Reacciones de aldehídos y cetonas.

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Reacciones de Aldehídos y Cetonas

Estudiantes del programa  de química, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad de la Amazonia. Florencia (Caquetá)[pic 2]

Resumen

Durante la actividad experimental se realizó la identificación del formaldehído, benzaldehído, acetona, glucosa anhidra mediante la prueba de Fehling siendo positivo para el formaldehído y la glucosa anhidra y negativa para benzaldehído y acetona, la prueba de Tollens se realizó para los mismos compuestos, para cada uno presento la formación de espejo de plata indicando que la prueba fue positiva; por último se realizó la prueba para la formación de la 2,4-dinitrofenilhidrazona donde se presentó la formación de precipitado.

Palabras claves: Aldehído, cetona, adición nucleofílica, compuesto carbonílico.

Abstract

Activity during the experimental identification of formaldehyde, benzaldehyde, acetone, anhydrous glucose was performed by Fehling test for formaldehyde being positive and negative anhydrous glucose to benzaldehyde and acetone, Tollens test was performed for the same compounds, for each presented the silver mirror formation indicating that the test was positive; Finally the test was performed for the formation of the 2,4-dinitrophenylhydrazone is presented where a precipitate.

Key words: Aldehyde, ketone, nucleophilic addition, carbonyl compound.

Introducción

Una molécula orgánica debe sus comportamientos químicos y físicos a los grupos funcionales que se encuentren presentes en ella (Granados et al, 1971 ), se entiende como grupo funcional al átomo o grupo de atomos que caracteriza una clase de compuestos orgánicos y determina sus propiedades, como pueden ser los alcoholes (ROH), aldehídos (RCOH), cetonas (RCOR’), esteres (RCOOR’), ácidos carboxílicos (RCOOH), éteres (ROR), aminas (RNH2) amidas (RCONH2) y grupo ciano (CN) etc ( Garcia et al, 1980).

La presencia de los grupos funcionales mencionados anteriormente puede ser determinada y clasificada en un compuesto orgánico mediante pruebas físicas y química como el cambio de coloración, el análisis cualitativo orgánico permite conocer las sustancias por las características y propiedades que presenta al reaccionar con un reactivo especifico y permite probar la similitud con una muestra pura del compuesto (Lamarque et al, 2008).

En el caso de los aldehídos son sustancias con fórmula general RCHO a excepción del formaldehído con formula general HCHO, las cetonas son compuestos de fórmula general RCR’O, donde los grupos R y R’ pueden ser alifáticos o aromáticos.

Esquema 1. Estructura general de los aldehídos y cetonas.

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La presencia del grupo carbonilo C=O en los aldehídos y cetonas rige su química de dos maneras: a) proporcionando un sitio para la adición nucleofílica, b) aumentando la acidez de los átomos de hidrogeno unidos al carbono alfa, estos dos efectos concuerdan con el grupo carbonilo y se deben a ello, a la capacidad del oxígeno para acomodar una carga negativa (Morrison R.T & ‎ Boyd R.N. 1998).

Esquema 2. Reacción general de adición nucleofílica al grupo carbonilo.

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Esquema 3. Mecanismo general de adición nucleofílica al grupo carbonilo.[pic 5]

La reacción tiene lugar al ser atacado el carbono carbonílico por un nucleofílo que es una especie con abundancia de electrones, generando la deslocalización del doble enlace carbono-oxígeno quedando el oxígeno con carga negativa, teniendo una posterior protonación para generar en este caso como producto un alcohol.

El carbonilo contiene un doble enlace carbono-oxígeno, debido a que el oxígeno es más electronegativo que el carbono, los electrones π son fuertemente atraídos por el oxígeno, dando lugar a una polarización que genera un carácter electropositivo en el carbono carbonílico y lo convierte en u grupo más susceptibles al ataque de reactivos nucleofílicos (Griffin W.F. 1987), entre los cuales encontramos los alcoholes, el agua que es un nucleofílo neutro, el ion cianuro CN- para forma cianohidrinas, los carbaniones, derivados de amoniaco como la hidrazina para formar hidraxzona, la 2,4-dinitrofenilhidrazina para formar 2,4-dinitrofenilhidrazina.

