Compuestos carbonílicos
Los aldehídos y las cetonas
Son grupos de compuestos similares en estructura y propiedades, sin embargo tienen algunas diferencias en reactividad. En la mayoría de los casos los aldehídos son mas reactivos, specialmente en la oxidación y adición nucleofílica especialmente El grupo carbonilo de aldehídos tiene un átomo de hidrógeno unido a el. El grupo carbonilo de las cetonas nunca tiene un hidrógeno unido, tiene dos grupos hidrocarbonados hidrocarbonados unidos.
Los aldehídos y las cetonas
Son grupos de compuestos similares en estructura y propiedades, sin embargo tienen algunas diferencias en reactividad. En la mayoría de los casos los aldehídos son mas reactivos, specialmente en la oxidación y adición nucleofílica especialmente El grupo carbonilo de aldehídos tiene un átomo de hidrógeno unido a el. El grupo carbonilo de las cetonas nunca tiene un hidrógeno unido, tiene dos grupos hidrocarbonados hidrocarbonados unidos.
Importancia Muchos químicos orgánicos involucran la química de los compuestos carbonilos Los Aldehídos y las Cetonas son intermediarios en síntesis de agentes farmacéuticos, biológicas y en gran numero de procesos industriales.
Es esencial entender sus propiedades.
Compuestos intermediarios en procesos metabólicos y de biosíntesis
Cortisol Fosfato de piridoxal, componente de la vitamina B6 Coenzima en la síntesis de proteínas y aminoácidos
Hormona importante en el metabolismo de carbohidratos, proteínas y grasas. Incrementa el nivel de azúcar en la sangre. Supresora de la acción del sistema inmunitario.
Quinonas, dicetonas cíclicas conjugadas, todas son coloridas, son pigmentos naturales, se usan como colorantes. Ejemplos: Rojo de alizarina - colorante rojo Vitamina K- requerida en la coagulación sanguínea
El acetaldehído es causante de la desagradable resaca a causa del consumo de bebidas alcohólicas ¿Cual es la diferencia estructural?
Responsables de olores agradables Olor amargo tóxicos
Importancia Industrial La acetona y la metil etil cetona son importantes solventes. El Formaldehido es usado en polímeros como la Bakelita. Elaboración de saborizantes y aditivos como la vainilla, canela, mantequilla artificial.
Preparación industrial de Formaldehído y Acetona Formaldehído, aldehído mas sencillo, se prepara mediante la oxidación de metanol (cat: Ag a 600-700 oC). Usado en la preparación de resinas termoestables adhesivas en la fabricación de materiales de construcción (aislantes) ejem. plásticos y maderas aglomeradas.
Acetona, cetona mas simple, se sintetiza mediante la oxidación de propeno o bien del alcohol isopropilico (2- propanol). Útil como solvente de resinas, pinturas, colorantes, pinturas de uñas y en síntesis de químicos de importancia comercial.
Importancia de aldehídos y cetonas los encontramos como constituyentes de flores, plantas y glándulas animales en proteínas, carbohidratos, ácidos nucleicos Compuestos responsables del olor agradable de frutas, especias y perfumes finos Por sus propiedades son utilizados En la preparación de Jabones, aromatizantes, perfumes
Secreción glandular de venado
Estructura del grupo Carbonilo longitud
energía
El carbono tiene hibridación sp2 . El enlace C O es mas corto, fuerte y mas polar que el enlace C C de los alquenos. ═
═
Grupo carbonilo (C=O). Estructura y propiedades 1. Ambos carbono y oxigeno tienen hibridación sp2. 2. Los átomos están en un mismo plano, cuyos ángulos de enlace son de 120o.
