Reacciones de Aldehídos y Cetonas. **Jeimy Alejandra Chávarro Vélez, Tania Ximena Ramón Mosquera, Elkin Andrés Pulido Urrea** *Yudy Lorena Silva Ortiz * Estudiantes de la Universidad de la Amazonia** Docente de la Universidad de la Amazonia* Laboratorio de orgánica II Programa de Química, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad de la Amazonia Florencia- Caquetá Entregado: 3 Septiembre de 2015
Resumen Se realizaron diferentes pruebas para la identificación de aldehídos y cetonas, tales como la prueba de Fehling, la prueba de Tollens, la prueba para la formación de la 2,4dinitrofenilhridazona y la prueba de coexistencia de tautomeros en compuestos carbonílicos. La prueba para la coexistencia de tautómeros, proporcionó tautomeros de la acetona (cetoenol) mediante una base fuerte (Hidróxido de sodio), en la prueba de reacción de Fehling evidenció la existencia de un carbonilo en una aldehído alifático o a-cetonas (Glucosa, Formaldehido), la prueba de Tollens se comprobó la presencia de un aldehído alifático o aromático (Formaldehido y glucosa), y finalmente, la prueba para la formación de la 2,4dinitrofenilhidrazona se evidenció la oxidación mediante la sustracción del hidrogeno unido al carbono carbonílico o la separación de un grupo alquilo o arilo (Benzaldehido y acetaldehído). Palabras clave: Tautómeros, oxidación, compuestos carbonílicos, alifático, aromático.
Abstract
Tests were made identification for the aldehydes and ketones, such as the Fehling test, Tollens test, the test for the formation of 2,4- dinitrofenilhridazona and the test coexistence of tautomers in carbonyl compounds. The test for the coexisting of tautomers, gave tautomers of the acetone (keto- enol) using a strong base (Sodium hydroxide), in the reaction test Fehling showed the presence of a carbonyl on an aliphatic aldehyde or ketone-a (Glucose, Formaldehyde), and finally, the test for the formation of the 2,4- dinitrophenylhydrazone evidenced the oxidation by subtracting the hydrogen connected to the carbonyl carbon or the separation of an alkyl or aryl (Benzaldehyde and acetaldehyde). Key words: Tautomers, oxidation, carbonyl compounds, aliphatic, aromatic.
Introducción Los aldehídos y las cetonas son compuestos orgánicos con fórmula molecular:
Estos compuestos se caracterizan por poseer el grupo carbonilo (C=O), son polares y reaccionan en medio acido para formar hidratos. Los aldehídos y cetonas tienen puntos de ebullición mayores que los alcanos del mismo peso molecular, pero menores que los alcoholes y los ácidos carboxílicos. Los aldehídos y cetonas se pueden obtener por reacciones específicas, entre las cuales se encuentran la reacción de ruptura oxidativa de los alquenos, hidratación de alquinos, acilación de Friedel y Crafts, reacciones de Oxidación de los Alcoholes, síntesis de cetonas a
partir de nitrilos y la reducción de cloruros de ácido para aldehídos. El metanal o formaldehído es el aldehído más utilizado en la industria, es empleado fundamentalmente para la obtención de resinas fenólicas y en la elaboración de explosivos como pentaeritrol y el tetranitrato de pentaeritrol (TNPE), así también en la elaboración de resinas alquídicas y poliuretano expandido. De igual forma, la cetona con mayor uso industrial es la propanona o acetona, empleada como disolvente para lacas y resinas, siendo mayor en la producción de plexiglás, en la fabiracion de resinas epoxi y poliuretanos. Las propiedades químicas de los aldehídos y cetonas son conferidas por el carbonilo, comportándose como ácidos y presentando reacciones específicas. A partir de lo mencionado anteriormente, en la práctica se desea llevar a cabo la prueba de coexistencia de tautómeros, la prueba de Flehing, la prueba de Tollens y la prueba para la formación de 2,4-
Dinitrofenilhrizona, logrando la identificación de aldehídos y cetonas mediante la adición nucleofílica y comprobando la isomería de los compuestos carboxílicos a través del equilibrio ceto-enol.
