Compuestos Aldehidos

ALDEHIDOS Y CETONAS

El grupo funcional característico de los aldehidos y cetonas es el grupo carbonilo. Para los aldehidos, el carbono 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 estar enlazado a otros dos átomos de carbono

R - C

O

H

R - C - R' O

C O

Carbonilo Aldehido Cetona

La fórmula general condensada para un aldehido se abrevia como R – CHO y la de una cetona como R – CO – R’.

Para nombrar los aldehidos, la “o” final del nombre del alcano respectivo se sustituye por el sufijo “al”. Para los miembros inferiores de la familia predomina el empleo de los nombres comunes como por ejemplo, Metanal o formaldehido, HCHO; etanal o acetaldehido, CH3 – CHO; propanal o propionaldehido, CH3 – CH2 – CHO; butanal o butiraldehido, CH3 – CH2 – CH2 – CHO; ventanal o valeraldehido, CH3 – CH2 – CH2 – CH2 - CHO y benzaldehido, C6H5 - CHO

Para nombrar las cetonas, la “o” final del nombre del alcano respectivo se sustituye por el sufijo “ona”. La acetona es la misma la propanona o dimetilcetona, CH3 – CO – CH3; y la butanona es denominada también metiletilcetona, CH3 – CO – CH2 - CH3. La 2-pentanona, CH3 – CO – CH2 – CH2 - CH3 y la 3-pentanona, CH3 – CH2 – CO – CH2 - CH3 son isómeros de posición. La metilfenilcetona o acetofenona y la difenilcetona o benzofenona

Aldehídos y Cetonas

49

son cetonas aromáticas porque alguno de los radicales hidrocarbonados enlazados al grupo carbonilo son grupos arilos.

PROPIEDADES FISICAS DE ALDEHIDOS Y CETONAS

Salvo el formaldehído que es un gas, casi todos los aldehídos son líquidos. Los miembros inferiores son de olor agradable, muchos otros se emplean en la fabricación de perfumes y sabores artificiales. El formaldehído y el acetaldehído son infinitamente solubles en agua, los homólogos superiores no son hidrosolubles. Los aldehídos son menos densos que el agua e incoloros. Las cetonas tienen propiedades casi idénticas a los aldehídos y se diferencian de estos por su suave olor

PROPIEDADES QUIMICAS DE LOS ALDEHIDOS Y CETONAS

Las reacciones químicas de los aldehídos y cetonas son función del grupo carbonilo. Por su mayor electronegatividad, el oxígeno atrae el par electrónico mas hacia él alejándolo del carbono. En consecuencia, la distribución electrónica del enlace no resulta simétrica; el oxígeno es ligeramente negativo y el carbono ligeramente positivo. El grupo carbonilo puede representarse como dos formas resonantes, una neutra y otra con doble carga de la siguiente manera

C = O C - O + -

Al examinar los productos que se forman cuando los reactivos se adicionan al doble enlace carbono – oxígeno, el fragmento positivo del reactivo siempre se adiciona al oxígeno y el fragmento negativo se une al carbono

REACCIONES DE ADICION NUCLEOFILA

La reacción global tanto para aldehídos como para cetonas es:

Introducción a la Bioquímica

50

C O

C O

+ H - X

H

X

Esta reacción permite a los aldehídos y cetonas adicionar agua para formar hidratos, ácido cianhídrico para formar cianhidrinas, alcoholes para formar hemiacetales o hemicetales y bisulfito de sodio, entre otros

Mecanismo de adición nucleófila

La parte nucleófila del reactivo choca con el carbono carbonilo, rompe el enlace pi desplazándose los electrones hacia el oxígeno y originándose un intermediario bipolar de la siguiente manera

C O

C O

+ H - X

X

_

H +

El enlace X – H del intermediario estará muy polarizado debido a la carga positiva sobre X y tenderá a perder el ión hidrógeno, el átomo de oxígeno cargado negativamente será básico y adquirirá el ión hidrógeno, así:

C O

C O H XX _ H +

Aldehídos y Cetonas

51

Adición de alcohol a aldehídos y cetonas

La adición de un mol de un alcohol a un aldehido o cetona produce un hemiacetal o hemicetal, respectivamente. Estos son productos inestables. Sin embargo, las estructuras cíclicas de los monosacáridos se configuran mediante un enlace hemiacetálico o hemicetálico interno entre el grupo aldehido y un grupo hidroxilo de la molécula. El hemiacetal formado entre acetaldehído y alcohol etílico y el hemicetal que resulta entre acetona y alcohol etílico tienen las siguientes fórmulas

CH3 - CH OH OCH2 - CH3

CH3 - C - CH3 OH OCH2 - CH3 Hemiacetal Hemicetal

Los hemiacetales y hemicetales, en presencia de catalizadores ácidos reaccionan con una molécula de alcohol para formar acetales y cetales. El acetal formado entre acetaldehído y alcohol etílico y el cetal que resulta de la adición entre acetona y alcohol etílico tienen las siguientes fórmulas

CH3 - CH OCH2 - CH3

CH3 - C - CH3 OCH2 - CH3 OCH2 - CH3 OCH2 - CH3 Acetal Cetal

Adición de cianuro de hidrógeno

La adición de ácido cianhídrico a un aldehído o cetona produce cianhidrina. Estas cianhidrinas son intermediarios importantes en la preparación de hidroxiácidos,

Introducción a la Bioquímica

52

aminoácidos y carbohidratos. Las cianhidrinas del acetaldehído y de la acetona tienen como fórmulas estructuras condensadas las siguientes

CH3 - CH CN

CH3 - C - CH3 CN OH OH Cianhidrina del Acetaldehido Cianhidrina de la acetona

REACCIONES DE CONDENSACION CON DERIVADOS DEL AMONIACO

Los aldehídos y cetonas adicionan amoníaco y algunos compuestos derivados de forma NH2 – Y, y los productos obtenidos en un medio ácido, se deshidratan formando finalmente condensados en los que el carbono carbonilo se une doblemente con el nitrógeno del compuesto adicionado. Las reacciones escritas globalmente para aldehído y cetona son

R - C

H

NH2 - Y R - CH = N - Y H2 O

O

R - C - R' NH2 - Y O

R - C = N - Y R'

H2 O

+ +

+ +

H

+

H+

Los compuestos que casi siempre se emplean en esta reacción son la hidroxilamina, NH2OH, semicarbazida, NH2–NH–CO–NH2, fenilhidracina, NH2–NH–C6H5, 2,4- dinitrofenilhidracina y las aminas primarias, NH2-R. Los productos de adición formados se denominan, respectivamente, oximas, semicarbazonas, fenilhidrazonas y bases de Schiff o

Aldehídos y Cetonas

...