ALDEHIDOS Y CETONAS CETONAS Andrés Romero Romero Ceron1-Lina María Rubiano Salazar 2-Nadia Bahamon 3
[email protected] 1 -
[email protected] [email protected] 3 Universidad del Valle Facultad de Ciencias Naturales y Exactas Departamento de Química Santiago de Cali, noviembre 17 de 2013 RESUMEN.
En esta practica se puso a prueba la alta reactividad que presenta el grupo carbonilo C=O, se adiciono bisulfito de sodio sobre acetona y etilmetilcetona para comprobar la reactividad del grupo carbonilo produciendo un compuesto de adición disulfitica; se hizo reaccionar 2,4-dinitrofenilhidracina con pentanal y etilmetilcetona para obtener fenilhidrazonas siendo esta una prueba de caracterización del grupo carbonilo; se llevo a cabo la reacción de Cannizzaro con benzaldehído para obtener acido benzoico, mostrando la capacidad de autoxidacion-reduccion de los aldehídos; la prueba del yodoformo se realizo con etilmetilcetona para comprobar la presencia de cetonas metilicas. DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS
Reacción con bisulfito de sodio
En un tubo de ensayo se tomaron 1 mL de solución de bisulfito de sodio y se adiciono igual cantidad de acetona, notando que es una reacción exotérmica y también que forma un precipitado de color blanco; el porcentaje de rendimiento para esta reacción es:
⁄ ⁄
Para los valores obtenidos tenemos que :
Entonces:
Igualmente se realizo esta reacción pero con etilmetilcetona, produciendo un olor fuerte y notando la formación de 2 fases y precipitando unos cristales.
Al reaccionar 1 mL 2,4dinitrofenilhidracina con 0.5 mL de etilmetilcetona no se observo ningún cambio, la solución inicial de color amarillo permaneció igual.
Formación de fenilhidrazonas
En un tubo se tomo 1 mL de 2,4dinitrofenilhidracina que inicialmente es de color amarillo, al adicionar 0.5 mL de pentanal la solución se torna de color amarillo claro traslucido, inmediatamente se introdujo en un baño de agua-hielo observándose la formación de 2 fases, también se formo un precipitado, que posteriormente se filtro.
⁄
En un tubo de ensayo se tomo 0.5 mL de benzaldehído y se adiciono 2.5 mL de hidróxido de potasio al 30% esta solución se torno de color amarillo claro, notando que es una reacción exotérmica, posteriormente se filtro y los cristales filtrados fueron disueltos en agua, luego se les añadió 0.5 mL de acido clorhídrico al 10%, formándose un precipitado de acido benzoico.
⁄
⁄
Reacción de Cannizzaro.
⁄
Los valores experimentalmente fueron:
obtenidos
El peso obtenido en el laboratorio fue:
Prueba de yodoformo
En un tubo con 1.0 ml de agua se añadio 10 gotas de etilmetilcetona, formandose 2 capas que al añadirle 2 mL de solucion de yodo se torna de un color café, posteriormente se ñade hidroxido de potasio en exceso esperando alguna reaccion, pero esta no se dio, asumiendo que el yodo utilizado estaba vencido. DISCUSION DE RESULTADOS Los aldehídos son compuestos de formula general R-CHO y las cetonas de formula general R-CO-R’, donde R y R’ pueden ser grupos alquilo o arilo. La química de los aldehídos y cetonas esta determinada en gran medida por el grupo carbonilo C=O (morrison), siendo estos los compuestos carbonilicos mas simples. Las propiedades y la estructura de aldehídos y cetonas son similares aunque su reactividad presenta diferencias, los aldehídos se oxidan con mas facilidad, mientras las cetonas se les dificulta mas, además los aldehídos son mas reactivos en adiciones nucleofilicas que las cetonas, siendo estas reacciones las mas características de los compuestos carbonilicos. Respecto al grupo carbonilo, el atomo de carbono presenta una hibridación sp2 y esta enlazado a otros 3 atomos mediante enlaces σ coplanares separados 120º unos de otros, el orbital p sin hibridar se solapa con un orbital p del oxigeno para formar un enlace π; este doble enlace
