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ALDEHIDOS Y CETONAS
Dra. Bianey Anabel Patiño Martín22032011
ALDEHIDOS Y CETONASAldehídos y cetonas son los compuestos
carbonílicos más simples, las cetonas en su estructura cuentan con dos grupos alquilo o arilo enlazados. Dichos compuestos son similares en estructura y tienen propiedades parecidas, sin embargo tienen algunas diferencias en su reactividad.
En la mayoría de los casos, los aldehídos son más reactivos que las cetonas
ALDEHIDOS Y CETONASGrupo carbonilo
En los aldehídos, el grupo carbonilo se une a un átomo de hidrógeno y a un radical Alquilo, con excepción del formaldehído o metanal.
En las cetonas, el carbonilo esta unido a dos radicales que pueden ser iguales, diferentes, alquílicos. La formula abreviada de una cetona es RCOR
ALDEHIDOS Los aldehídos son compuestos orgánicos caracterizados por
poseer el grupo funcional -CHO.
Se denominan como los alcoholes correspondientes, cambiando la terminación -ol por -al : Es decir, el grupo carbonilo H-C=O está unido a un solo radical orgánico.
Se pueden obtener a partir de la oxidación suave de los alcoholes primarios. Esto se puede llevar a cabo calentando el alcohol en una disolución ácida de dicromato de potasio.
El dicromato se reduce a Cr3+ (de color verde). También mediante la oxidación de Swern, en la que se emplea sulfóxido de dimetilo, (Me)2SO, dicloruro de oxalilo, (CO)2Cl2, y una base. Esquemáticamente el proceso de oxidación es el siguiente:
ALDEHIDOSEtimológicamente, La
palabra aldehído proviene del inglés aldehyde y a su vez del latín científico alcohol dehydrogenatum (alcohol deshidrogenado).
El primer miembro de la clase de los aldehídos alifáticos es el formaldehído (CH2O), y es el único que posee dos átomos de carbono acoplados al grupo carbonilo. Esta diferencia estructural hace que tenga ciertas características que lo distinguen del resto de la clase. El segundo miembro se llama acetaldehído (CH3CHO) de estructura.
ALDEHIDOS Los aldehídos están ampliamente presentes en la
naturaleza. El importante carbohidrato glucosa, es un polihidroxialdehído.
La vanillina, saborizante principal de la vainilla es otro ejemplo de aldehído natural.
Probablemente desde el punto de vista industrial el mas importante de los aldehídos sea el formaldehído, un gas de olor picante y medianamente tóxico, que se usa en grandes cantidades para la producción de plásticos termoestables como la baquelita.
La solución acuosa de formaldehído se conoce como formol o formalina y se usa ampliamete como desinfectante, en la industria textil y como preservador de tejidos a la descomposición.
ALDEHIDOS Se ha aislado una gran variedad de aldehídos y cetonas a
partir de plantas y animales; muchos de ellos, en particular los de peso molecular elevado, tienen olores fragantes o penetrantes.
Por lo general, se les conoce por sus nombres comunes, que indican su fuente de origen o cierta propiedad característica.
A veces los aldehídos aromáticos sirven como agentes saborizantes.
El benzaldehído (también llamado "aceite de almendra amargas")es un componente de la almendra; es un liquido incoloro con agradable olor a almendra.
El cinamaldehído da el olor característico a la esencia de canela.
La vainilla -que produce el popular sabor a vainilla- durante un tiempo se obtuvo solo a partir de las cápsulas con formas de vainas de ciertas orquídeas trepadoras. Hoy día, la mayor parte de la vainilla se produce sintéticamente
ALDEHIDOS La vainillina es una molécula interesante porque tiene diferentes
grupos funcionales: unos grupos aldehídos y un anillo aromático, por lo que es un aldehído aromático.
El aldehído más simple, el formaldehído, es un gas incoloro de olor irritante. Desde el punto de vista industrial es muy importante, pero difícil de manipular en estado gaseoso; suele hallarse como una solución acuosa al 40 % llamada formalina; o en forma de un polímero sólido de color blanco denominado paraformaldehído.Si se caliente suavemente, el paraformaldehido se descompone y libera formaldehído:
ALDEHIDOS La formalina se usa para conservar especímenes biológicos. El
formaldehído en solución se combina con la proteína de los tejidos y los endurece, haciéndolos insolubles en agua. Esto evita la descomposición del espécimen.