Metodología Prueba para la coexistencia de Tautomeros En un tubo de ensayo se mezclaron 2 mL de diclorometano con 4 gotas de acetona, posteriormente se adiciono 4 gotas de solución de bromo en diclorometano al 5%. E otro tubo de ensayo se adiciono 2mL de diclorometano, 4 gotas de acetona y 1 gota de hidróxido de sodio al 5%, a continuación se agregaron 4 gotas de solución de bromo en diclorometano. Prueba de Felhing En 4 tubos de ensayo se adicionaron 1mL de solución de Felhing A y 1mL de solución de Felhing B, luego, se añadieron 6 gotas de: Formaldehído, benzaldehído, acetona y glucosa en solución a cada tubo. Los cuatro tubos se colocaron a baño maría por 5 minutos. Prueba de Tollens En 4 tubos de ensayo se adicionaron, 1mL de reactivo de Tollens previamente preparado con 1mL de nitrato de plata, 1 gota de la solución de hidróxido de sodio y gota a gota de solución de hidróxido de amonio hasta desvanecer el precipitado, posteriormente se añadieron 6 gotas de Formaldehído, benzaldehído, acetona y glucosa en solución a cada tubo.
Prueba para la formación de la 2,4-Dinitrofenilhidrazona En 3 tubos de ensayo se adicionaron 0,5 mL de: Benzaldehído, acetaldehído y ciclohexano. Se adiciono 0,5 mL de 2,4 Dinitrofenilhidrazina con agitación constante y se colocaron los tubos a baño maría por 2 minutos.
Resultados y discusión En la prueba para la coexistencia de tautómeros, se empleó una mezcla de diclorometano con acetona en dos tubos de ensayos, observándose un color naranja amarillento para la solución. En el primero se mantuvo la tonalidad y en el segundo con una gota de hidróxido de sodio se comprobó después de 30 segundos la desaparición del color en la solución, quedando translucida. La acetona actúa como un ácido débil; en presencia del hidróxido de sodio (base fuerte), es protonada dando como resultado la forma enolica, un tautomero. Las cetonas predominan en la forma ceto, la base cataliza un equilibrio entre las formas isoméricas ceto y enol del compuesto carbonilo (Figura 1.), el cual es efectuado por el movimiento de un protón del carbono alfa y de un doble enlace, formando el ion enolato estabilizado por resonancia.
Fig. 1. Equilibrio ceto-enol para la acetona
La prueba de prueba de Fehling se llevó a cabo en cuatro tubos de ensayo mediante la adición de 1mL de reactivo de Fehling A y Fehling B; en el primer tubo se agregaron 6 gotas de formaldehído, en el segundo benzaldehído, acetona para el tercer tubo y finalmente, glucosa. El reactivo de Fehling tomo una coloración azul, con la adición de formaldehído la solución se tornó un color azul opaco, observándose una franja más oscura en la parte superior, en el segundo se logró identificar una fase azul oscura y otra azul más claro, en tercer lugar, con la acetona se observó una coloración azul y en la parte superior más oscuro y por último, la glucosa en la solución se tomó una coloración azul opaco con una franja café en la superficie.
precipitado color rojo por la existencia de un carbonilo de un aldehído alifático y la aparición del óxido de cobre (II) por el tartrato. Esta prueba es muy útil debido a que las cetonas no se oxidan.
Se procedió a calentar en un baño maría por cinco minutos, observándose para el tubo uno, una coloración rojo inicialmente, después de algunos minutos se observó un precipitado del mismo color quedando translucida la solución. En el segundo tubo, se observó una coloración azul rey con una franja azul clara en la parte superior, en el tercer tubo tomo una coloración azul oscuro uniforme, finalmente, para el tubo cuatro, se identificó un coloración marrón en la solución con precipitado color ladrillo.
El reactivo de Tollens no reacciono con el benzaldehído y la acetona, para el caso del formaldehido se observó la formación de un espejo de plata amarillento y en la glucosa un espejo plateado.
El reactivo de Fehling es usado para la identificación de aldehídos, por lo que se encuentra prueba positiva para el formaldehído y la glucosa, esta sustancia actúa como agente oxidante fuerte, usando el ion cúprico para el proceso, dando como resultado la formación de un
Fig. 2 Reacción del formaldehído con el reactivo de Fehling
Fig. 3 Reacción de la glucosa con el reactivo de Fehling
Este método es empleado para la identificación de aldehídos, debido a que la plata oxida a estos compuestos, las cetonas no se oxidan con este reactivo por lo que se obtiene resultado negativo. El espejo de plata se forma gracias a la oxidación dando como producto de reacción un ácido carboxílico y los iones de plata se reducen simultáneamente a plata metálica, el agente oxidante. El mecanismo de reacción es por consiguiente: Los aldehídos toman el par de electrones libres del hidrogeno, este es liberado como hidrogeno gaseoso (H+), por lo tanto, se forma el ácido carboxílico
quedando con una carga parcial negativa (Carboanión), esta atrae las cargas positivas de la plata, quedando reducida a plata metálica (espejo de plata).