del grupo carbonilo se encuentra polarizado, debido a la mayor electronegatividad del oxigeno; esta polarización contribuye a la reactividad de las cetonas y aldehídos así el carbono polarizado positivamente actúa como electrófilo y el oxigeno polarizado negativamente actúa como nucleofilo. La polarización del grupo carbonilo convierte a los aldehídos y cetonas en sustancias polares con atracciones dipolo-dipolo, lo que hace que los puntos de ebullición sean mas altos que los de los hidrocarburos y éteres de peso molecular comparable, debido a que solo poseen un hidrogeno unido a carbono no presenta interacciones moleculares como enlaces de hidrogeno, así su punto de ebullición es mas bajo que alcoholes de masas moleculares similares. La reacción mas frecuente de los aldehídos y cetonas es la adicción nucleofilica, tenemos entonces que los electrones π móviles del doble enlace carbonilo sean fuertemente atraídos por el oxigeno quedando rico en ellos, mientras el carbono carbonilico queda deficiente en electrones; la hibridación plana sp2 hace que este grupo este poco impedido y pueda ser atacado relativamente fácil por arriba y por abajo, en dirección perpendicular al plano. En conclusión la tendencia del oxigeno a adquirir electrones (su capacidad para soportar una carga negativa) es la verdadera causa de la reactividad del grupo carbonilo ante los nucleofilos (morrison). Por lo general los aldehídos son mas reactivos que las cetonas respecto a la adicción nucleofilica, así pues, un aldehído solo tiene un grupo donador de electrones unido al grupo carbonilo, lo convierte ligeramente mas pobre en electrones y por tanto mas electrofilico,
comparado con los 2 grupos alquilo de una cetona, el ataque de un nucleofilo a un aldehído esta menos impedido estericamente. Las reacciones características de aldehídos y cetonas son:
↔ 7. Reacción de Cannizzaro
1. Oxidación. Aldehídos
→
Metil cetonas
→
8. Halogenacion de cetonas.
2. Reducción. Reducción a alcoholes
→
→
Reducción a hidrocarburos
→
3. Adición de reactivos de Grignard
→ 4. Adición de cianuro.
→ 5. Adición de amoniaco
derivados
del
6. Adición de alcoholes.
La reacción con bisulfito de sodio es una adición que se lleva a cabo sobre el grupo carbonilo, tanto aldehídos, cetonas y algunas cetonas cíclicas reaccionan con una solución saturada de bisulfito de sodio, formando compuestos de adición bisulfitica (aldehído-bisulfito ò cetonabisulfito) formando solidos cristalinos, esta es una reacción reversible, al agregar HCl o Na 2CO3 se destruye en ion bisulfito y se regenera el compuesto carbonilico (ec 1). a)
b) Ecuación 1. a. Bisulfito de sodio + acetona, b. Bisulfito de sodio + etilmetilcetona. Las cetonas y aldehídos también condensan con algunos derivados del amoniaco como en el caso de las hidracinas sustituidas, para formar derivados de iminas, siendo esta una reacción utilizada para identificación y
caracterización. La 2,4dinitrofenilhidracina o reactivo de Brady se hizo reaccionar con pentanal, benzaldehído y etilmetilcetona obteniendo fenilhidrazonas, que en la mayoría de casos son solidos fáciles de purificar (ec 2). a)
Ecuación 2. a) Formación de fenilhidrazona a partir de pentanal y 2,4 dinitrofenilhidracina, b) formación de fenilhidrazona a partir de etilmetilcetona y 2,4-dinitrofenilhidracina.
b)
Los aldehídos que carecen de hidrógenos α cuando son tratados con una base diluida sufren una autoxidacion-reduccion para dar una mezcla equimolecular del alcohol y de la sal del correspondiente acido, este proceso es conocido como reacción de Cannizzaro; en la practica se utilizo benzaldehído para obtener alcohol bencílico y benzoato de potasio, esta solución al ser tratada con un acido forma el acido benzoico (ec 3).
Ecuación 3. Reacción de Cannizzaro La prueba del yodoformo es utilizada para identificar cetonas, que en presencia de una solución básica de yodo, forma un precipitado de color amarillo llamado yodoformo. El único aldehído que da positivo para esta prueba es el acetaldehído. En la practica no se obtuvo ninguna reacción, las posibles causas son: el yodo utilizado esta vencido o estaba oxidado. CONCLUSIONES
Los aldehídos y cetonas a pesar de presentar propiedades en común nunca serán iguales debido a la forma de su estructura que difiere tan solo en la presencia de un radical lo que le significa propiedades químicas y físicas diferentes.
BIBLIOGRAFIA
Carey Francis A., QUIMICA ORGANICA, 2006.Sexta Edición. Editorial McGrawHill/interamericana S.A de C.V. Morrison Thornton.QUIMICA ORGANICA. 1959. Quinta edición.