La formalina también se puede utilizar como antiséptico de uso general.
El empleo más importante del formaldehído es en la fabricación de resinas sintéticas. Cuando se polimeriza con fenol, se forma una resina de fenol formaldehído, conocida como baquelita.
La baquelita es un excelente aislante eléctrico; durante algún tiempo se utilizó para fabricar bolas de billar.
El acetaldehído es un líquido volátil e incoloro, de olor irritante. Es una materia prima muy versátil que se utiliza en la fabricación de muchos compuestos.
Si el acetaldehído se calienta con un catalizador ácido, se polimeriza para dar un liquido llamado paraldehído
ALDEHIDOS Los usos principales de los aldehidos son: la fabricación de
resinas, plásticos, solventes, tinturas, perfumes y esencias.
2) Los dos efectos más importantes de los aldehidos son: narcotizantes e irritantes.
3) El glutaraldehido se usa como: desinfectante en frío (Instrunet®) y el curtido de pieles. Es causante de dermatitis alérgicas.
4) El formaldehido se usa en:a) Fabricación de plásticos y resinas.b) Industria fotográfica, explosivos y colorantesc) Como antiséptico y preservador.
5) Los principales efectos del formaldehido son: irritación de las vías respiratorias y ojos y dermatitis (las resinas). El NIOSH lo ha propuesto como potencialmente cancerígeno (ca. nasal en ratas).
6) En los RPA para puestos de trabajo con exposición a formaldehido, se descartarán: personas con alteraciones respiratorias y cutáneas.
ALDEHIDOS 7) El furfural se usa como:
a) Fabricación de plásticos.b) Como herbicida, fungicida y pesticida.c) Acelerador en la vulcanización.
8) Los efectos nocivos del furfural son, fundamentalmente: irritativos respiratorios, dérmicos y oculares (a temperatura ambiente, presenta un riesgo limitado de toxicidad).
9) El aldehido vanílico (vainilla) se usa en: industria de alimentación y perfumería.
10) El principal riesgo de la vainilla es: la dermatitis que produce en los trabajadores que la cultivan (en algunos países está considerada como enfermedad profesional).
11) La acroleina se usa en:a) Fabricación de plásticos y productos acrílicosb) Industria textil y farmacéutica.c) Producción de piensos.
ALDEHIDOS 12) Dos fuentes importantes de exposición a la acroleina
son: el humo del tabaco (cáncer de pulmón) y el uso de aceites recalentados (tumores digestivos).
13) El principal efecto de la acroleina es: irritación muy grave de vías respiratorias (de efectos irrecuperables) y cutánea.
14) La acroleina se considera como: uno de los más importantes factores etiológicos de las lesiones bronquiales crónicas.
15) El acetaldehido se usa: en la industria química en una inmensa cantidad de procesos, siendo un producto muy inflamable tanto en líquido o sus vapores.
16) El acetaldehido se comporta como: irritante de mucosas y membranas, actuando también como narcótico sobre el SNC.
17) El acetaldehido se encuentra en sangre como: metabolito del alcohol etílico y se ve potenciado por disulfiram, cianamida y dimetilforfamida (efecto antabús).
18) La intoxicación crónica por acetaldehido es: similar a la del alcoholismo crónico.
19) La exposición repetida a vapores de acetaldehido causa: dermatitis y conjuntivitis.
NOMENCLATURA DE ALDEHIDOSLos aldehídos se nombran reemplazando la
terminación -ano del alcano correspondiente por -al.
Sus nombres provienen de los hidrocarburos de los que proceden, pero con la terminación "-al".
No es necesario especificar la posición del grupo aldehído, puesto que ocupa el extremo de la cadena. Cuando la cadena contiene dos funciones aldehído se emplea el sufijo -dial.
ALDEHIDOSSi hay dos grupos aldehídos se
utiliza el término "-dial“ero si son tres o más grupos
aldehídos, o este no actúa como grupo principal, se utiliza el prefijo "formil-" para nombrar los grupos laterales.
