poseen en su estructura un grupo carbonilo, que procede del cambio de dos

hidrógenos por un oxígeno en la cadena de hidrocarburos:

aldehídos: (R - CHO) cetonas: (R - CO - R)

Su estado de oxidación es intermedio entre los alcoholes y los ácidos

orgánicos, por ello podrían actuar como oxidantes o como reductores, según las

circunstancias; pero el poder reductor (facilidad para oxidarse y reducir a otro)

es mucho más potente en los aldehídos y eso es lo que pretende demostrar esta

práctica de laboratorio.

     

Aunque las cetonas son mucho más difíciles de oxidar, con oxidantes enérgicos,

como dicromato o permanganato potásico, podrían llegar a hacerlo igual que los

aldehídos. En este caso, se tendría que romper la molécula en la oxidación. Por

eso, para distinguir aldehídos y cetonas tenemos que emplear oxidantes suaves,

que sí oxidan a los aldehídos pero no a las cetonas. Dichos oxidantes débiles

pueden ser los iones plata (reactivo de Tollens) o iones cúprico (reactivo de

Felhing) que se reducen a plata y a cobre respectivamente.

INTRODUCCION

1. Objetivos: Obtención de aldehídos en el laboratorio Reconocimiento de sus propiedades Poner de manifiesto mediante experiencias, que se describirán de forma

cualitativa, el diferente comportamiento químico de aldehídos frente a reactivos específicos, destacando la distinta reactividad del grupo carbonilo en ambos casos.

2. Marco Teórico:

Los alcoholes forman una familia de compuestos orgánicos caracterizados por el grupo funcional hidroxilo u oxhidrilo (-OH). Sus propiedades físicas y químicas resultan de la presencia de esta grupo funcional. Estructuralmente se dividen en tres grupos: primarios, secundarios y terciarios, dependiendo del grado de sustitución del carbono al cual está unido el grupo funcional. Consecuentemente, cada tipo presenta reacciones características, lo cual permite diferenciarlos.

La oxidación de un alcohol apropiado conduce a la síntesis de aldehídos y cetonas. En esta práctica se estudiará, en parte, el comportamiento de los alcoholes hacia un agente oxidante fuerte (dicromato de sodio). A pesar de que es difícil aislar en forma pura los productos de oxidación, es fácil saber que ha ocurrido una reacción. El (Cr2O7)-2 es de color anaranjado intenso y cuando actúa como oxidante se convierte en Cr+3. Éste, es de color verde brillante, por lo que si el alcohol se oxida, se observará un cambio en el color de la solución. Además, el aldehído y cetona que se obtienen poseen olores muy distintos de los alcoholes de los cuales provienen, por lo tanto si hay oxidación se notará un cambio de olor.

PRACTICA 7: ALDEHIDOSC, H, O C=O CARBONO

PRIMARIO

PRIMERA EXPERIENCIA

Obtención de aldehídos

SEGUNDA EXPERIENCIA Acción reductora de los aldehídos

HCHO + AgNO3 + NH4OH HCOOH + Ag + NH4NO3

Gotas de H2SO4 5ml K2Cr2O7

10ml etanol

1ml de Tornazol (metanol)

2ml de reactivo de Tollen´s

AgNO3 NH4OH

TERCERA EXPERIENCIAReacción de Fehling

F-A NaOH

F-B CuSO4

HCHO + NaOH+ CuSO4 HCOOH +Cu2O + Na2SO4 +H2O

1-2 ml metanol

F-B (1ml)

F-A (1ml)

1. Objetivos: Obtención de cetonas en el laboratorio. Reconocimiento de sus propiedades físicas y químicas. Poner de manifiesto mediante experiencias, que se describirán de forma

cualitativa, el diferente comportamiento químico de cetonas frente a reactivos específicos, destacando la distinta reactividad del grupo carbonilo en ambos casos.

2. Marco teórico

Estructuralmente similaresa los aldehidos; tienen un doble enlace carbono Oxigeno llamado Carbonilo.- Las cetonas el carbonilo esta unido a 2 átomos de

carbono. - En la Perfumería Acetofenona Disolvente

Industrial e ingrediente principal en el removedor de esmalte de uñas como acetona.

PRIMERA EXPERIENCIAObtención de la acetona

PRACTICA 8:

CETONASC, H, O C=CARBO

NILO CARBON

O SECUNDA

RIO

Gotas de H2SO4 5ml K2Cr2O7

10ml 2-propanol

SEGUNDA EXPERIENCIA

REACCIÓN DE LEGAL: Esta es la reacción de caracterización de la cetona. Puede aplicarse a líquidos biológicos como la orina.

