“ALDEHIDOS Y CETONAS”

Alejandra Rengifo Tamayo, Jefferson Villegas

Docente. Edwar Cortes Gonzales

UNIVERSIDAD DEL QUINDÍOFACULTAD DE CIENCIAS BASICAS Y TECNOLOGIA

PROGRAMA DE QUIMICA21 de Octubre de 2014

 

RESUMEN.

El grupo carbonilo es el que determina, en gran medida, la química de los aldehídos y las cetonas. En el laboratorio de Química Orgánica se llevaron a cabo varios procedimientos en los que se involucra el grupo carbonilo de aldehídos y cetonas, entre los procesos realizados se encuentran: Reacción con bisulfito de sodio, formación de fenilhidracina, reacción de cannizzaro y prueba de yodoformo. El objetivo de la práctica fue de entender la reactividad e importancia de los aldehídos y cetonas en síntesis orgánica. En la práctica se usaron reactivos tales como Benzaldehído, aldehído, etilmetilcetona, 2,4DNFH, HCL, yoduro de potasio, entre otros. Se midió su masa, se calculó el porcentaje de rendimiento y se le realizó pruebas de punto de fusión y espectro infrarrojo (IR).

Palabras claves: Aldehídos, Cetonas, reactividad, carbonilos, espectro infrarrojo.

INTRODUCCIÓN

Los aldehídos son sustancias de formula general RCHO; las cetonas son compuestos de formula general RRCO. Los grupos R Y R pueden ser alifáticos o aromáticos.Los aldehídos y las cetonas contienen un grupo carbonilo, C=O, y por ello, a menudo, se denominan compuestos carbonilos. El grupo carbonilo es el que determina, en gran medida, la química de los aldehídos y las cetonas.Con respecto a sus propiedades los aldehídos y las cetonas son semejantes entre sí. Sin embargo, el grupo carbonilo de los aldehídos contiene, además, de un hidrogeno, mientras que las cetonas tienen dos grupos orgánicos. Esta diferencia estructural afecta sus propiedades de dos maneras: (a) los aldehídos se oxidan con facilidad; las cetonas sólo lo hacen con dificultad; (b) los aldehídos suelen ser más reactivos que las cetonas en adiciones nucleofilicas, reacciones características estas últimas de los compuestos carbonilos. [1]El grupo carbonilo polarizado convierte a aldehídos y cetonas en sustancias polares, por lo que tienen puntos de ebullición más elevados que los compuestos no polares de peso molecular comparable.

Los aldehídos y cetonas se encuentran entre los compuestos de mayor importancia, tanto en bioquímica como en la industria química. [2]La reacción de adición nucleofílica es la reacción más importante de los aldehídos y las cetonas, siendo posible elaborar una gran cantidad de productos por adición nucleofílica. Las reacciones son aplicables a cetonas y aldehídos, pero en general estos últimos son más reactivos por razones tanto estéricas como electrónicas.

Entre los objetivos de la práctica se encuentran: - Entender la reactividad e importancia de los aldehídos y cetonas en síntesis orgánica.-Realizar y comprender algunas reacciones que involucran el grupo carbonilo de aldehídos y cetonas.

CÁLCULOS Y RESULTADOS.

Para la reacción con bisulfito de sodio:a. Observaciones

El Bisulfito de Sodio y la cetona eran incoloros. Al adicionar la cetona al bisulfito de sodio se formó una sola fase incolora, para obtener el precipitado requerido se enfrió la mezcla en baño de hielo durante 10 minutos aproximadamente se observó la formación de un sólido blanco, después al filtrar y secar se obtuvieron los siguientes datos:

b. Datos

Tabla 1. Datos reacción con bisulfito de sodioReactivos Cantidad

Cetona 1.0 mLSln saturada

NaHSO31.0 mL

Masa solido obtenido

0.79 g

 

c. Ecuación de la Reacción Obtenida: (Ec. 1):

 

d. Cálculo de porcentaje de rendimiento

Rendimiento teórico = Masa teórica de(CH3H6O)(SO2ONa) (mproducto)Se asume la acetona como el reactivo limitante.

