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ALDEHÍDOS Y CETONASQ. F. Edgar Flores M.
IntroducciónLos aldehídos y las cetonas son dos clases de derivados hidrocarbonados estrechamente relacionados, que contienen oxígeno.
Cada uno de estos compuestos tiene un grupo carbonilo, un átomo de carbono unido a un átomo de oxígeno por medio de un doble enlace.
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Grupo carbonilo
•En los aldehídos un grupo unido al carbonilo es el hidrógeno, y el otro un grupo alquil o aril.
•La única excepción es el formaldehído, los dos grupos unidos al carbonilo son hidrógenos.
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En las cetonas, siempre van unidos dos grupos alquil o aril.
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La geometría alrededor del grupo carbonilo es trigonal con un ángulo de 120º.
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Propiedades Físicas
El oxígeno es más electronegativo que el carbono, por lo tanto, el doble enlace carbono-oxígeno es polar; y el oxígeno lleva la carga parcial negativa y el carbono la carga parcial positiva.
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Orbital molecular pdel formaldehído
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Compuesto Peso Mol.
Punto de ebullición
Solubilidad (agua)
(CH3)2C=CH2 56 -7.0 ºC 0.04 g/100
(CH3)2C=O 58 56.5 ºC infinita
CH3CH2CH2CH=CH2 70 30.0 ºC 0.03 g/100
CH3CH2CH2CH=O 72 76.0 ºC 7 g/100
96 103.0 ºC insoluble
98 155.6 ºC 5 g/100
La presencia de pares de electrones no enlazados en el oxígeno, hace de los aldehídos y cetonas buenos aceptores de enlaces por puentes de hidrógeno, de ahí su mayor solubilidad en agua que los alquenos
Propiedades Físicas
Forman puentes de hidrógeno con el agua. Los aldehídos y cetonas de bajo peso
molecular son más solubles en agua que en solventes no polares.
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Propiedades Físicas
Los puntos de ebullición de aldehídos y cetonas son menores que los de los alcoholes y aminas
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Nomenclatura Común de Aldehídos
A los aldehídos simples se les asigna nombres que corresponden a los ácidos orgánicos (RCOOH) que tienen el mismo número de átomos de carbono. Por ejemplo, el ácido orgánico más simple es el fórmico, HCOOH, el aldehído correspondiente es el formaldehído, HCHO. Para escribir el nombre común de un aldehído, se elimina del nombre común la palabra ácido y la terminación -ico se remplaza por aldehído.
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C
O
H
H
formaldehído
C
O
OH
H
ácido fórmico
Nomenclatura UIQPA
Se toma como la cadena más larga de carbonos aquella que contiene el grupo carbonilo. La o final del nombre del alcano se sustituye por el sufijo al, el cual designa al grupo funcional de los aldehídos.
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Nomenclatura de Aldehídos
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C
O
H
H
C: formaldehídoU: metanal
C
O
H
CH3
C: acetaldehídoU:etanal
CH3CH2C
O
HC: propionaldehídoU:propanal
CH3CH2CH2C
O
HC: butiraldehídoU: butanal
CH3CHC
O
HC: isobutiraldehídoC: -metilpropionaldehídoU: 2-metilpropanal
CH3
123
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C: valeraldehídoU: pentanal
CH3
CH2
CH2
CH2
C
O
H
C: isovaleraldehídoU: 3-metilbutanal
CH3
CH
CH2
C
O
H
CH3
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C
O
H
C: benzaldehídoU: aceptado
C
O
H
C: o-clorobenzaldehídoU: aceptado
Cl
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.
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Nomenclatura UIQPA
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.
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Nomenclatura de Cetonas
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C
O
CH3CH3
T: acetonaC: dimetilcetonaU: propanona
C
O
CH3
C: etilmetilcetonaU: butanona
CH2CH3
C3
O
CH2
4
C: dietilcetonaU: 3-pentanona
CH2
2CH31 CH3 5
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CH2
3CH2
4
C: metil-n-propilcetonaU: 2-pentanona
C2
CH31 CH3 5
O
C: isopropilmetilcetonaU: 3-metil-2-butanona
C1
O
2CH
3CH34
CH3
CH3
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O
C: ciclohexanonaU: aceptado
C
T: acetofenonaC: fenilmetilcetonaU: feniletanona
O
CH3
C
T: benzofenonaC: difenilcetonaU: difenilmetanona
O
Reacciones de Adición
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R C
O
R + Y Z R C
O
R
Z
+ Y
R C
O
R
Z
+ Y R C
OY
R
Z
Mecanismo de adición
Aldehído + alcohol
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CCH3
O
+ CH3OHH CCH3
OH
H
OCH3
hemiacetal inestable
Paso 1 formación de hemiacetal
Paso 2 formación de acetal
+ CH3OH CCH3
OCH3
H
OCH3
acetal
+ H2OCCH3
OH
H
OCH3
Cetona + alcohol
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CCH3
O
+ CH3OHCH3 CCH3
OH
CH3
OCH3
hemicetal inestable
Paso 1 formación de hemicetal
Paso 2 formación de cetal
+ CH3OH CCH3
OCH3
CH3
OCH3
cetal
+ H2OCCH3
OH
CH3
OCH3
Oxidación
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En los aldehídos y cetonas el estado de oxidación formal del carbono carbonílico es +1 y +2, respectivamente. En los ácidos carboxílicos y sus derivados es +3 por lo que un aldehído o cetona puede oxidarse para dar un ácido carboxílico o derivado.
Oxidación con KMnO4
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CCH3
O
+ KMnO4H CCH3
O
OH
CH3CCH3
O
+ KMnO4 No hay reacción
Aldehído se oxida hacia ácido carboxílico
Cetona no reacciona
Oxidación con Reactivo de Tollens
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Cetonas no reaccionan con Tollens
Los aldehídos se oxidan y producen un espejo de plata
CH3 C
O
H
+ 2 Ag(NH3)2+ + 3OH- CH3 C
O
O
+ 2Ag + 4NH3 + H2O
diaminplata platametálica
Reacción con 2,4-dinitrofenilhidracina
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2,4-dinitrofenilhidrazona2,4-dinitrofenilhidracina
Usos de aldehídos Los usos principales de los aldehídos son: la
fabricación de resinas, plásticos, solventes, tinturas, perfumes y esencias.
Los dos efectos más importantes de los aldehídos son: narcotizantes e irritantes.
El glutaraldehído se usa como: desinfectante en frío y el curtido de pieles. Es causante de dermatitis alérgicas.
El formaldehido se usa en:a) Fabricación de plásticos y resinas.b) Industria fotográfica, explosivos y
colorantesc) Como antiséptico y preservador.
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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.
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