Química Orgánica 2 Practica 4

Práctica 4.

Reactividad del grupo carbonilo. Identificación de aldehídos y cetonas.

1. Introducción.

El grupo característicos de los aldehídos y cetonas es el grupo carbonilo. Lo que los hace diferentes es como esta posicionado este grupo en la molécula: para los aldehídos el grupo carbonilo siempre es un carbono terminal y se encuentra enlazado a un hidrógeno; mientras que en las cetonas nunca será un carbono terminal ya que debe de estar enlazado a otros átomos de carbono. El primer miembro de la familia química de los aldehídos es el metanal o formaldehido (aldehído fórmico), mientras que el primer miembro de la familia de las cetonas es la propanona o acetona (dimetil cetona). Las cetonas aromáticas recibe el nombre de fenolas. La presencia del grupo carbonilo convierte a los aldehídos y cetonas en compuestos polares. Los compuestos de hasta cuatro átomos de carbono, forman puente de hidrógeno con el agua, lo cual los hace completamente solubles en agua. Igualmente son solubles en solventes orgánicos.

Los puntos de ebullición de los aldehídos y cetonas son mayores que el de los alcanos del mismo peso molecular, pero menores que el de los alcoholes y ácidos carboxílicos comparables. Esto se debe a la formación de dipolos y a la ausencia de formación de puentes de hidrógeno intramoleculares en éstos compuestos.

Los aldehídos y cetonas se comportan como ácidos debido a la presencia del grupo carbonillo, esto hace que presenten reacciones típicas de adición nucleofílica. Las reacciones químicas de los aldehídos y cetonas son función del grupo carbonilo. Por su mayor electronegatividad, el oxigeno atrae el par electrónico más hacia él alejándolo del carbono. En consecuencia, la distribución electrónica del enlace no resulta simétrica; el oxigeno es ligeramente negativo y el carbono ligeramente positivo. El grupo carbonilo puede representarse como dos formas resonantes, una neutra y la otra con doble carga .Al poseer el grupo carbonilo en diferente posición, esta diferencia estructural afecta sus propiedades de dos maneras:  Los aldehídos se oxidan con facilidad; las cetonas no  Los aldehídos suelen ser más reactivos que las cetonas en adiciones nucleofílicas Dentro de sus propiedades físicas tenemos:  Son polares: el grupo carbonílico polarizado, convierte a aldehídos y cetonas en sustancias polares.  Solubilidad: son solubles en agua y compuestos orgánicos.  Se obtienen a partir de alcoholes: La oxidación de un alcohol implica la pérdida de uno o más hidrógenos del carbono que tiene el grupo (-OH).  Se pueden obtener también a partir de cloro ácido, su reducción conduce a aldehídos tanto alifáticos como aromáticos o bien, se puede transformar un cloruro de ácido alifático en una cetona aromática mediante la acilación de Friedel-Crafts.  Se obtienen a partir de alquinos (catalizada por ácidos), o a partir de metilbencenos.  Los aldehídos no sólo son oxidados por los mismos reactivos que oxidan alcoholes permanganato y dicromato, sino también por el oxidante muy débil, el ión plata. El reactivo de Tollens contiene el ión diaminplata, Ag(NH3)+.

 Las cetonas sólo se oxidan en condiciones enérgicas, ya que necesitan la ruptura de enlaces carbono-carbono. Las metil cetonas se oxidan suavemente por medio de un hipohalogenito en la reacción del haloformo o reacción de Lieben.  Los aldehídos se reducen a alcoholes primarios.  Las cetonas se reducen a alcoholes secundarios.

2. Objetivos.

Identificación del grupo carbonilo de aldehídos y cetonas.

Mediante diversas reacciones, distinguir un aldehído y una cetona.

3. Hipótesis.

El grupo carbonilo en aldehídos y cetonas reacciona con derivados del amoniaco produciendo compuestos sólidos de punto de fusión definido.

El punto de fusión de los derivados de aldehídos y cetonas permiten caracterizarlos cualitativamente.

El grupo carbonilo de aldehídos se oxida fácilmente y el de cetonas no se oxida.

Las metil-cetonas, los metil-alcoholes y el acetaldehído dan una reacción positiva en la prueba del haloformo

4. Reacciones.

Reacción de identificación del grupo carbonilo.

Prueba de identificación para aldehído.

Prueba de identificación de Tollens (Confirmación de aldehídos).

AgNO3 + NH4OH Ag(NO3)2OH + 2 O2

H2O

Prueba de identificación con haloformo (Confirmación de cetonas).

5. Mecanismo de reacción.

Reacción de identificación del grupo carbonilo.

Reacción de identificación para el aldehído (Ácido crómico).

Reacción de haloformo (Confirmación de cetonas).

6. Resultados.

Tabla 1: Datos experimentales de identificación de aldehídos y cetonas.

Reacción con 2,4- dinitrofenilhidrazina

Reacción con ácido crómico

Reacción de Tollens

Reacción del yodoformo

Aldehído alifático (Propanaldehído)

SI

SI

SI

NO

Aldehído aromático (Benzaldehído).

SI

SI

SI

NO

Cetona alifática (Metil-isobutil cetona).

SI

NO

NO

SI

Cetona aromática (Acetofenona).

SI

NO

NO

SI

Problema

SI

NO

SI

7. Análisis de resultados.

A continuación se explica lo ocurrido de manera general en cada una de las pruebas cualitativas de identificación, con el fin de entender en qué casos se deben realizar dichas pruebas, una vez conociendo esto, se explicara el procedimiento a detalle de la identificación de nuestra muestra problema.

7.a. Prueba de identificación del grupo carbonilo.

En esta prueba, se adicionó 2,4-dinitrofenilhidrazina a la muestra previamente disuelta en etanol, si la muestra contiene un grupo carbonilo, entonces se realiza una reacción de adición, en la cual se establece un enlace entre el átomo de carbono del grupo carbonilo con el grupo –NH2 de la 2,4-dinitrofenilhidrazina, posteriormente se realiza una reacción de eliminación del oxígeno, el cual se protona con el fin de formar un grupo saliente –OH, los productos obtenidos de esta reacción se pueden identificar por ser precipitados cono colores llamativos, en el caso de los compuestos utilizados en la práctica, los precipitados fueron de color naranja claro y naranja obscuro.

7.b. Ensayo con ácido crómico

En esta prueba se disolvieron 3 gotas de la muestra en 1 mL de acetona, y se añadieron 0.5 mL de ácido crómico, si la muestra es un aldehído, se realizará una reacción óxido-reducción, en la cual, el aldehído se oxida, reduciendo al cromo (Cr+6 a Cr+3),

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