3. El enlace pi esta formado por la sobreposición del orbital p del carbono con el orbital p del oxígeno. 4. El oxígeno es mas electronegativo (3.5) que el carbono (2.5); por lo tanto los electrones en el enlace C=O están mas atraídos hacia el oxígeno, formando un enlace muy 5. Posee un átomo polarizado. de oxígeno con dos pares de electrones libres, esto le da un El C es electrofílico y el O es nucleófilo, ligeramente básico carácter de base débil de Lewis
La molécula es plana, con el carbono del carbonilo trigonal y un enlace carbono -oxigeno corto, indicando su carácter de doble enlace. Este enlace es también un enlace fuerte. C-O 1.43 Å, en R-OH y eteres C=O 1.23 Å C=C 1.34 Å
Enlace mas corto, mas fuerte y permanentemente polar. Mapa de potencial electrostático
Consecuencias de la polarización: 1. Susceptible a: Ataque nucleofílico
Adición de protones
2. Influye en sus propiedades físicas: •
•
•
Debido a su polaridad, tienen fuerte tendencia a asociarse, la parte positiva de la molécula es atraída por la parte negativa de otra molécula. A estas fuerzas de atracción intermoleculares se llaman interacciones dipolo, dipolo. Son mas fuertes que las atracciones de van der Walls y de dispersión; pero, menos fuertes que los puentes de hidrógeno
Propiedades de Aldehídos y Cetonas Puntos de ebullición
Los aldehídos y las cetonas son mas polares, por lo tanto sus puntos de ebullición son mayores que los alcanos o y éteres. No pueden unirse con enlaces de hidrógeno, por lo tanto sus puntos de ebullición son menores que los de los alcoholes. Molécula
tipo
Punto de ebullición (°C)
CH3CH2CH3
alcano
-42
CH3CHO
aldehído
+21
CH3CH2OH
alcohol
+78
Propiedades de Aldehídos y Cetonas Solubilidad •
•
•
Buenos solventes de alcoholes. Los electrones libres del oxígeno pueden aceptar enlaces de hidrógeno con O—H ó de N—H. Acetona y acetaldehído (compuestos de bajo PM) son miscibles en agua. Disminuye su solubilidad en agua con el aumento de su cadena hidrocarbonada.
Formaldehído gas a temperatura ambiente
Nomenclatura
Nomenclatura de Cetonas 1
CH3
O
3
4
C CH CH3 2
CH3 3-metil-2-butanona
O 1 3 4 CH3 C CH CH2OH 2 CH3 4-hidroxi-3-metil-2-butanona
Se numera la cadena de tal manera que el carbón del carbonilo tenga el numero menor. Se reemplaza la terminación –o del alcano por ona al nombre correspondiente a la cadena principal alquílica.
Nomenclatura de Cetonas continuación 1 O
3-bromociclohexanona 3
Br
En cetonas cíclicas, al carbón del carbonilo se le asigna el numero 1.
Nomenclatura de Cetonas continuación •
•
Se nombran los grupos alquilo unidos al grupo carbonilo y enseguida la palabra cetona. Generalmente se usan letras griegas en lugar de números. Se inicia con el carbono mas próximo al grupo carbonilo. O O CH3CH C CH CH3 CH3 C CH CH3 Br CH3 CH3 Metil isopropil cetona
3-metilbutan-2-ona, 3-metil-2-butanona, Isopropil metil cetona
a-bromoetil
isopropil cetone
Nombres comunes de Cetonas
En las alquil (o aril) fenil cetonas, se nombra el grupo alquilo (o arilo) seguido del sufijo –fenona.
3- hexanona ó Hexan-3-ona
4-hexen-2-ona ó hexen-4-en-2 ona
2,4-hexandiona ó Hexano-2,4-diona
Nomenclatura de Aldehídos 5
CH3 CH2
CH3 O 2 CH CH2 C H
3
3-metilpentanal
1
2-ciclopentenocarbaldehído
El carbón del aldehído es el numero 1. IUPAC: Reemplace la terminación –o por -al a la cadena alquílica principal. Si el –CHO esta unido a un anillo, utilice el sufijo -carbaldehído
El grupo carbonílico como sustituyente En una molécula con un grupo funcional con mayor prioridad, una cetona es un grupo oxo y un aldehído es un grupo formilo. Los aldehídos tienen mayor prioridad que las cetonas. O CH3
1
O
COOH
CH3 C CH CH2 C H 4
3
1
3-metil-4-oxopentanal
3
CHO
Ácido 3-formilbenzoico
Cuando es necesario referir al grupo carbonilo como sustituyente, se nombra al grupo acilo y al final la terminación -ilo
Nombres comunes de aldehídos Generalmente derivan de los ácidos carboxílicos. Se utilizan letras griegas para indicar la localización de los sustituyentes. La letra a Corresponde el carbono mas próximo al grupo carbonilo.
Nombres comunes de los aldehídos Utilice el nombre común del ácido. Quite la palabra ácido y cambie -ico por aldehído. 1 C: ácido fórmico, formaldehído. 2 C’s: ácido acético, acetaldehído. 3 C’s: ácido propiónico,propionaldehído. 4 C’s: ácido butírico, butiraldehído.
