Semana 21 - 2018 Función Carbonilo Aldehídos y Cetonas Licda: Isabel Fratti de Del Cid Diapositivas con imágenes, estructuras y cuadros, cortesía de Licda Lilian Guzmán

FUNCIÓN CARBONILO Aldehídos y Cetonas El grupo ó función carbonilo consta de un doble enlace carbono – oxigeno. También puede representarse : -CO- Familias importantes que tienen al grupo carbonilo como función principal: aldehídos y cetonas. O - C -

Aldehídos O RCHO = R-C-H H El grupo carbonilo del ALDEHIDO es terminal (se halla al final de la cadena). Esta formado por un carbono enlazado a un oxígeno por un doble enlace y un Hidrogeno enlazado a ese mismo carbono. El aldehído más pequeño, es el único caso en que el grupo carbonilo se halla unido a dos hidrógenos. En los otros hay un radical alifático ó aromático enlazado al carbono del grupo carbonilo. HCHO o H-C=O  aldehído más pequeño. H Fórmula General : Aldehído Alifático : RCHO Aldehído Aromático : ArCHO O RCHO = R-C-H

Clasificación Aldehídos Alifáticos R-CHO Aldehídos Aromáticos Ar-CHO

Grupos R radicales alifáticos ó aromáticos CETONAS El carbono carbonilo de las CETONAS no se encuentra en un extremo de la cadena, sino en otra posición. Por eso el carbono carbonilo está enlazado a 2 átomos de carbono. El grupo carbonilo se halla formado por un carbono enlazado a el oxígeno a través de un enlace doble. O R-CO-R´ = RCR’ Grupos R radicales alifáticos ó aromáticos

Clasificación de Cetonas Alifáticas R-CO-R Aromáticas Ar-CO-Ar CETONAS Mixtas R-CO-Ar Licda. Lilian Guzmán

NOMENCLATURA DE ALDEHIDOS COMUN:provienen de los nombres de los ácidos carboxílicos a los que se convierten por oxidación. Ejemplos y representación FORMALDEHIDO Origina al ácldo fórmico ACETALDEHÍDO Origina al ácido acético PROPIONALDEHÍDO Origina al ácido propiónico O H-C-H HCHO CH3-C-H CH3CHO CH3-CH2-C-H CH3CH2CHO

BENZALDEHIDO aldehído aromático VAINILLINA( olor a vainilla) BUTIRALDEHÍDO VALERALDEHÍDO BENZALDEHIDO aldehído aromático O CH3-CH2-CH2-C-H CH3CH2CH2CH2C-H -C-H ISOBUTIRALDEHIDO ISOVALERALDEHIDO VAINILLINA( olor a vainilla) CH3CHC-H CH3 CH3CHCH2C-H HO C-H CH3O

UIQPA 1- Se escoge la cadena más larga que contenga al carbono del aldehído. Este será el carbono número 1.Este número no se indica en el nombre. 2-Se emplea el nombre del alcano correspondiente a la cadena continua más larga que contienen el grupo aldehído. La “o” final del nombre del alcano se elimina y se reemplaza por “al” (terminación característica del aldehído). 3- Los sustituyentes se indican por el nombre y número de la posición que ocupan de acuerdo a normas ya vistas.

Ejemplos 1)CH3-C-H = CH3CHO : Etanal O 2)CH3CH2CH2CHC-H 2-Metilpentanal CH3 Br O 3) CH3 CH2CH-CH-CH2-C-H Nombre ____________ 4) El aldehído de 6 carbonos se llama caproaldehído. Cuál es su estructura y nombre UIQPA ?

NOMENCLATURA DE CETONAS COMUN : Se nombran en orden alfabético, los radicales unidos al grupo carbonilo, seguidos por la palabra cetona. La cetona mas sencilla se le llama ACETONA y corresponde a la propanona ( 3 C) También conocida como Dimetilcetona. Ejemplos Acetona (dimetilcetona) Etilmetilcetona O CH3-C-CH3 CH3COCH3 CH3CH2-C-CH3 CH3CH2COCH3

Isopropilmetilcetona Dietilcetona Isopropilmetilcetona Ciclohexanona CH3CH2CCH2CH3 O CH3CHCCH3 CH3 =O Acetofenona (Fenilmetilcetona) Benzofenona (Difenilcetona) -C-CH3 -C-

UIQPA Se identifica la cadena más larga que contenga al grupo carbonilo. Se numera de manera que al carbono carbonilo se le da el número menor. Los nombres de las cetonas se derivan del nombre del alcano correspondiente al eliminar la terminación “-o” y reemplazarlo por “-ona”. A partir de la cetona de 5C, se debe indicar la posición del grupo carbonilo por el número que ocupa en la cadena carbonada. Los sustituyentes se indican alfabéticamente y su posición se da a través de un número, de acuerdo a normas ya vistas.