CH3COCH3 + NaOH + KI CHI3 + CH3COOH

TERCERA EXPERIENCIA

Reacción de Imbert

Gotas de Na2NoFe (CN)5

2ml de cetona

60°

10ml NH4OH

Gotas de reactivo de Imbert

2ml de acetona

Nitroprosiato de NaHAC (ácido acético)

CUARTA EXPERIENCIA

Reacción de Lieben:

La presencia de un grupo metálico unido al grupo carbonilo puede ser detectada por la reacción de Lieben o prueba del yodo polvo

CONCLUSIONES

Las reacciones de los aldehídos y las cetonas hechan en la práctica son caracterizadas para identificarlos y corroborar con propiedades, ya que resaltan como propiedad los colores que se observan para cada uno y dependiendo de este se puede decir que tipo o que característica tiene el aldehído o cetona utilizada y analizada.

60°

1ml NH4OH

Reactivo de Lugol

Gotas de NaOH 10%

Gotas de NaOH 10%

Toma colaboración de Lugol. En algunos casos se formara un precipitado amarillo de olor característico que corresponde al yodo. Otras veces es necesario colocarla en baño maría a T° de 60 – 65°C obteniendo precipitado.

Aldehídos y cetonas

Los aldehídos y las cetonas contienen el grupo funcional carbonilo, . Se diferencian entre sí en que en los aldehídos este grupo carbonilo se encuentra en un extremo de la cadena hidrocarbonada, por lo que tiene un átomo de hidrógeno unido

a él directamente, es decir, que el verdadero grupo funcional es , que suele escribirse, por comodidad, en la forma —CHO. En cambio, en las cetonas, el grupo carbonilo se encuentra unido a dos radicales hidrocarbonados: si éstos son iguales, las cetonas se llaman simétricas, mientras que si son distintos se llaman asimétricas. Según el tipo de radical hidrocarbonado unido al grupo funcional, los aldehídos pueden ser alifáticos, R—CHO, y aromáticos, Ar—CHO; mientras que las cetonas se clasifican en alifáticas, R—CO—R', aromáticas, Ar—CO—Ar, y mixtas; R—CO—Ar, según que los dos radicales unidos al grupo carbonilo sean alifáticos, aromáticos o uno de cada clase, respectivamente.

Conviene hacer notar que, si bien los aldehídos y cetonas son los compuestos más sencillos con el grupo carbonilo, hay otros muchos compuestos que contienen también en su molécula el grupo carbonilo que, junto a otras agrupaciones atómicas, constituyen su grupo funcional característico. Entre estos compuestos podemos citar: ácidos carboxílicos, —CO—OH; halogenuros de acilo, —C—X, ésteres, —CO—OR, amidas, —CO—NH2 , etc., sin embargo, el nombre de compuestos carbonílicos suele utilizarse en sentido restringido para designar exclusivamente a los aldehídos y cetonas.

Nomenclatura

En la nomenclatura sistemática, los aldehídos se nombran cambiando por al la o terminal del nombre del hidrocarburo correspondiente a la cadena hidrocarbonada más larga que incluya el grupo funcional —CHO, al que se le asigna la posición 1 a efectos de enumerar los posibles sustituyentes. Los nombres de las cetonas se forman de manera análoga, pero cambiando por ona la o terminal del hidrocarburo progenitor e indicando, si es preciso, la posición del grupo —CO— con un número (el más bajo posible). Las cetonas suelen nombrarse también corrientemente mediante los nombres de los dos radicales unidos al grupo carbonilo, seguidos de la palabra cetona. Ejemplos:

ANEXO 1

4Cloro-2-metilbutanal 4-ciclohexil-1-fenil-2-pentanona

Muchos aldehídos tienen nombres vulgares que derivan del nombre común del ácido carboxí1ico correspondiente, (formaldehído, acetaldehído, etc.).

Propiedades físicas

Las propiedades físicas (y químicas) características de los aldehídos y cetonas están determinadas por la presencia del grupo funcional carbonilo, en el que existe un enlace doble carbono-oxigeno. Como consecuencia los aldehídos y cetonas poseen un elevado momento dipolar de hace que existan entre sus moléculas intensas fuerzas de atracción del tipo dipolo-dipolo, por lo que estos compuestos tienen puntos de fusión y de ebullición más altos que los de los hidrocarburos de análogo peso molecular. Sin embargo, las moléculas de aldehídos y cetonas no pueden asociarse mediante enlaces de hidrógeno, por lo que sus puntos de fusión y de ebullición son más bajos que los de los correspondientes alcoholes. Concretamente, los puntos de ebullición de los primeros términos de aldehídos y cetonas son unos 60ºC más altos que los de los hidrocarburos del mismo peso molecular y también unos 60ºC más bajos que los de los correspondientes alcoholes. Esta diferencia se hace cada vez menor, como es lógico, al aumentar la cadena hidrocarbonada y perder influencia relativa el grupo funcional.

