Prop Propie ieda dade dess F´ısic ısicas as y Qu´ Qu´ımic ımicas as de Alde Aldeh h´ıdos ıdos y Ceto Cetona nass Giselle Carolina Bar´ on on Gualdr´ on on Olga Viviana Cardenas Luna Mayra Alejandra Prada L´ opez opez Lab La b orato ora tori rio o de Qu´ Qu´ımica ım ica Org´ Or g´ anic an ica a I Grupo G1 Profesor: Julio R. Pinz´ on on
Resumen En la pr´actica actica se llevaron a cabo pruebas, para la identificaci´on on de aldeh´ıdos ıdos y cetonas; a pesar que ambos contengan en su estructura un grupo carboxilo reaccionan de manera diferente ante las diferentes pruebas. Para esta pr´actica actica se realizaron procedimientos como lo fueron la reacci´on on con 2,4-DNFH, oxidantes suaves como el reactivo de Tollens y de Fehling, la adici´on on bisulf´ıtica ıtica y la reacci´on on del haloformo. En el documento se presentan el an´alisis alisis para diversos aldeh´ aldeh´ıdos y cetonas como lo fueron fueron la acetona, acetona, el benzaldeh benzaldeh´´ıdo, la 2-butanona, 2-butanona, el acetaldeh acetaldeh´´ıdo, la glucosa, glucosa, la fructuosa, fructuos a, el formaldeh formald eh´´ıdo y la acetofenona. acetofeno na.
1.
Intr Introdu oducc cci´ i´ on on
Los aldeh´ aldeh´ıdos y las cetonas: cetonas: son compuestos compuestos caracteri caracterizados zados por la presencia presencia del grupo carbonilo (C=O). Los aldeh´ıdos ıdos presentan el grupo carbonilo en posici´ p osici´ on on terminal mientras que las cetonas lo presentan en posici´on on intermedia. Los Aldeh´ Aldeh´ıdos son compuestos compuest os de f´ormula ormula general R –CHO, y las Cetonas son compuestos org´anicos anicos de f´ormula ormula general R1-CO-R2, donde los grupos R1 y R2 pueden ser alif´ aticos aticos o arom´aticos. aticos. Ambos tipos de compuestos se caracterizan por tener el grupo Carbonilo, por lo cual se les suele denominar como compuestos Carbon´ Carbon´ılicos. Estos compuestos tienen una amplia aplicaci´on on tanto como reactivos y disolventes disolventes as´ as´ı como su empleo en la fabricaci´on on de telas, perfumes, pl´asticos asticos y medicinas. En la natura´ leza se encuentran ampliamente distribuidos como Prote´ Prote´ınas, Carbohidratos y Acidos Nucleicos, tanto en el reino animal como vegetal.12 Las reaccione reaccioness de los aldeh´ aldeh´ıdos y cetonas cetonas son esencialme esencialmente nte de tres tipos; adici´ on on nucleofilica, oxidaci´on on y reducci´on. on. La reacci´on on m´as as importante es la adici´on on nucleofilica 1
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debido a la resonancia que se presenta en el grupo carboxilo.A diferencia de las cetonas, los aldeh´ aldeh´ıdos son reductore reductoress fuertes, fuertes, lo que se manifiesta manifiesta con una soluci´ soluci´ on o n de NO3 Ag amoniacal, el cual hace que en el tubo de ensayo se deposite un espejo de plata met´alica, m´as as conocida como reactivo de Tollens,3 con el reactivo de Fehling 4 ,5 una disoluci´on on alcalina de sulfato c´ uprico uprico y tartrato s´odico odico pot´asico, asico, se forma un precipitado de ´oxido oxido c´uprico u prico de color rojo, con 2,4 DNFH6 ocurre una protonaci´on on al grupo carbox´ carbox´ılico permitiendo el ataque nucleofilico para generar fenilhidrazona y la reacci´on on con bisulfito 78 de sodio se trata de una adici´on on sobre el grupo grup o carbonilo. La mayor´ mayor´ıa de los aldehidos a ldehidos , metil alquil cetonas y cetonas c´ıclicas ıclicas reaccionan f´acilmente acilmente con NaHSO3 en soluci´on on saturada, para formar compuestos de adici´on on (aldehido–bisulfito o cetona-bisulfito)
2.
Resu Result ltad ados os
Tabla 1.
Propiedades qu´ qu´ımicas de los aldeh´ aldeh´ıdos y cetonas
Compuesto 2,4-DNF 2,4-DNFH H
Acetaldeh´ıdo Acetona Benzaldeh´ıdo 2-Butanona Formaldeh´ıdo Glucosa Fructosa Acetofenona
+ + NA NA NA NA NA
Bisulf Bisulf´´ıtica ıtica Tollens ollens Fehling ehling Halofo Haloformo rmo NA + NA NA NA NA NA NA + + NA NA + NA NA + NA NA NA + NA NA NA + NA NA NA NA +
+: Prueba positiva -: Prueba negativa NA: Prueba No Aplicada Figura 1.