ALDEHIDOS
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ALDEHIDOSCuando el grupo CHO es sustituyente se
utiliza el prefijo formil-.También se utiliza el prefijo formil- cuando
hay tres o más funciones aldehídos sobre el mismo compuesto .En esos casos se puede utilizar otro sistema de nomenclatura que consiste en dar el nombre de carbaldehído a los grupos CHO (los carbonos de esos CHO no se numeran, se considera que no forman parte de la cadena).
Este último sistema es el idóneo para compuestos con grupos CHO unidos directamente a ciclos.
ALDEHIDOS
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ALDEHIDOS Propiedades físicas de los aldehídos. Los primeros aldehídos de la clase presentan un olor picante y
penetrante, fácilmente distinguible por los seres humanos.El punto de ebullición de los aldehídos es en general, mas alto que el de los hidrocarburos de peso molecular comparable; mientras que sucede lo contrario para el caso de los alcoholes, así, el acetaldehído con un peso molecular 44 tiene un punto de ebullición de 21°C, mientras que el etanol de peso 46 hierve a 78°C.La solubilidad en agua de los aldehídos depende de la longitud de la cadena, hasta 5 átomos de carbono tienen una solubilidad significativa como sucede en los alcoholes, ácidos carboxílicos y éteres. A partir de 5 átomos la insolubilidad típica de la cadena de hidrocarburos que forma parte de la estructura comienza a ser dominante y la solubilidad cae bruscamente.
Propiedades químicas de los aldehídos. El grupo carbonilo de los aldehídos en fuertemente reactivo y participa en
una amplia variedad de importantes transformaciones, que hacen de la química de los aldehídos un tema extenso y complejo. Aqui solo no limitaremos a tratar someramente algunas de sus reacciones características
ALDEHIDOS Los compuestos carbonílicos presentan puntos de
ebullición más bajos que los alcoholes de su mismo peso molecular.No hay grandes diferencias entre los puntos de ebullición de aldehídos y cetonas de igual peso molecular.
Los compuestos carbonílicos de cadena corta son solubles en agua y a medida que aumenta la longitud de la cadena disminuye la solubilidad.
Síntesis Ozonólisis de alquenos Tratamiento con KMnO4(Permanganato de potasio) en caliente de
alquenos.Este método sólo es válido para la preparación de cetonas.
Hidratación de alquinos Hidroboración-oxidación de alquinos Acilación de Friedel-Crafts del Benceno Oxidación de alcoholes
METODOS DE OBTENCION Hidratación de alquinos.
En presencia de sulfato mercúrico y ácido sulfúrico diluido, como catalizadores, se adiciona una molécula de agua al triple enlace de un alquino, con lo que se forma primero un enol que, al ser inestable, se isomeriza por reagrupamiento en un compuesto carbonílico. Únicamente cuando se utiliza acetileno como producto de partida se obtiene acetaldehído, según la reacción:
Este es el procedimiento industrial más utilizado en la actualidad para la fabricación de acetaldehído, que es la materia prima de un gran número de importantes industrias orgánicas. Cuando se utilizan acetilenos alquilsustituidos el producto final es una cetona.
Reacción de Friedel y Crafts.Se emplea para la obtención de aldehídos y cetonas aromáticas. Consiste en hacer reaccionar un cloruro de ácido o un anhídrido con un compuesto aromático apropiado. Para obtener una cetona se procederá así:
Ozonización de alquenos.La ozonización de alquenos da lugar a aldehídos o cetonas, según que el carbono olefínico tenga uno o dos sustituyentes hidrocarbonados. Esta reacción no suele utilizarse con fines preparativos, sino más bien en la determinación de estructuras para localizar la posición de los dobles enlaces.
OBTENCION DE ALDEHIDOS Reducción a alcoholes. Por contacto con hidrógeno en presencia de ciertos
catalizadores el doble enlace carbono=oxígeno del grupo carbonilo se rompe y un átomo de hidrógeno se acopla a uno de los enlaces para formar el grupo hidroxilo típico de los alcoholes.