En cuanto a la solubilidad, los primeros miembros de ambas series de aldehídos y cetonas son completamente solubles en agua. Al aumentar la longitud de la cadena hidrocarbonada disminuye rápidamente la solubilidad en agua. Así, por ejemplo, los aldehídos y cetonas de cadena lineal con ocho o más átomos de carbono son prácticamente insolubles en agua. Sin embargo, los compuestos carbonílicos son muy solubles en disolventes orgánicos apolares, como éter etílico, benceno, etc. Por otra parte, la propia acetona es un excelente disolvente orgánico, muy utilizado por su especial capacidad para disolver tanto compuestos polares (alcoholes, aminas, agua, etc.), como apolares (hidrocarburos, éteres, grasas, etc.).

Métodos de obtención

Entre los métodos de obtención de compuestos carbonílicos unos son comunes a aldehídos y cetonas, mientras que otros son propios de cada una de estas series, por lo que es conveniente estudiarlos por separado.

1.° Métodos de obtención comunes a aldehídos y cetonas

a) Oxidación de alcoholes

La oxidación de alcoholes primarios produce en una primera etapa, aldehídos; mientras que la oxidación de alcoholes secundarios conduce a cetonas.

Las cetonas son resistentes a la oxidación posterior, por lo que pueden aislarse sin necesidad de tomar precauciones especiales. En cambio, los aldehídos se oxidan fácilmente a los ácidos carboxí1icos correspondientes. Para evitar esta oxidación es necesario separar el aldehído de la mezcla reaccionante a medida que se va formando, lo que se consigue por destilación, aprovechando la mayor volatilidad de los aldehídos inferiores respecto a los correspondientes alcoholes. Así se obtiene, por ejemplo, el propanal:

CH3—CH2—CH2OHCr2O7Na2 + SO4H2

60-70 ºCCH3—CH2—CHO

1-propanol propanal

b) Hidratación de alquinos

En presencia de sulfato mercúrico y ácido sulfúrico diluido, como catalizadores, se adiciona una molécula de agua al triple enlace de un alquino, con lo que se forma primero un enol que, al ser inestable, se isomeriza por reagrupamiento en un compuesto carbonílico. Únicamente cuando se utiliza acetileno como producto de partida se obtiene acetaldehído, según la reacción:

HC CH + H2OSO4H2

SO4Hg

CH2=CHOH CH3—CHO

acetileno etenol etanal (acetaldehído)

Este es el procedimiento industrial más utilizado en la actualidad para la fabricación de acetaldehído, que es la materia prima de un gran número de importantes industrias orgánicas. Cuando se utilizan acetilenos alquilsustituidos el producto final es una cetona.

c) Ozonólisis de alquenos

La ozonólisis de alquenos da lugar a aldehídos o cetonas, según que el carbono olefínico tenga uno o dos sustituyentes hidrocarbonados. Esta reacción no suele

utilizarse con fines preparativos, sino más bien en la determinación de estructuras para localizar la posición de los dobles enlaces.

2.º Métodos de obtención de aldehídos

a) Reducción de cloruros de acilo

La reducción directa de ácidos carboxílicos a aldehídos no es fácil de realizar, porque los ácidos se reducen con gran dificultad. Por ello, el procedimiento utilizado es convertir primero el ácido en su cloruro (cloruro de acilo) que se reduce fácilmente a aldehído:

Para impedir la posterior reducción del aldehído a alcohol se ha ideado el empleo de un catalizador de paladio envenenado (es decir, desactivado) con azufre.

b) Hidrólisis de dihalogenuros geminales

Mediante la hidrólisis de dihalogenuros geminales (los dos átomos de halógeno están en el

mismo carbono) pueden obtenerse aldehídos y cetonas, en general, aunque sólo tiene interés para la preparación de aldehídos aromáticos, concretamente de benzaldehído, por la facilidad con que se hidrolizan los dihalogenometilarenos. Así, cuando se clora fotoquímicamente tolueno, Ar—CH3, se forma , -diclorotolueno, ArCHCl2 (cloruro de bencilideno), que se hidroliza fácilmente para dar benzaldehído.

