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Departamento de Ciencias QUÍMICA 2 SESIÓN 9: ALDEHÍDOS Y CETONAS INTRODUCCIÓN ALDEHÍDOS COMUNES FORMALDEHÍDO Limón (Citrus aurantifolia ) CETONAS COMUNES Mangostán (Garcinia mangostana) SABERES PREVIOS Enlace: https://quizizz.com https://quizizz.com/admin/quiz/5f341ec7dbdea1001dbcae61/para-unirse-al-all LOGRO DE SESIÓN Al finalizar la sesión, el estudiante nombra y formula compuestos oxigenados: Aldehídos y Cetonas, teniendo en cuenta las características y propiedades de los compuestos orgánicos, en base a las reglas de la nomenclatura IUPAC y los tipos de reacciones que unifican la química orgánica. CONTENIDOS 1. ALDEHÍDOS - PROPIEDADES 2. NOMENCLATURA IUPAC 3. CETONAS - PROPIEDADES 4. APLICACIONES FUNCIONES QUÍMICAS ORGÁNICAS OXIGENADAS ALDEHÍDOS • Son compuestos orgánicos que en sus moléculas presentan el grupo funcional carbonilo (– CHO). • Su fórmula general es R– CHO. • Se obtienen al sustituir dos átomos de Hidrógeno de un carbono primario en un hidrocarburo. • En la práctica resulta de la oxidación de un alcohol primario o de la segunda oxidación de un hidrocarburo. PROPIEDADES FUNDAMENTALES DE ALDEHIDOS ❖La mayoría de aldehídos son líquidos a temperatura ambiente, el metanal es gaseoso y los siguientes hasta el de 12 carbonos son líquidos, los demás son sólidos. ❖Los aldehídos de peso molecular bajo, tienen generalmente olores penetrantes y desagradables, razón por la cual algunos compuestos grasos expuestos al aire despiden mal olor. Algunos aldehídos a partir del C6 presentan olores agradables y se utilizan en perfumería. Ejemplo: C8H17CHO ❖ Su punto de ebullición es inferior a los alcoholes de igual número de carbonos, pero mayores que hidrocarburos y éteres correspondientes, son combustibles en su mayoría, arden con la llama cuyo brillo depende del número de carbonos en la molécula. ALDEHÍDOS Estos compuestos tienen múltiples usos: ➢ El metanal ó aldehído fórmico, es un gas que disuelto en agua en 40% se vende como formol que es un poderoso desinfectante y se emplea para conservar piezas anatómicas, porque coagula los albuminoides. H HC O Es el término más sencillo de los aldehídos, es llamado también formaldehído o aldehído fórmico, en el comercio se le expende con el nombre de FORMOL (30 – 40 %). Fue descubierto por HOFFMAN en 1868. BENZALDEHÍDO ➢ El benzaldehído se emplea en la preparación de diversos drogas, colorantes y perfumes. El benzaldehído es un compuesto químico que consiste en un anillo de benceno con un sustituyente aldehído. Es el representante más simple de los aldehídos aromáticos y uno de los miembros industrialmente más usados de esta familia de compuestos. Nomenclatura Para nombrar los aldehídos, al nombre del hidrocarburo se le añade el sufijo –al. Si se presentan sustituyentes o enlaces múltiples, para enumerar se prefiere el grupo carbonilo – CHO. CH CH CH CH CH CHO Cl CH 3 2 2 3 4 - Cloro - 3 - metilhexanal # 6 # 5 # 4 # 3 # 1# 2 ALDEHÍDOS 5- Bromo-3,4-dimetilhept-6-inal 2-etil-4-metilpent-3-enal ALDEHÍDOS CHO CH 3 3 metil benzaldehído Cl CHO 1 2 3 45 6 7 8 4 - cloro - 2 - naftaldehído 3 2 4 1 6 7 5 8 CHO CH2 CH3 4 etil - 1 - naftaldehído Para aldehídos más complejos, en los cuales el grupo carbonilo (-CHO) está unido a un anillo, se usa el sufijo Carbaldehído. ALDEHÍDOS Ciertos aldehídos sencillos y muy conocidos tienen nombres comunes, reconocidos por la IUPAC. # de carbonos 1 2 3 4 5 ... R A ÍZ C O M Ú N F o rm A c e t P ro p io n B u ti r V a le r ... Propiedades Físicas Compuesto Fórmula Punto Fusión (°C) Punto Ebullición (°C) Formaldehído Acetaldehído Propionaldehído Butiraldehído Isobutiraldehído Valeraldehído Isovaleraldehído Benzaldehído HCHO CH3CHO CH3CH2CHO CH3 (CH2)2CHO (CH3)2CHCHO CH3 (CH2)3CHO (CH3)2CHCH2CHO C6H5CHO -92 -123 -81 -97 -66 -92 -51 -26 -21 21 49 75 64 103 92 179 REACCIONES PRINCIPALES DE ALDEHÍDOS REACCIONES PRINCIPALES DE ALDEHIDOS A) OXIDACIÓN. Los aldehídos se oxidan al reaccionar con dicromato de potasio en ácido sulfúrico o con permanganato de potasio en solución, formándose un ácido carboxílico. R - CHO + [ O ] ⎯⎯→ R - COOH Se verifica así, que son buenos reductores, lo que permiten su identificación en el laboratorio con el reactivo de Fehling o de Tollens. [O] = K2Cr2O7/H + , KMnO4/H + , H2Cr2O7, CrO3/H +,Cu/∆, PCC EL REACTIVO DE FEHLING Es una solución alcalina de sulfato cúprico, en contacto con un aldehído se forma un precipitado rojo ladrillo en el tubo de ensayo, ya que se ha originado la reducción de Cu+2 a Cu+1, formándose óxido cuproso R - CHO PRECIPITADO Cu2 O RTVO. FEHLING El reactivo de tollens Es una solución amoniacal de nitrato de plata en contacto con un aldehído se forma una capa brillante en las paredes del tubo, conocida como “espejo de plata”, lo que se debe a la reducción de Ag+ a Ag R - CHO ESPEJO RTVO. TOLLENS DE PLATA ALDEHÍDOS B) HIDROGENACIÓN Los aldehídos con doble enlace principalmente, reaccionan con hidrógeno en presencia de catalizadores dando alcoholes. CH2 = CH- CHO + 2 H2 CH3 - CH2 - CH2 - OH Pt propenal Propan- 1- ol Reductor: H2/Ni , LiAlH4/H + , NaBH4/H + (Reducción a alcoholes) Obtención de aldehídos 1. OXIDACIÓN DE ALCOHOLES PRIMARIOS Los alcoholes primarios logran oxidarse dando aldehídos, los agentes oxidantes usuales son el dicromato de potasio en ácido sulfúrico o el permanganato de potasio K2 Cr2 O7 y H2SO4 R – CH2 – OH + [ O ] ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ R – CHO + H2O o KMnO4 Como los aldehídos se oxidan rápidamente dando ácidos carboxílicos, por ello debe retirarse el aldehído tan pronto se forme. ALDEHÍDOS Ejemplo: CH3-CH2-CH2-OH + [ O ] ⎯⎯→ CH3-CH2- CHO + H2O KMnO4 Propan- 1 – ol propanal [O] = K2Cr2O7/H + , KMnO4/H + , H2Cr2O7, CrO3/H +, Cu/∆, PCC 2. HIDRATACIÓN DE ALQUINOS: HC CH + H2O/H2SO4/HgSO4 → CH3-CHO Etino Etanal ALDEHÍDOS 3. DESHIDROGENACIÓN DE ALCOHOLES PRIMARIOS Los alcoholes primarios se pueden transformar en aldehídos, deshidrogenándose en fase vapor usando un catalizador adecuado como cromito de cobre. La ausencia de un agente oxidante impide la transformación del aldehído en ácido. Cromito de cobre R – CH2 – OH ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ R – CHO + H2 300 C Cromito de cobre CH3 – CH2 – OH ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ CH3 – CHO + H2 300 C Ejemplo: CETONAS Definición: : Son compuestos carbonílicos que presentan en su estructura el grupo funcional carbonilo –CO–, se les representa por R - CO – R. El grupo carbonilo es divalente y nunca puede estar en el extremo de la cadena: R y R ´: Radicales alifáticos o aromáticos R = R ´: Cetona simétrica; R R ´: Cetona mixta o asimétrica NOMENCLATURA Nomenclatura Común: Se nombra los radicales unidos al carbonilo y luego la palabra cetona. CH 3 – CO – CH 2 – CH 3 CH 3 – CO – CH 3 etilmetilcetona dimetilcetona Nomenclatura IUPAC: Al nombre del Hidrocarburo de igual número de carbonos, se le da la terminación “ona”, habiendo numerado la cadena carbonada continua y más larga, tal que el carbono del carbonilo tenga el número más bajo. Cuando hay sustituyentes o enlace múltiple, se sigue igual criterio de numeración Ejemplos: CH 3 – CO – CH 3 propanona #1 #2 # 3 #4 #5 #6 CH 3 – CO – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 Hexan- 2- ona CETONAS #6 #5 #4 #3 #2 #1 CH 3 – CH = CH – CH 2 – C – CH 3 O Hex- 4 – en – 2 – ona #9 #8 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 7 – bromo – 7 – cloro – 4 – metilnonan – 3 – ona CH 3 – CH 2 – C – CH 2 – CH 2 – CH – CO – CH 2 – CH 3 Br CH 3 Cl CETONAS Aquellas cetonas que tienen un anillo unido al grupo carbonilo con