Por otro lado en presencia de agentes oxidantes como el dicromato de potasio K2Cr2O7  y permanganato de potasio  KMnO4 los aldehídos pueden ser oxidados a ácidos carboxílicos con gran facilidad, no siendo el mismo caso para las cetonas, es por ello que la prueba de oxidación es la reacción más utilizada para diferenciar los aldehídos de las cetonas, en otras palabras un aldehído tiene un átomo de hidrogeno unidos al carbono carbonílico y la cetona no, este hidrogeno es sustraído durante la oxidación, mientras que la reacción análoga para una cetona no tiene lugar, es decir, la separación de un grupo alquilo o arilo, esta característica  del grupo aldehído permite realizar la oxidación con agentes oxidantes débiles como el ión plata y el ión cúprico como es el caso del reactivo de Tollens, siendo  un complejo acuoso de diamina-plata, presentado usualmente bajo la forma de nitrato (Leira M.G &  Ortiz M.F 2013), este agente oxidante genera plata al reaccionar y se utiliza generalmente para comprobar la presencia de aldehídos, que son oxidados a ácidos carboxílicos. Si la sustancia con la cual reacciona es un aldehído, el reactivo de Tollens genera plata. En otro caso, puede formarse o no una sustancia amarillenta (Gutsche C.D.1978).

Los aldehídos también pueden ser identificados mediante la prueba de Fehling  la cutiliza como agente oxidante el ion cúprico Cu2+ presente en una solución acuosa de CuSO4 en medio básico y estabilizada con tartrato de sodio y potasio, conocida como sal de Rochelle.

Las propiedades que presentan este tipo de sustancias permiten tener una utilidad en la industria; los aldehídos son empleados para la fabricación de resinas, plásticos, solventes, tinturas, perfumes y esencias; en el caso de las cetonas son empleadas como disolventes orgánicos, se emplean para la obtención de resinas sintéticas, antisépticos, en el caso de la acetona es común mente utilizada como removedor de uñas.

Metodología.

Prueba de Fehling

Se colocó en un tubo de ensayo 1 ml de solución de Fehling A y 1 ml de Fehling B. se adicionaron 6 gotas de formaldehído. Se repitió de la misma manera con   benzaldehído, acetona y solución de glucosa, posteriormente se llevó a baño María en una plancha de calentamiento hasta ebullición.

Prueba de Tollens  

Se colocó en un tubo de ensayo 1 ml del reactivo de Tollens y 6 gotas de formaldehído, el procedimiento se repitió para benzaldehído, acetona y glucosa, posteriormente se llevó a baño María.

Prueba para la formación de la 2,4-dinitrofenilhidrazona  

Se colocó en 4 tubos de ensayos 0.5 ml de los compuestos carbonílicos: formaldehído, Benzaldehído, acetona y glucosa, posteriormente se adicionó a cada tubo de ensayo 0.5 ml de la 2,4-dinitrofenilhidrazina se agitó y se  observaron los cambios producidos durante 5 minutos. Anote los resultados en la tabla de respuesta.

Resultados y discusión

Ensayo de Fehling

Resultados

Figura 1. Calentamiento una vez adicionado el reactivo de Fehling A (solución cúprico) y B (solución alcalina de tartrato sódico-potásico) a los compuestos carbonilicos.

Figura 2. Reacción de Fehling A y B con: tubo 1 (formaldehído), tubo 2 (benzaldehído), tubo 3 (acetona) y tubo 4 (glucosa)

De acuerdo a los resultados obtenidos para los diferentes compuestos carbonílicos, se puede apreciar que esta prueba resultó positiva para la glucosa, como para el formaldehído.

El este ensayo, el reactivo de Fehling A, contiene sulfato de cobre, y por tanto el ion cúprico como oxidante, Cu (II)  convierte a los aldehídos como el formaldehído en un ácido carboxílico. Por otro lado se encuentra que el ión cúprico, Cu (II), se reduce a ion cuproso, Cu (I), el cual precipita en forma de óxido de un color ladrillo característico, como se puede observar en la figura 2. (H. Dupont Durst,George W. Gokel, 2007)

La reacción general es como se muestra:

Esquema 4. Reacción general de un aldehído y el reactivo de Fehling.

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La sustancia que compleja el ión cúprico y por ende lo mantiene en disolución, es el tartrato, lo que resulta de un precipitado de óxido cuproso, siendo un método útil para la identificación de la presencia de aldehídos. Según el mismo autor, éste ensayo suele funcionar eficazmente con alfa-hidroxialdehídos y azúcares reductores. (H. Dupont Durst,George W. Gokel, 2007)

Aparentemente, la este ensayo puede resultar positivo para el benzaldehído y por tanto llevarse a cabo mediante el mismo mecanismo que el formandehído, así:

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