Ejemplos CH3CH2COCH2 CH2CH3 : 3-Hexanona. Nombre común ____________ CH3 O CH3-C-CH2-C-CH2CH2CH3 : 2-Fenil-2-metil-4-heptanona 3) CH3CH2CH2COCH3 Nombre común ____________________ UIQPA______________________________ Escriba la estructura de la 2,4-dimetil-3-hexanona y de el nombre común. 3 –pentanona 2-FENIL-2-METIL-4-HEPTANONA BUTANONA

Propiedades Físicas El metanal (formaldehído) y el etanal ( acetaldehído) son gases a temperatura ambiente. Los aldehídos y cetonas de 3-10 carbonos son líquidos. El grupo carbonilo polar, ejerce interacciones dipolo- dipolo por eso poseen puntos de ebullición más altos que los alcanos respectivos. Aldehídos y cetonas No forman puentes de hidrogeno entre ellos, por eso poseen puntos de ebullición más bajos que los alcoholes respectivos. Los aldehídos de peso molecular bajo tienen generalmente, olores penetrantes y desagradables , en tanto que los aldehídos de peso molecular elevado se encuentran en ciertos vegetales como la vainilla y canela, la carvona es una cetona, que da el olor de la hierbabuena. Los aldehídos y cetonas de menos de 5 carbonos son solubles en agua.

Propiedades Físicas de algunos Aldehídos y Cetonas para completar ver tabla 14.1 NOMBRE UIQPA COMUN FORMULA ESTRUCTURAL p. eb. C p. fusión Solubilidad (g/100g agua) Metanal formaldehido HCHO -21 -92 soluble Etanal acetaldehído CH2CHO 20 - 121 propanal propionaldehido CH3CH2CHO 49 - 81 16

CH3CH2CH2CHO 76 - 99 7 CH3(CH2)4CHO 129 baja CH3COCH3 56 - 95 alta Butanal butiraldehido CH3CH2CH2CHO 76 - 99 7 Hexanal caproaldehido CH3(CH2)4CHO 129 baja Propanona acetona CH3COCH3 56 - 95 alta Butanona etilmetilcetona CH3COCH2CH3 80 - 86 26 3-pentanona dietilcetona CH3CH2COCH2CH3 101 - 40 5

Cis-3-hexenal O HCCH2CH=CHCH2CH3 Responsable del aroma cuando cortan hierba verde fresca

ALDEHIDO + ALCOHOL HEMIACETAL Propiedades Químicas Formación de un hemiacetal: Un aldehído al adicionar una molécula de alcohol forma un hemiacetal, es una reacción de adición. ALDEHIDO + ALCOHOL HEMIACETAL H+ O OH CH3CH2C-H + CH3CH2OH CH3CH2C-H OCH2CH3 H+

Formación de Acetales Los hemiacetales al adicionar otra molécula de alcohol forman acetales y H2O es una: Reacción de sustitución. HEMIACETAL + ALCOHOL ACETAL + AGUA H +   OH OCH2CH3 CH3CH2C-H + CH3CH2OH CH3CH2C-H + HOH OCH2CH3 OCH2CH3 EN PRESENCIA DE UN EXCESO DE ALCHOL Y UN CATALIZADOR ÁCIDO , EL HEMIACTEL Y EL HEMICETAL INTERMEDIARIOS REACCIONANA CON OTRA MOLÉCULAR DE ALCOHOL PARA FORMAR PRODUCTOS ESTABLES QUE RECIBEN EL NOMBRE DE ACETALES Y CETALES. H+

CETONA + ALCOHOL HEMICETAL Formación de Hemicetales Adición de una molécula de alcohol a una cetona, es una reacción de adición. H+ CETONA + ALCOHOL HEMICETAL O OH CH3CCH3 + CH3OH CH3CCH3 OCH3 H+ La adición de un mol de alcohol a un aldehido o cetona produce un hemiacetal o un hemicetal. Los productos que se forman son inestables y se revierten a aldehido o cetona originales

HEMICETAL + ALCOHOL CETAL + AGUA Formación de Cetales: Un hemicetal, al reaccionar con la segunda molécula de alcohol forma un cetal y H2O es una reacción de sustitución. HEMICETAL + ALCOHOL CETAL + AGUA H+ OH OCH3 CH3-C-CH3 + CH3OH CH3-C-CH3 + HOH OCH3 OCH3 H+

OXIDACION KMnO4 ALDEHIDOS se convierten en ácidos carboxílicos. La manifestación de la reacción positiva es un precipitado café. CH3CH2CHO + KMnO4 CH3CH2COOH + MnO2 +KOH + H2O Propanal ó propionaldehído ácido propanoico ó ácido propiónico Escriba la reacción del Pentanal con KMnO4 ALDEHIDO + KMnO4 ACIDO CARBOXILICO + MnO2 + KOH + H2O O O R-C-H + KMnO4 R-C-OH + MnO2 + KOH + H2O Los aldehidos y cetonas tienen similitud estructural y por consiguiente muestran propiedades químicas similares, sin embargo, difieren en la propiedad química “la susceptibilidad a la oxidación” . Los aldehidos se oxidan con facilidad no así las cetonas.

