REACCIONES GENERALES DE ALDEHÍDOS Y CETONAS.

Katherine Marmolejo, Mary Quintero, Gloria TorregrozaEstudiantes IV semestre, Ingeniería Química,

Facultad de ingeniería, Universidad del Atlántico,Puerto Colombia 2014-226 de septiembre de 2014

Carbonilo, ácido carboxílico, agente oxidante y reductor.

En esta experiencia, se realizaron diferentes pruebas para distinguir los aldehídos de lascetonas. Para lograr esto, se llevaron a cabo reacciones características de cada uno delos compuestos carbonílicos, tales como la Prueba de Tollens y Fehling para los aldehídos,la Prueba del yodoformo para las cetonas, la prueba de Schiff que es positiva para ambos,entre otras. De esta manera, se observó que la reactividad de los compuestos problema,depende del tipo de compuesto carbonílico (los que se caracterizan por tener el grupocarbonilo (C=O)) al que pertenecen.

Introducción. Los compuestos que contienenel grupo carbonilo (C=O) se estudiarándetalladamente, ya que son sumamenteimportantes en química orgánica,bioquímica y biología. Hay compuestoscarbonílicos por todas partes. Además deutilizarse como reactivos y disolventes,forman parte de tejidos, saborizantes,plásticos y medicamentos. Dentro de loscompuestos carbonílicos también se·incluyen las proteínas, carbohidratos ylos ácidos nucleicos, constituyentes delas plantas y animales. Los compuestoscarbonílicos más simples son las cetonas ylos aldehídos. Las cetonas tienen dosgrupos alquilo (o arilo) enlazados alátomo de carbono carbonílico. Losaldehídos tienen un grupo alquilo (oarilo) y un átomo de hidrógeno enlazado alátomo de carbono carbonílico (1).

Los aldehídos (RCHO) y las cetonas (R2CO)son la clase de compuestos que más seencuentran en estado natural. En lanaturaleza, muchas de las sustancias querequieren los organismos vivos son losaldehídos o cetonas. Por ejemplo, elaldehído fosfato de piridoxal es unacoenzima presente en un gran número dereacciones metabólicas; las cetonahidrocortisona es una hormona esteroidalque segregan las glándulas suprarrenalespara regular el metabolismo de las grasas,las proteínas y los carbohidratos (2).

Prueba de Tollens.El reactivo de Tollens es un complejoacuoso de diamina-plata, presentadousualmente bajo la forma de nitrato. Elcomplejo diamina-plata(I) es un agenteoxidante, reduciéndose a plata metálico,que en un vaso de reacción limpio, formaun "espejo de plata". Éste es usado paraverificar la presencia de aldehídos, queson oxidados a ácidos carboxílicos.

Prueba de Fehling.El reactivo está formado por dossoluciones llamadas A y B. La primera esuna solución de sulfato cúprico; lasegunda, de hidróxido de sodio y una salorgánica llamada tartrato de sodio ypotasio. Cuando se mezclan cantidadesiguales de ambas soluciones, aparece uncolor azul intenso por la formación de uncomplejo formado entre el ion cúprico y eltartrato.

Prueba de SchiffLa prueba de Schiff es una reacciónquímica orgánica desarrollado por HugoSchiff, y es prueba química relativamentegeneral para la detección de muchosaldehídos orgánicos que también haencontrado su uso en la tinción de lostejidos biológicos. El reactivo de Schiffes el producto de reacción de unaformulación de colorante tal como fucsinay bisulfito de sodio; pararosanilina ynueva fucsina son alternativas de tintecon la química de detección comparables.

Prueba de yodoformoLas cetonas metílicas reaccionan conhalógenos en medios básicos generandocarboxilatos y haloformo. El mecanismoconsiste en halogenar completamente elmetilo, sustituyendo en una etapaposterior el grupo -CX3 formado por -OH.El grupo CI3- es muy básico y desprotonael ácido carboxílico formándose yodoformoy el carboxilato. Esta reacción (con yodo)puede emplearse como ensayo analítico paraidentificar cetonas metílicas aprovechando

que el yodoformo precipita de coloramarillo.

Prueba de 2,4-dinitrofenilhidrazona.

La 2,4-dinitrofenilhidracina (tambiénconocido reactivo de Brady) es uncompuesto orgánico relativamente sensiblea golpes y fricción, por lo que debe tenerespecial cuidado con su uso y suele serprovisto mojado para disminuir el riesgo.Es una hidracina substituida y es usadageneralmente como prueba cualitativa paragrupos carbonilos.