Fig. 7 Reacción del benzaldehído con la 2,4Dinitrofenilhidrazina
La reacción global viene dada por la ecuación:
Fig. 4 Reacción del formaldehído con el reactivo de Tollens
Fig. 5 Reacción de la glucosa con el reactivo de Tollens
La 2,4-Dinitrofenilhidrazona, se formó con el benzaldehído y el acetaldehído, observándose un precipitado color naranja para ambos tubos, para la ciclohexanona se observaron dos fases color ladrillo, siendo prueba negativa por ausencia de precipitado.
Fig. 6 Reacción del benzaldehído con la 2,4Dinitrofenilhidrazina
Fig. 8 Reacción global para la formación de la 2,4Dinitrofenilhidrazona
En esta reacción el ataque nucleofilico, no implicara la salida del OH, puesto que al polarizarse. El carbono queda con tres enlaces, por lo que puede formar el cuarto enlace con el nucleófilo sin desplazar ningún grupo, debido al carácter ácido del medio en el que se desarrolla la reacción, el grupo OH del carbonilo se desprotonará debido al carácter ácido del medio, permitiendo al nitrógeno usar el par de electrones libres para formar un doble enlace, resonando la carga positiva del carbono sobre su átomo, y desplazando el agua; la cual posteriormente desprotona al nitrógeno para estabilizar la molécula, formando 2,4- dinitrofenilhidrazona. La reacción se conoce como una reacción de condensación. Una reacción de condensación es la que dos moléculas se unen con la pérdida de una pequeña molécula en el proceso. En este caso, esa
pequeña molécula es agua. En términos de mecanismos, esta es una reacción de adición-eliminación nucleófilica. La 2,4dinitrofenilhidrazina añade primero a través del doble enlace carbono-oxígeno (la etapa de adición) para dar un compuesto intermedio que luego pierde una molécula de agua (la etapa de eliminación). A continuación se muestra el mecanismo de reacción entre la 2,4-DNFH:
Se compró la coexistencia de formas tautomerías en la acetona (Equilibrio ceto-enol). Se evidenció la existencia de un carbonilo en un aldehído alifático o cetona (Glucosa, Formaldehido) con la reacción de Fehling. Se comprobó la presencia de un aldehído alifático o aromático (Formaldehido y glucosa) por la prueba de Tollens. Se observó la oxidación de la 2,4Dinitrofenilhidrazina con el benzaldehido y el acetaldehído para la formación de la 2,4-Dinitrofenilhidrazona.
Referencias Fig. 9 Mecanismo de la reacción de la 2,4Dinitrofenilhidrazona
Los cristales de las distintas hidrazonas tienen puntos de fusión y ebullición característicos. Gracias a ello la 2,4DNFH puede usarse para distinguir entre diversos compuestos con grupos carbonilicos. Los tubos formaron un precipitado de color amarillo- naranja; esto se debe a que la 2,4-dinitrofenilhidracina, reacciona con el grupo carbonilo de los aldehídos y cetonas formando 2,4dinitrofenilhidrazonas, las cuales son sólidas, observando un precipitado de color amarillo en las dinitrofenilhidrazonas de aldehídos y cetonas saturadas, y de color anaranjado en las dinitrofenilhidrazonas de anillos aromáticos y en sistemas conjugados.
Conclusiones
ALDEHÍDOS Y CETONAS. Recuperado 31 de Septiembre (2015), 2:58 pm de: http://www.quimicaorganica.org/a ldehidos-y-cetonas.html ALDEHÍDOS Y CETONAS REACCIONES. Recuperado 31 de Septiembre; 3:10 pm de: http://www.ehu.eus/biomoleculas/ moleculas/aldonas.htm ALDEHÍDOS Y CETONAS. Recuperado 31 de Septiembre (2015); 3:30 pm de: http://telecable.es/personales/albat ros1/quimica/grupofun/aldeceto/al deceto.htm REACCIONES
DE
SÍNTESIS
DE ALDEHÍDOS Y CETONAS. Recuperado 31 de Septiembre (2015);
3:45
pm
de:
http://www2.ulpgc.es/descargadire cta.php?codigo_archivo=4538
Anexos Prueba para la coexistencia de tautómeros
Prueba de Fehling
Prueba de Tollens
Prueba para la formación de la 2,4-Dinitrofenilhidrazona