Permanece el color morado del reactivo. CH3CH2-C-CH2CH3 + KMnO4 NO HAY REACCION Permanece el color morado del reactivo. CETONA + KMnO4 NO HAY REACCION O R-C-R + KMnO4 NO HAY REACCIÓN

REACTIVO DE TOLLENS (Espejo de Plata) La dan positiva los aldehidos NO las cetonas El reactivo de Tollens es una solución de nitrato de plata e hidróxido de amonio. El reactivo de Tollens oxida a los aldehídos a ácidos carboxílicos o sus sales. El ión Ag+, se reduce a plata metálica (Ag0).formando el “espejo de plata “en las paredes del tubo. O O R-C-H + 2 Ag(NH3)2+ + 3OH - R-C-O H + 2 Ag  + 2 H2O + 4 NH3 O O CH3CH + 2 Ag(NH3)2 + + 3OH - CH3C-O H + 2Ag  + 2H2O + 4NH3 Conforme el aldehido se oxida a la sal de un ácido carboxilico, el ion plata (Ag+) se reduce a plata metalica. LAS ACETONAS NO REACCIONAN En la determinación de Tollens, la evidencia positiva es la aparición de plata metalica en una solucon que anteriormente fuera clara y transparente . Si la pared interna del tubo de ensayo esta limpia y excenta de grasa la plata se manifieta como un bello espejo . Esta reaccion que dirve como base para platear los espejos. Si la superficie del vidrio no esta limpia la plata se separa en forma de un precipitado pulverulento, gris fino. Escriba la reacción del Butanal ( butiraldehído) con Tollens

Reacción de identificación del grupo Carbonilo (aldehídos y cetonas): reacción con la 2,4-Dinitrofenilhidrazina Tanto los aldehídos como las cetonas, dan una reacción positiva con la : 2,4-dinitrofenilhidrazina, formando 2,4-dinitrofenilhidrazonas en forma de precipitados, amarillo-naranja, lo que indica la presencia del grupo carbonilo y sirve para identificar a aldehídos y cetonas de otros grupos funcionales como los alcoholes , ácidos carboxílicos, etc.

REACCION de CETONAS con 2-4 DINITROFENILHIDRAZINA NO2 R R-C=O + H2N-NH- -NO2  2,4-DINITROFENILHIDRAZONA NO2 NO2 CH3-C=O + H2N-NH- -NO2  CH3-C=NNH - -NO2 + H2O CH3 CH3 Escriba la reacción de la butanona con la 2,4-DNFH

REACCION de Aldehídos con 2-4 DINITROFENILHIDRAZINA NO2 H R-C=O + H2N-NH- - NO2  2,4-DINITROFENILHIDRAZONA + H2O NO2 NO2 CH3-C=O + H2N-NH- - NO2  CH3-C=NNH - -NO2 + H2O H H ESCRIBA LA REACCIÓN DEL PROPANAL CON LA 2,4 DNFH 28

Importancia: de algunos aldehídos y cetonas. Formaldehído ( Metanal): Es el aldehído más pequeño de ésta familia. Es un gas incoloro con olor picante e irritante. Muy soluble en agua. Una solución de formaldehído al 40 % conocida como «formalina ó formol» se usa como germicida y , para conservar especímenes biológicos y preparación de cadáveres antes de la velación en las funerarias. La exposición a sus vapores puede irritar ojos, nariz, vías respiratorias, piel. Puede producir dolores de cabeza, mareo y fatiga. Se clasifica como cancerígeno. Acetona ( Propanona, dimetilcetona): Es la cetona más pequeña. Líquido incoloro. Soluble en agua en cualquier proporción. Usado como solvente, principal componente del “quitaesmalte”. Extremadamente inflamableUsado para separar los dedos, cuando accidentalmente quedan pegados con “superbonder”. En el proceso metabólico normal, se produce en pequeñas cantidades. El Organismo humano produce cantidades mayores en caso de diabetes, ayuno prolongado, dietas ricas en proteínas, consumo abundante de alcohol . Si se produce en mayor cantidad ,se siente aliento a acetona en éstas personas.

Continuación e importancia de aldehídos y cetonas Varios aldehídos aromáticos presentes en plantas, son usados como saborizantes y aromatizantes en alimentos y perfumes. Complete el siguiente cuadro.( Busque estructuras en Quimica y Salud, pag. 511. BENZALDEHIDO aldehído aromático, olor de almendras Vainillina Aldehído aromático, olor de vainilla Cinamaldehído aldehído aromático, olor de la canela

Ejercicios: 1- Escriba la reacción con la 2,4-Dinitrofenilhidrazina del : A) Butanal B) Pentanona

Continuación de ejercicios 2- Reacción de Tollens con : Butiraldehído ó Butanal 3-De el nombre UIQPA y común del aldehído que al ser oxidado con KMnO4, produjo : CH3CH2CH2CH2COOH

Cont. ejercicios Escriba dos isómeros funcionales. Un aldehído y una cetona con fórmula molecular C5H10O. De sus nombres UIQPA y común. Diga cuál de ellos daría una reacción de Tollens positiva y se oxidará con KMnO4 .Escriba las dos reacciones Leer a-QUIMICA Y SALUD «algunos aldehídos y cetonas importantes» (p.511). B- Química en el ambiente: Vainilla(p509)