Reducción a hidrocarburos Los aldehídos pueden ser reducidos a hidrocarburos al
interactuar con ciertos reactivos y en presencia de catalizadores. En la reducción Wolff-Kishner el acetaldehído se trata con hidrazina como agente reductor y etóxido de sodio como catalizador. El resultado de la reacción produce una mezcla de etano, agua y nitrógeno.
OBTENCION DE ALDEHIDOS Polimerización Los primeros aldehídos de la clase tienen un marcada tendencia
a polimerizar. El formaldehído por ejemplo, polimeriza de forma espontánea a temperatura ligeramente superior a la de congelación (-92°C).Del mismo modo, cuando se evapora una solución al 37% de formaldehído en agua que contenga de 10 a 15% de metanol se produce un polímero sólido que se conoce como parafolmaldehído. Si se calienta el parafolmaldehído se vuleve a producir el formaldehído en forma gaseosa.También se forman polímeros cuando las soluciones de formaldehído o acetaldehído se acidifican ligeramente con ácido sulfúrico.
Reacciones de adición Los aldehídos también sufren reacciones de adición, en las cuales se
rompe la estructura molecular del aldehído y el agente reaccionante se agrega a la molécula para la formación de un nuevo compuesto.
REACCIONES DE ALDEHIDOS Las reacciones de los aldehídos y cetonas son esencialmente de
tres tipos; adición nucleofílica, oxidación y reducción.
Adición nucleofílica Debido a la resonancia del grupo carbonilo la reacción más
importante de aldehídos y cetonas es la reacción de adición nucleofílica cuyo mecanismo es el siguiente:
Siguen este esquema la reacción con hidruros ( NaBH4, LiAlH4 ) donde Nu- = H- y la reacción con organometálicos (RMgLi, RLi) donde Nu- = R-.
Adición nucleofílica de alcoholes:
REACCIONES DE ALDEHIDOS Y CETONAS
REACCIONES DE ALDEHIDOS Y CETONAS
REACCIONES DE ALDEHIDOS Y CETONAS La preparación de un aldehído por este método suele
ser problemática, pues los aldehídos se oxidan con facilidad a ácidos carboxílicos
Reacciones de adición al grupo carbonilo.Las reacciones más características para aldehídos y cetonas son las reacciones de adición. Al doble enlace carbono - oxígeno del grupo carbonilo se añade una gran variedad de compuestos.
Adición de agua. Los aldehídos y las cetonas manifiestan poca tendencia a adicionar agua y forma compuestos estables:
ADICION DE REACTIVO DE GRIGNARD Al reaccionar con un compuesto de Grignard, el metanal
da lugar a la formación de alcoholes primarios; los otros aldehídos producen alcoholes secundarios; y las cetonas, alcoholes terciarios. En todas estas adiciones, el grupo Mg.-halógeno (reactivo electrofílico) se adicionan al oxígeno negativo y el radical alquilo, al carbono del grupo carbonílico.
REACCIONES DE ALDEHIDOS Y CETONAS Reacciones de reducción.
El grupo carbonilo de los aldehídos y cetonas puede reducirse, dando alcoholes primarios o secundarios, respectivamente. La reducción puede realizarse por acción del hidrógeno molecular en contacto con un metal finamente dividido como Ni o Pt, que actúan como catalizadores. También pueden hidrogenarse (reducirse) con hidrogeno obtenido por la acción de un ácido sobre un metal. Los aldehídos se transforman en alcoholes primarios:
En las mismas condiciones, las cetonas se transforman en alcoholes secundarios:
La hidrogenación de aldehídos y cetonas, que origina alcoholes, es la reacción inversa de la deshidrogenación de éstos para obtener los compuestos carbonílicos citados:
REACCIONES DE ALDEHIDOS Y CETONAS
REACCION DE ALDEHIDOS Y CETONAS
REACCIONES DE ALDEHIDOS Y CETONAS
TAREA PARA EL VIERNESESTUDIAR PRINCIPALES USOS DE
ALDEHIDOS Y CETONAS
ESTUDIAR TEMA: ACIDOS CARBOXILICOS, METODOS DE OBTENCION, TIPOS DE REACCIONES Y UTILIDAD EN ING. DE LOS ALIMENTOS.