3.º Métodos de obtención de cetonas

a) Reacción de nitrilos con reactivos de Grignard

Los reactivos de Grignard o magnesianos, R—MgX, se adicionan fácilmente a los enlaces múltiples polares, formando compuestos de adición que se hidrolizan con gran facilidad. Este es el fundamento de la gran variedad de aplicaciones de los magnesianos en síntesis orgánica. En el caso de los nitrilos, R—C N, la reacción de adición y posterior hidrólisis (en medio ácido), puede representarse esquemáticamente mediante la ecuación:

R—C N + R'—MgX (RR')C=N—MgX2H2O

R—CO—R' + XMgOH + NH3

b) Síntesis de Friedel-Crafts

Se pueden obtener cetonas a partir de hidrocarburos, empleando como reactivo atacante un halogenuro de acilo, R—CO—X , según la siguiente reacción:

Ar—H + X—CO—RCl3Al

Ar—CO—R + XH

Si R es un radical alifático, se obtiene una cetona mixta, mientras que si es aromático la cetona será también aromática.

Modernamente, la acetona se obtiene industrialmente en el proceso de obtención de fenol por oxidación catalítica de isopropilbenceno (cumeno).

Reacciones de los aldehídos y cetonas

a) Hidrogenación

Los aldehídos y cetonas se transforman en alcoholes al hacerlos pasar sobre Cu a 300 °C en un proceso inverso al de deshidrogenación de alcoholes.

Los aldehídos conducen a la formación de alcoholes primarios:

R—CHO + H2

Cu

300 ºC Rr—CH2OH

aldehído alcohol primario

Las cetonas por su parte se reducen a alcoholes secundarios:

R—CO—R' + H2

Cu

300 ºC R—CHOH—R'

cetona alcohol secundario

b) Reacción bisulfítica

Los aldehídos y metilcetonas (con un grupo metilo en posición ), reaccionan con bisulfito sódico para dar lugar a un compuesto cristalino: el «compuesto bisulfítico».

R—CHO + HSO3Na R—CHOH—SO3Na

aldehído derivado bisulfítico de un aldehído

R—CO—CH3 + HSO3Na R—COH(CH3)—SO3Na

cetona derivado bisulfítico de una cetona

c) Adición de CNH

Aldehídos y cetonas adicionan cianuro de hidrógeno para dar lugar a la formación de cianhidrinas (hidroxinitrilos).

R—CHO + HCN R—CHOH—CN

aldehído cianhidrina

R—CO—R' + HCN R—COH(CN)—R'

cetona cianhidrina

d) Condensación aldólica

Los aldehídos en presencia de disoluciones diluidas de hidróxidos alcalinos sufren la denominada «condensación aldólica», con formación de un aldol (molécula que contiene simultáneamente las funciones aldehído y alcohol).

e) Polimerización

En presencia de ácidos inorgánicos diluidos, los aldehídos sufren una autoadición con ciclación simultánea en la que se forman trímeros cíclicos; así en el caso del formaldehído se forma trioxano:

En el caso del acetaldehído se forma paraldehído. Las cetonas, sin embargo, no se polimerizan.

f) Oxidación

Las cetonas son muy resistentes a la acción de los agentes oxidantes, y cuando se oxidan lo hacen dando lugar a una mezcla de ácidos carboxílicos con menos átomos de carbono cada uno de ellos que la cetona que se oxida.

Los aldehídos se oxidan con facilidad incluso bajo la acción de oxidantes suaves para dar lugar a un ácido carboxílico (o sus sales) con el mismo número de átomos de carbono que el aldehído sometido a oxidación.

Reacción de Tollens:

R—CHO + 2AgOH + NH4OH R—COONH4 + 2 H2O + 2Agaldehído hidróxido

amónicosal amoniacal delácido carboxílico

el reactivo es una disolución amoniacal de nitrato de plata. Con frecuencia la plata se deposita sobre el vidrio del recipiente originando un espejo.

Reacción de Fehling:

R—CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH R—COONa + 3 H2O + Cu2Oaldehído hidróxido

sódicosal amoniacal delácido carboxílico

los reactivos son: una disolución de sulfato cúprico y otra de hidróxido sódico y tartrato sodopotásico (que evita la precipitación del hidróxido cúprico).

ANEXO 2

ANEXO 2

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

NOMBRES:BENITES INCIO DARINKARODRIGUEZ VEGA GISELLAGUINAGA GOMEZ MAYRA

DOCENTE: RUBEN VARGAS LINDO

MATERIA: QUÍMICA ORGÁNICA

LAMBAYEQUE, FEBRERO DEL 2014.