El presente artículo pretende dar aconocer la identificación de aldehídos ycetonas mediante reacciones químicas, y deesta forma saber de manera certera lascaracterísticas y distinciones que estasmanifiestan. Además se determinan algunaspropiedades físicas y químicas de losaldehídos y cetonas. Por último secomprueba experimentalmente las reaccionesde los grupos que contienen el grupocarbonilo.

Metodología. Esta práctica de laboratorioconsistió en 5 pruebas, que fueron: pruebade Tollens, prueba de Fehling, prueba deSchiff, prueba de yodoformo y lapreparación de la 2,4 Dinitrofenilhidrazona de la acetona y delformaldehido.

Para la prueba de Tollens se tomó 5 gotasdel reactivo de Tollens y se colocó en dos

tubos de ensayo y a uno de los tubos se leadicionó 2 gotas de solución acuosa deformaldehido y al otro tubo dos gotas deacetona. Luego, se agitó cada tubo deensayo y se dejó en reposo durante 15minutos.

Fig. 1. Reactivo de Tollens con formaldehido y acetona.

Para la prueba de Fehling, se mezcló endos tubos de ensayo 5 gotas (de cada uno)de soluciones A y B de Fehling.Inmediatamente se agregó 1 gota desolución acuosa de formaldehido a uno delos tubos y al otro 1 gota de acetona.Después, se calentó cada tubo de ensayo enagua caliente durante 3 minutos. También,se hizo esta prueba con glucosa.

Fig. 2. Calentamiento de las soluciones en prueba de Fehling.

En la prueba de Schiff, en dos tubos deensayo se colocó 10 gotas del reactivo deSchiff y a uno de los tubos se le adicionó1 gota de benzaldehido y al otro tubo 1gota de acetona. Se agitó y se dejóreposar por 5 minutos.

Fig. 3. Reactivo de Schiff con benzaldehido (izquierda) y conacetona (derecho).

Posteriormente, en la prueba del yodoformose colocó 20 gotas de una solución al 2%de NaOH y se le agregó 3 gotas deformaldehido. Después se agregó gota agota una solución de KI/ I2 y se agitóhasta que la solución se tornaraligeramente amarilla. Se repitió conacetona.

Fig 4. Prueba del yodoformo con formaldehido (derecha) yacetona (izquierda).

Y finalmente, en la preparación del 2,4-Dintrofenil hidrazona, se tomó dos tubosde ensayo y se colocó 10 gotas delreactivo 2,4-dinitrofenil hidracina, ydespués se le adicionó 6 gotas de acetona,se agitó y se dejó en reposo durante 5minutos. Se repitió con formaldehido.

Fig 5. 2,4-Dinitrofenil hidracina con formaldehído (izquierda) yacetona (derecha).

Resultados y discusiones

- Prueba de Tollens.

Reactivo de Tollens + formaldehido

Tabla 1. Resultados al agregar formaldehido al reactivo Tollens

Reactivo de Tollens + acetona

Compuestos Obtenidos Analisis CualitativoFormiato de Amonio

PlataAgua

Amoniaco

Se formo una placaplateada alrededor del

tubo de ensayo

Tabla 2. Resultados al agregar acetona al reactivo Tollens

Fig. 6. Reactivo Tollens con acetona y formaldehido (de derechaa izquierda)

- Prueba de Fehling

Soluciones A+B Fehling + Formaldehido

Tabla3. Resultados al agregar formaldehido a la mezcla de soluciones A y BCompuestos Obtenidos Análisis Cualitativo

Ácido FórmicoOxido de Cobre

Agua

Se tornó de color azuly al calentar durante3 min de un color azul

intenso, al dejarreposar su color fue

rojizo.Soluciones A+B Fehling + acetona

Tabla 4. Resultados al agregar acetona a la mezcla de soluciones A y B

Compuestos Análisis Cualitativo

Obtenidos

No hubo reacción

Al agregar acetona sevio un azul conpequeñas manchas

blancas hasta quedarde un color uniformey al calentar durante3 minutos no ocurrió

nada.

Soluciones A+B Fehling + glucosa

Esta reacción se produce en medio alcalinofuerte, por lo que algunos compuestos noreductores como la fructosa que contieneun grupo cetona, puede enolizarse a laforma aldehído dando lugar a un falsopositivo. Pudimos notar que al agregarglucosa se tornó un color azul y alcalentar durante 5 min se vio un colornaranja.

Fig. 7. Solución A+B con formaldehido, acetona y glucosa (deizquierda a derecha)

- Prueba de Schiff

Reactivo de schiff + Benzaldehido.

