Aldehídos y Cetonas

IntroducciónLos aldehídos y las cetonas son dos clases de derivados hidrocarbonados estrechamente relacionados, que contienen oxígeno.

Cada uno de estos compuestos tiene un grupo carbonilo, un átomo de carbono unido a un átomo de oxígeno por medio de un doble enlace. Grupo carbonilo

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FUNCION ALDEHÍDO

Estructura: Los aldehídos son compuestos orgánicos que tienen en su estructura al grupo funcional CARBONILO (C=O) pero que está unido directamente a un átomo de hidrógeno.

Donde R puede ser un grupo alifático o aromático. Generalmente al CHO se le denomina grupo aldehído.

•En los aldehídos un grupo unido al carbonilo es el hidrógeno, y el otro un grupo alquil o aril.

•La única excepción es el formaldehído, los dos grupos unidos al carbonilo son hidrógenos.

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En las cetonas, siempre van unidos dos grupos alquil o aril.

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La geometría alrededor del grupo carbonilo es trigonal con un ángulo de 120º.

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Propiedades Físicas

• El oxígeno es más electronegativo que el carbono, por lo tanto, el doble enlace carbono-oxígeno es polar; y el oxígeno lleva la carga parcial negativa y el carbono la carga parcial positiva.

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Orbital molecular pdel formaldehído

Compuesto Peso Mol. Punto de ebullición

Solubilidad (agua)

(CH3)2C=CH2 56 -7.0 ºC 0.04 g/100

(CH3)2C=O 58 56.5 ºC infinita

CH3CH2CH2CH=CH2 70 30.0 ºC 0.03 g/100

CH3CH2CH2CH=O 72 76.0 ºC 7 g/100

96 103.0 ºC insoluble

98 155.6 ºC 5 g/100

La presencia de pares de electrones no enlazados en el oxígeno, hace de los aldehídos y cetonas buenos aceptores de enlaces por puentes de hidrógeno, de ahí su mayor solubilidad en agua que los alquenos

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Propiedades Físicas

• Forman puentes de hidrógeno con el agua.• Los aldehídos y cetonas de bajo peso molecular son

más solubles en agua que en solventes no polares.

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Propiedades Físicas

• Los puntos de ebullición de aldehídos y cetonas son menores que los de los alcoholes y aminas

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Nomenclatura Común de Aldehídos

• A los aldehídos simples se les asigna nombres que corresponden a los ácidos orgánicos (RCOOH) que tienen el mismo número de átomos de carbono. Por ejemplo, el ácido orgánico más simple es el fórmico, HCOOH, el aldehído correspondiente es el formaldehído, HCHO. Para escribir el nombre común de un aldehído, se elimina del nombre común la palabra ácido y la terminación -ico se remplaza por aldehído.

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C

O

H

H

formaldehído

C

O

OH

H

ácido fórmico

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Nomenclatura IUPAC

• Se toma como la cadena más larga de carbonos aquella que contiene el grupo carbonilo. La o final del nombre del alcano se sustituye por el sufijo al, el cual designa al grupo funcional de los aldehídos.

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EJEMPLOS:

H – CHO MetanalCH3 – (CH2)5 – CHO Heptanal

7 1 CH2 = CH – CH2 – CHO 3-Butenal

4 3 2 1 CHOCH = CH – COOH Acido 3-formilpropanoico3 2 1CHO – (CH2)2 – CHO Butanodial

Nomenclatura de Aldehídos

C

O

H

H

C: formaldehídoU: metanal

C

O

H

CH3

C: acetaldehídoU:etanal

CH3CH2C

O

HC: propionaldehídoU:propanal

CH3CH2CH2C

O

HC: butiraldehídoU: butanal

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CH3CHC

O

HC: isobutiraldehídoC: -metilpropionaldehídoU: 2-metilpropanal

CH3

123

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C: valeraldehídoU: pentanal

CH3

CH2

CH2

CH2

C

O

H

C: isovaleraldehídoU: 3-metilbutanal

CH3

CH

CH2

C

O

H

CH3

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C

O

H

C: benzaldehídoU: aceptado

C

O

H

C: o-clorobenzaldehídoU: aceptado

Cl

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FUNCION CETONA

Estructura: Las cetonas al igual que los aldehídos, contienen al grupo funcional carbonilo (C = O).

La diferencia estructural entre los aldehídos y cetonas, afecta básicamente las siguientes propiedades:-Los aldehídos se oxidan más fácilmente que las cetonas.-Los aldehídos son más reactivos que las cetonas.