Prueba Prueba de de 2,4-DNF 2,4-DNFH H
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Figura 2. Reacci´ on on de adici´on on bisu bi sulf´ lf´ıtica ıti ca
Figura 3.
Prueba de Tollens
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Figura 4.
Figura 5.
Prueba de Fehling
Prueba Prueba de Haloformo Haloformo
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Figura 6.
Estructuras Moleculares O
O
CH3
H3C
H3C O
Acetona
Acetaldehído Acetaldehído
Benzaldehído
H3C H2C
O
O O
H3C
H3C
Formaldehído
2-butanona Acetofenona Acetofenona
Figura 7. Reacci´ on on 2,4-dini 2, 4-dinitrofenil trofenilhidrazi hidrazina na con benzaldeh benza ldeh´´ıdo
OH O N
O
O
+
N
+
O H
H
Aldehido Aldehido
+ H2 N
O NH
N
-
-
+
NH
O N
H
NH H
2,4dinitrofenilhidrazina
OH
Dinitrofenilhidrazona
+
H2 O
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Figura 8. Reacci´ on on Bisulfito
O
O
O
-
O
S -
Na
O
HO
NaOH
+ NaHSO3
NaHSO4 H2O
Benzaldehído
Benzaldehído Producto cristalino
Figura 9. Reacci´ on on Fehling
Reaccion de Haloformo para la Metiletilcetona Metiletilcetona (2-Butanona)
Figura 10.
O O
CH3
+
3I2
+
3NaOH
CH 3 +
I
H3C
3NaI
I I
metiletilcetona
O
O CH 3
I I
+
3NaOH
O H3 C
Na
+
3HCI3
+
3H2O
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Figura 11. reacci´ on del reactivo de tollens con el acetaldehido on
Figura 12. reacci´ on del reactivo de tollens con el benzaldehido on
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3.
Disc Discus usi´ i´ on on de Resultados En
la prueba de la 2,4-dinitrofenilhidrazina se realiza la identificaci´on on de un grupo carbonilo, consiste en la reacci´on on de los carbonilos con la 2,4-dinitrofenilhidrazina para formar fenilhidrazonas, la acetona y el benzaldeh b enzaldeh´´ıdo dieron soluciones de color naranja debida a las dinitrofenilhidrazonas formadas de estos dos compuestos, lo que indica que la prueba es positiva por la presencia de un grupo carbonilo, Figura 7, 7, el acetaldeh´ acetaldeh´ıdo dio una coloraci´ on negra pero esto es un dato err´oneo on oneo ya que esta sustancia contiene un grupo carbonilo en su estructura.Ver Figura 1
El
i´on on bisulfito act´ ua ua como nucle´ofilo ofilo atacando al grupo carbonilo de aldeh´ aldeh´ıdos, metilcetonas y algunas cetonas c´ c´ıclicas no impedidas formando productos pro ductos de adici´ on on que son s´olidos olidos cristalinos que pueden separarse por filtraci´on. on. Esta prueba fue realizada a las tres muestras, la acetona y la 2-butanona dieron negativa (ver Tabla 1, 1, Figura 3) 3) a esta prueba a pesar de ser cetonas ya que no son metilcetonas, estas dieron soluciones solubles e incoloras Figura incoloras Figura 3, 3, pero por el contrario el benzal ben zaldeh´ deh´ıdo ıdo si di´o un resultado positivo ya que la soluci´ on on quedo turbia y con un precipitado cristalino de la adici´on on bisulf´ bisulf´ıtica el cual es f´acil acil de separar por filtrado.ver Figura filtrado.ver Figura 8
La glucosa y la fructuosa fructuosa son monosac´ monosacaridos a´ridos capaces de reducir los iones c´upricos upricos a oxido cuproso pasando del color azul a uno rojo ladrillo, esto debido a que contienen grupos hemiacet´alicos alicos (mol´eculas eculas que contienen contiene n un grupo g rupo hidroxilo –OH y un residuo alc´oxido oxido –OR unidos a un mismo ´atomo atomo de carbono) los cuales son encargados de reducir el sulfato de cobre. Sin embargo, la sacarosa, al no poseer grupos carbonilos libres, ya que intervienen los carbonos anom´ericos ericos en el enlace entre los monosac´aridos aridos integrantes, carecen de poder reductor.Ver Figura 4
El
formaldehido se oxida a ´acido acido f´ormico; ormico; los iones c´ upricos se reducen a oxido upricos cuproso lo que produce un precipitado de color rojizo. Para todos los aldeh´ aldeh´ıdos la reacci´ on de Fehling que ocurre es la que se encuentra en la Figura 9 on
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4.