Permaneció de color fucsia y en el fondose formó una pequeña fase liquidainsoluble.

Reactivo de schiff + Acetona.

No hubo ningún cambio

Compuestos Obtenidos Analisis Cualitativo

No hay reaccion Se observo unasolucion transparente

Fig. 8 Prueba de Schiff con benzaldehido

- Prueba de yodoformo

NaOH + Formaldehido + KI/I2

Al agregar formaldehido y KI/I2 al NaOH nohubo cambio

NaOH + Acetona + KI/I2

Tabla 5. Resultados al realizar la prueba de yodoformoCompuestos Obtenidos Análisis Cualitativo

Yoduro de Potasio AguaAcetato de SodioYodoformo solido

Se tornó lechoso

Fig. 9. Prueba de yodoformo con formaldehido y acetona (deizquierda a derecha)

- Preparación de la 2,4-Dinitrofenilhidrazona de la acetona y delformaldehído

Al agregar acetona se colocó de colornaranja y al agregarle formaldehido setornó de un color amarillo intenso un pocoinsoluble.

Fig. 10. Preparación de la 2,4-Dinitrofenil hidrazona con cetonay formaldehido (de derecha a izquierda)

Cuestionario.

2. Tomando como base de una reacción deadición nucleofílica; Cuál reacciona másrápidamente un aldehído o una cetona?Sugiera dos factores.

Por lo general, los aldehídos sufren laadición nucleofílica con mayor facilidadque las cetonas. Esta diferencia puedeatribuirse en parte, a la magnitud de lacarga positiva sobre el carbonocarboxílico y al grado de aglomeración delos grupos en el estado de transición, loque a su vez depende de factoreselectrónicos y estéricos .Los aldehídostienen solamente un grupo alquilo o arilounido al carbono carbonilo por tantoresisten mayor aglomeración en el estadode transición. Por otro lado, una cetonacon dos grupos alquilo o arilo tiene másimpedimento estérico y al mismo tiempotiene la carga positiva sobre el carbonomás estabilizado por los sustituyentesalquilos o arilo. Ambos se refuerzan y lacetona resulta menos reactiva.

3. Escriba el mecanismo para la reacción entre la 2,4-dinitrofenil hidrazina y un compuesto carbonilo.

5. ¿Pueden distinguirse entre si loscompuestos carbonilos isoméricos defórmula molecular C4H8O? Explique.

A. 2-butanonaB. Butanal

Los compuestos carbonílicos a y b deformula molecular idéntica se puedendiferenciar de una manera sencilla,mediante una prueba de Tollens, en la cualse observaría el compuesto carbonílicos bque pertenecen a un aldehído reaccionaraformando el llamado espejo de plata,mientras que el compuesto a mediante unaprueba de yodoformo reaccionara formandoel derivado halogenado.

6. Un compuesto C5H10O reacciona con la2,4-dinitrofenil hidrazina, pero noreacciona con el reactivo de Tollens, noda la prueba del Yodoformo. ¿Cuál es laestructura de este compuesto?

Los compuestos que reaccionan con la 2,4-dinitrofenilhidrazina son aldehídos ycetonas, dando un precipitado amarillo. Esuna reacción de caracterización los quereaccionan con Tollens son los aldehídos ylas alfa-hidroxicetonas la prueba delyodoformo da positiva para metilcetonas ymetilcarbinoles. En este caso debe ser unacetona pero se descarta la metilcetonapuesto que la prueba con el yodoformo noda por lo tanto, la única estructuraposible es:

3-pentanona

Conclusiones. Pudimos observar que losaldehídos son más reactivos que lascetonas y que son buenos agentesreductores.Por otra parte, las reacciones deoxidación que se llevaron a cabo conTollens y Fehling; fueron efectivas paradiferenciar aldehídos de cetonas, dado quesólo el primero oxida por ladisponibilidad de hidrógenos en carbonoque contiene el grupo carbonilo. Portanto, podemos concluir que las reaccionescaracterísticas para la detección degrupos carboxílicos es Schiff, para losaldehídos, la de Tollens y Fehling, y paralas cetonas, la del yodoformo.

Bibliografía.

(1). L.G Wade, Jr; (2004). Cetonas y aldehídos.En: Química Orgánica, 5ª edición. Capella, I.Pearson Prentice Hall. Madrid. 774.

(2). McMurry, John; (2008). Aldehídos ycetonas: reacciones de adición nucleofílica.En: Química Orgánica, 7ª edición. Cervantes, S.Cengage Learning. 695.