Nomenclatura Común de las Cetonas

• Los nombres comunes de las cetonas se derivan de los nombres de los dos grupos unidos al grupo carbonilo ordenados alfabéticamente, seguido por la palabra cetona. Por lo tanto, la acetona también puede llamarse dimetilcetona, ya que hay dos grupos metilo enlazados al grupo carbonilo.

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Nomenclatura IUPAC

• La terminación en el sistema de IUPAC para las cetonas es -ona. Se elimina la o final del nombre del alcano precursor y se remplaza por -ona. Para cetonas con cinco o más átomos de carbono, se enumera la cadena y se le coloca el número más bajo posible al átomo de carbono del grupo carbonilo. Este número se utiliza para ubicar el grupo carbonilo, el cual se separa mediante un guión del nombre de la cetona principal. Los grupos sustituyentes se localizan y se nombran como en los otros compuestos.

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EJEMPLO:CH3 – CO – CH3 Propanona

CH3 – CH2 – CO – CH2 – CH3 3- Pentanona

CH3 – CO – CH2 – CO – CH3 2,4-Pentanodiona

CH3 – CO – CH2 – COOH Acido 3-oxopropanoico

CH3-CH=CH-CH2-CO-CH2-CH3 5-en-3-Heptanona

Nomenclatura de Cetonas

C

O

CH3CH3

T: acetonaC: dimetilcetonaU: propanona

C

O

CH3

C: etilmetilcetonaU: butanona

CH2CH3

C3

O

CH2

4

C: dietilcetonaU: 3-pentanona

CH2

2CH31 CH3 5

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CH2

3CH2

4

C: metil-n-propilcetonaU: 2-pentanona

C2

CH31 CH3 5

O

C: isopropilmetilcetonaU: 3-metil-2-butanona

C1

O

2CH

3CH34

CH3

CH3

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O

C: ciclohexanonaU: aceptado

C

T: acetofenonaC: fenilmetilcetonaU: feniletanona

O

CH3

C

T: benzofenonaC: difenilcetonaU: difenilmetanona

O

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Reacciones de Adición

R C

O

R + Y Z R C

O

R

Z

+ Y

R C

O

R

Z

+ Y R C

OY

R

Z

Mecanismo de adición27

Aldehído + alcohol

CCH3

O

+ CH3OHH CCH3

OH

H

OCH3

hemiacetal inestable

Paso 1 formación de hemiacetal

Paso 2 formación de acetal

+ CH3OH CCH3

OCH3

H

OCH3

acetal

+ H2OCCH3

OH

H

OCH3

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Cetona + alcohol

CCH3

O

+ CH3OHCH3 CCH3

OH

CH3

OCH3

hemicetal inestable

Paso 1 formación de hemicetal

Paso 2 formación de cetal

+ CH3OH CCH3

OCH3

CH3

OCH3

cetal

+ H2OCCH3

OH

CH3

OCH3

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Oxidación

En los aldehídos y cetonas el estado de oxidación formal del carbono carbonílico es +1 y +2, respectivamente. En los ácidos carboxílicos y sus derivados es +3 por lo que un aldehído o cetona puede oxidarse para dar un ácido carboxílico o derivado.

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Oxidación con KMnO4

CCH3

O

+ KMnO4H CCH3

O

OH

CH3CCH3

O

+ KMnO4 No hay reacción

Aldehído se oxida hacia ácido carboxílico

Cetona no reacciona

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Usos de aldehídos

• Los usos principales de los aldehídos son: la fabricación de resinas, plásticos, solventes, tinturas, perfumes y esencias.

• Los dos efectos más importantes de los aldehídos son: narcotizantes e irritantes.

• El glutaraldehído se usa como: desinfectante en frío y el curtido de pieles. Es causante de dermatitis alérgicas.

• El formaldehido se usa en:a) Fabricación de plásticos y resinas.

b) Industria fotográfica, explosivos y colorantes. c)Como antiséptico y preservador.

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Usos de las cetonas

• Como disolventes para: lacas, barnices, plásticos, caucho, seda artificial, colodión, etc.

• Las cetonas (ácido betahidroxibutírico, ácido acetoacético y acetona) son los productos finales del metabolismo rápido o excesivo de los ácidos grasos. Como sucede con la glucosa, las cetonas están presentes en la orina cuando los niveles sanguíneos sobrepasan cierto umbral.

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