Conc Conclu lusi sion ones es
En cuanto cuanto a la 2,4-dinitro 2,4-dinitrofeni fenilhidra lhidrazina, zina, tanto tanto las reacciones reacciones con benzaldeh benzaldeh´´ıdo como con la acetona result´o positivo ya que el reactivo reconoce la presencia del grupo carbonilo sin importar que sea terminal terminal o no. Las dinitrofeni dinitrofenilhidr lhidrazonas azonas de aldeh´ aldeh´ıdos y cetonas saturados presentan una coloraci´ on naranja lo que hace muy on f´ acil acil su reconocimiento.
La
prueba de adici´on on bisulf´ bisulf´ıtica es de gran utilidad para pa ra separar compuestos carbon´ bon´ılicos presentes en mezclas y es positiva p ositiva cuando se logra extraer el compuesto cristalizado por filtraci´on. on.
En
los aldeh aldeh´´ıdos ıdos el carbono carbono del grupo grupo carboni carbonilo lo esta esta unidos unidos a un radica radicall y a un hidr´ogeno, ogeno, de este enlace es donde la prueba de fehling reacciona para dar el correspondiente ´acido acido carbox´ılico, ılico, para el caso del benzaldeh benza ldeh´´ıdo la prueba fue negativa y no es congruente con lo que dice la literatura, se cree que el compuesto estaba contaminado.
La
reacci´on on de tollens muestra la oxidaci´on on de un aldeh´ aldeh´ıdo y la reducci´ on on de los iones de plata a plata met´alica alica que es de f´acil acil identificaci´on on por la formaci´on on del espejo de plata en la superficie superficie del vidrio del tubo, de esta manera se concluye concluye que el ensayo ens ayo de tollens es un buen m´etodo etod o para pa ra identificar i dentificar la presencia p resencia de aldeh a ldeh´´ıdos.
La
prueba de haloformo en la que se utiliza yodo e hidr´oxido de sodio es util u ´ til para la identificaci´on on de cetonas met´ılicas, ılicas, ya que en medio b´asico asico se convierten en una sal soluble de un ´acido acid o carbox carb ox´´ılico ılic o m´as as un precipitado amarillo que es el yodoformo, que se emplea para su identificaci´on. on.
5. 5.1.
Procedi Procedimien miento to Experime Experiment ntal al Ensayo Ensayo con 2,4-Dinit 2,4-Dinitrofeni rofenilhidr lhidrazina azina
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5.3. 5.3.
Reac Reacci ci´ ´ on con el reactivo de Tollens on
En un tubo de ensayo se coloc´o 10 gotas gotas de nitrat nitratoo de plata plata al 5 % (p/v), (p/v), se agrego agrego gota a gota la soluci´on on de hidr´oxido oxido de sodio hasta que se formo un precipitado. Se agreg´ o gota a gota la soluci´on on de hidr´oxido oxido de amonio amonio al 5 % (p/v). Justo Justo hasta que se disolvi´o el oxido de plata y por ultimo se a˜nadi´ nadi´o 3 gotas de formaldeh´ fo rmaldeh´ıdo. ıdo. Se agit´ ag it´o y se espero un tiempo prudente (5 minutos) hasta que se observ´o en espejo de plata. Algunos tubos se debieron calentar en ba˜no no mar´ mar´ıa durante durante 5 minutos minutos para poder observ observar el espejo de plata.
5.4. 5.4.
Reac Reacci ci´ ´ on con el reactivo de Fehling on
Se a˜ nadi´ nadi´ o a 1 ml de la soluci´on on de Fehling A, lentamente 1 ml de la soluci´on o n de Fehling B hasta que el precipitado de color azul p´alido alido se disolvi´o, o, y se observ´o el color azul oscuro; oscuro ; despu´ des pu´es es de esto se adiciono ad iciono 3 gotas go tas del aldeh a ldeh´´ıdo y se calent´o a ba˜ no Mar´ Ma r´ıa durante 3 minutos.
5.5. 5.5.
Reac Reacci ci´ ´ on on del Haloformo
En un tubo de ensayo se coloc´o 0,1 g de acetaldeh´ acetaldeh´ıdo, se agreg´ o 2 ml de agua. Se a˜nadi´ nadi´ o 20 gotas de la soluci´on on de NaOH al 10 % (p/v) y despu´ despu´es es se adicion´ adicion´ o gota a gota aproximadamente 60 gotas de Yodo-Yoduro de potasio justo hasta que el color caf´e oscuro del yodo persista. Se calent´ o la mezcla en ba˜no no Mar´ıa ıa a 60oC durante 2 minutos. Posteriormente se decolor´o la soluci´on on adicionando de a 3 a 4 gotas de NaOH al 10 % (p/v) (p/v) diluido diluido en agua agua y se dejo reposar reposar hasta la aparici´ aparici´ on on de un precipitado amarillo de yodoformo.
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7. Lauer, Lauer, W. W. M. y Lang Langkam kammer merer er,, C. M. M. Journal of the American Chemical Society 1935, 57 , 2360-2362. 8. Steve Stevens, ns, P. G. Journal of the American Chemical Society 1934, 56 , 1425.