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TRABAJO PRÁCTICO Nº 6: ALQUENOS, ALQUINOS, ALCOHOLES, ALDEHÍDOS Y CETONAS

Objetivos:

-Obtener un alquino de interés industrial

-Caracterizar químicamente enlaces múltiples

-Comparar las velocidades de reacción entre alcoholes primarios, secundarios y terciarios a través de reacciones de sustitución.

-Verificar la oxidación de alcoholes mediante distintos agentes oxidantes.

-Comprobar el carácter reductor de aldehídos con reactivos específicos.

-Diferenciar aldehídos de cetonas.

-Visualizar la formación de resinas mediante reacciones de carbono α.

Introducción

En la actualidad, el número de alquinos accesibles comercialmente es muy limitado, siendo el acetileno el más utilizado. Aproximadamente el 50% del acetileno producido industrialmente se utiliza como materia prima para la preparación de una amplia gama de productos orgánicos. Por adición catalítica de ácido acético al acetileno se obtiene acetato de vinilo, mientras que la adición de alcoholes produce éteres vinílicos. Estos productos de adición se emplean industrialmente en la preparación de plásticos y polímeros acrílicos en general.

Tradicionalmente el acetileno se obtiene a partir de carburo de calcio:

Una síntesis alternativa, que implica la oxidación parcial de metano a temperatura elevada, está desplazando al método del carburo:

Debido al elevado costo del acetileno, ha disminuido mucho su antiguo y amplio mercado; la mayoría de los productos químicos que antes se sintetizaban a partir de acetileno, se obtienen en la actualidad del etileno. No obstante, el acetileno sigue siendo la fuente de algunos compuestos utilizados en la manufactura de polímeros.

Un dato histórico

En la etapa temprana de nuestro país como nación libre y soberana, las calles de Buenos Aires eran iluminadas mediante faroles con carburo haciendo uso de la misma reacción química que se plantea al comienzo de este práctico, seguida por la reacción de combustión (ver propiedades químicas de alquinos).

Era habitual que un farolero hiciera su recorrido encendiendo los faroles al caer la tarde y a la madrugaba las apagara.

Propiedades químicas de los alquinos

Reacciones para comprobar insaturación

1. Halogenación

Los alquinos y los alquenos experimentan adición electrofílica de halógenos a temperatura ambiente.

2. Oxidación con KMnO4

Los alquenos y los alquinos reaccionan con Reactivo de Baeyer. Cuando los alquinos se tratan con KMnO4 neutro al 2% (Reactivo de Baeyer) sufren oxidación para dar dicetonas con la consiguiente reducción del permanganato a dióxido de manganeso, precipitado de color marrón.

• Acidez

Los alquinos terminales reaccionan con ciertos iones de metales pesados, principalmente con Ag+ y Cu+ para formar acetiluros insolubles en agua. El carbono sp posee mayor electronegatividad que un carbono sp2 o sp3. Por este motivo, un hidrógeno unido a un carbono sp presenta una acidez apreciable.

Observando los valores de pKa (Tabla 1), se puede establecer el siguiente orden de acidez relativa: H2O > H-C≡C-H >CH2 = CH2 > RH

Tabla 1. Valores de pKa

Compuestos pKa

Agua 15,7

Acetileno 25

Etileno 44

Etano 50

Los acetiluros de metales pesados (Cu, Ag, Hg) son insolubles en agua. La unión C-Metal pesado tiene mayor carácter covalente que la de los acetiluros de metales alcalinos. Los acetiluros de metales pesados son inestables al calentamiento, por lo que, cuando están secos, detonan con suma facilidad. Para regenerar el acetileno, son tratados con HNO3.

Los acetiluros de metales muy electropositivos (Na, Ca, Sr, Ba) son iónicos. Reaccionan con agua para dar acetileno. Son estables al calentamiento y en medio anhidro se usan como nucléofilos para síntesis.

Igual que otros carbaniones, los iones acetiluro son nucleófilos fuertes y bases fuertes. Además de desplazar a los iones haluro en reacciones SN2, pueden añadirse a grupos carbonilo (C=O). Un nucleófilo se añadirá al carbono de un carbonilo formando el correspondiente alcóxido que tras la protonación proporciona un alcohol. El átomo de carbono del carbonilo es positivo parcial y el oxígeno tiene una carga negativa parcial.

• Combustión

La combustión completa de alquinos ocurre con liberación de calor. Debido a la mayor proporción de carbono en comparación con alcanos y alquenos, los alquinos arden con llama brillante y fuliginosa con desprendimiento de carbón.

COMPUESTOS OXIGENADOS

Los compuestos orgánicos que contienen carbono, hidrógeno y oxígeno, constituyen un grupo grande de familias entre las que se encuentran: los alcoholes, los fenoles, los éteres, los epóxidos, los peróxidos, los aldehídos, las cetonas, los ácidos carboxílicos, ésteres y anhídridos.

Todos estos tipos de sustancias tienen gran importancia tanto a nivel industrial como biológico. No obstante los alcoholes, aldehídos, cetonas y los ácidos carboxílicos merecen particular atención por su amplia distribución en la naturaleza y su importante función en el metabolismo celular.

Por tal razón es importante reconocer dichos compuestos y diferenciarlos según sus características estructurales y de reactividad química.

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