una cadena alifática o aromática, se nombran cambiando la terminación “ico” del ácido por “fenona” CH Acetofenona 3C O C O Benzofenona Reacciones principales de cetonas A) REDUCCIÓN: En presencia de catalizadores reaccionan con hidrógeno, dando alcoholessecundarios CH3- CO–CH3 + H2 CH 3 – CH – CH 3 OH Ni A.1 Reducción a Alcoholes: A.2 Reducción a Hidrocarburos: CH3 –CO–CH3 + NH2–NH2/KOH → CH3–CH2–CH3 (Hidracina) (Reactivo de Wolff -Kisner) (Hidrogenación) Propan- 2 – ol propano CETONAS B) OXIDACIÓN Las cetonas no se oxidan con facilidad, pero con oxidantes fuertes como el KMnO4, se origina la ruptura de la cadena a la altura del grupo carbonilo con formación de dos ácidos. CH3–CH2–CO–CH2–CH3 [ O ] CH3–COOH + CH3–CH2–COOH Pentan-3-ona KMNO4 ácido etanoico ácido propanoico Obtención de cetonas 1. PIRÓLISIS DE ÁCIDOS Las cetonas simétricas se pueden preparar con muy buenos rendimientos (más del 90%), pasando vapores de un ácido orgánico sobre dióxido de torio a 400 - 500C 2 CH3 - COOH Ácido etanoico ⎯⎯⎯→ ThO2 500 C CH3-CO-CH3 + CO2 + H2O Propanona 2. A PARTIR DE ALCOHOLES Se lleva la deshidrogenación de un alcohol secundario, obteniendo la cetona correspondiente Butan- 2 - ol ⎯→ H2+ Butan- 2-ona CH3 - C- CH2 - CH3 O CH3-CH-CH2-CH3 OH CETONAS 4. ACILACIÓN DE FRIEDEL - CRAFTS Es un método muy bueno para obtener cetonas aromáticas, consiste en tratar un compuesto aromático con un halogenuro de ácido en presencia de un ácido de Lewis como: Al Cl3 , Zn Cl2 ó BF3 C Cl O AlCl3 C O HCl Acetofenona Benzofenona ( 90 % ) 3. HIDRATACIÓN DE ALQUINOS: CH3–C CH + H2O /H2SO4 / HgSO4 → CH3 –CO–CH3 Propino Propanona Propiedades fundamentales de las cetonas Las acetonas desde la propanona hasta la decanona son líquidos volátiles y aromáticos, a partir de C11 son sólidas e inodoras. La densidad de las acetonas es inferior a la del agua y su punto de ebullición inferior al del alcohol correspondiente. Las cetonas dan reacción negativa con los reactivos de Fehling y Tollens esto las diferencia de los aldehídos. LA PROPANONA: C O CH 3 CH 3 Es la más sencilla de las cetonas, llamada también dimetilcetona y comercialmente acetona, fue descubirta en 1754 por COURTENUAUX. Es un líquido muy volátil, incoloro, su punto de ebullición es 56C, densidad=0,79 g/cm3, de olor característico, miscible con agua en toda proporción, también es soluble en alcohol y éter, muy inflamable, arde con llama azulada. La acetona se prepara a escala industrial por dos procedimientos: CETONAS ❖ Por deshidrogenación del 2 – propanol: ⎯→ H2+ CH3 - C - CH3 O CH3-CH-CH3 OH ❖ A partir del acetato de calcio: Ca (CH3–COO)2 ⎯→ CH3- C - CH3 O CaCO3+ Su excelente poder disolvente de un gran número de sustancias orgánicas acetileno, materias grasas, resinas, acetatos y nitratos de celulosa, explica sus importantes aplicaciones como disolventes; también es usado para preparar cloroformo (CHCl3) , yodoformo (CHI3) y algunas pólvoras sin humo, como desnaturalizante del alcohol, para fabricar barnices y pinturas. La cetonas, se encuentra normalmente en la sangre y en la orina, siendo más abundante en ciertas condiciones patológicas como diabetes y acetonuria. Aplicación FORMULAR LOS SIGUIENTES COMPUESTOS A) 3 – etil – 6 – hidroxi – 2 – metil heptanal: B) 1–fenilpropanona: NOMBRAR LOS SIGUIENTES COMPUESTOS TRABAJO EN EQUIPO Instrucciones 1. Formar grupos de 4 integrantes. 2. Desarrollar la ficha de trabajo grupal asignada por el docente. 3. Presentar la resolución detallada y ordenada de los ejercicios. REFERENCIAS • MCMURRY, JOHN QUÍMICA ORGÁNICA, 2012 • http://www.sinorg.uji.es/Docencia/QO/tema 1QO.pdf • https://www.tagusbooks.com/leer?isbn=978 8436268270&li=1&idsource=3001 https://www.tagusbooks.com/leer?isbn=9788436268270&li=1&idsource=3001 GRACIAS
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