Mol acetona=1.0 mLacetona∗0.791 g /mL58.08 g /mol

Mol acetona=0,0136 mol

Como 1 Mol acetona es equivalente estequiométricamente a 1 Mol de producto, según la Ec. 1, entonces:

m producto=0.0136 mol producto x 162.08 g /mol

m producto=2.204 gramos producto

% Rendimiento= Rendimiento realRendimiento teórico

∗100

% Rendimiento= 0,792,204

∗100

% Rendimiento=35.9 %

Para la formación de fenilhidrazonas:

a. Observaciones

2,4-dinitrofenilhidracina + Aldehído:

La solución de 2,4-dinitrofenilhidracina es una sustancia color amarillo oscuro con pequeños pedazos de color negro o café oscuro. Al adicionarle Aldehído, este quedó suspendida en la parte superior de la mezcla, al agitarla fuertemente se homogeniza, formado una sustancia de color amarillo oscuro, casi color naranja Después de pasar la el tubo de ensayo que contenía la mezcla por el baño de hielo se formaron dos fases una amarillo oscura y otra con un amarillo un poco más claro.

b. DatosTabla 2. Datos formación de fenilhidracinas

Reactivo Cantidad

Solución de 2,4-dinitrofenilhidracina

1.0 mL

Aldehído 0.5 mL

Masa del sólido obtenido

0,16 gramos

c. Ecuación de la reacción:

Ec. 2:

RCH=O + C6H3 (NO2)2NHNH2 → C6H3(NO2)2NHNCHR + H2O

d. Cálculo del porcentaje de rendimiento:

Teórico = Masa teórica de C6H3(NO2)2NHNCHR (m producto)

El 2,4-DNFH es el reactivo limitante.

Mol 2,4−DNFH=1.0 mL∗0.8098 g/mL198.14 g /mol

Mol 2,4−DNFH=0,0040

Como 1 Mol 2,4DNFH es equivalente estequiométricamente a 1 Mol de producto.

m producto=0.0040 mol producto x 103 g /mol

m producto=0,42 gramos producto

% Rendimiento= Rendimiento realRendimiento teórico

∗100

% Rendimiento=0.160.42

∗100

% Rendimiento=38.09 %

2,4-dinitrofenilhidracina + etilmetilcetona:

La segunda reacción de formación de fenilhidracina se realizó así: a la solución de 2,4-dinitrofenilhidracina se le adiciono 0.5 mL de etilmetilcetona, se formó un precipitado amarillo casi naranja, después se agito y enfrió por varios minutos y se solidifico un poco más la mezcla.

b. Datos

Tabla 3. Resultados obtenidos reacción 2,4DNFH +Etilmetilcetona

Reactivo Cantidad

Solución de 2,4-dinitrofenilhidracina

1.0 mL

etilmetilcetona 0.5 mL

Masa del sólido obtenido

0,14 gramos

c. Ecuación de la reacción:

Ec. 3:

CH3CH2C=OCH3+ C6H3(NO2)2NHNH2 → C6H3(NO2)2NHNCCH2CH3+ H2O

d. Cálculo del porcentaje de rendimiento:

Rendimiento teórico = Masa teórica de C6H3(NO2)2NHNCCH2CH3-CH3(m producto)

El 2,4-DNFH es el reactivo limitante.

Mol 2,4-DNFH = 0,0040 mol

Como 1 Mol 2,4DNFH es equivalente estequiométricamente a 1 Mol de producto.

mproducto=0.0040 mol producto x 72,11g/mol

mproducto = 0,28 gramos producto

% Rendimiento=0.140.28

∗100

% Rendimiento=50 %

Para la prueba de yodoformo se obtuvo lo siguiente:

Al adicionar gotas de etilmetilcetona a 1.0mL de agua se formó una solución homogénea amarilla clara. Al adicionarle a ésta solución de I-/KI la solución tomó un color marrón; y finalmente al adicionar 10 gotas de solución de KOH 10% el producto fue una solución de color amarillo claro. Este se caliento reduciendo un poco el volumen por evaporación. Luego al enfriar en baño de hielo se observó la formación de un sólido.

Datos

Tabla 4. Resultados obtenidos prueba yodoformo

Reactivos CantidadAgua destilada 1 mLEtilmetilcetona 8 gotasSolución de I-/KI 2 mLSolución KOH 10%

10 gotas

Masa del sólido obtenido

0,17 gramos

ANÁLISIS DE RESULTADOS

Primero que todo adicionamos bisulfito de sodio con igual volumen de la cetona, al agitar y enfriar se vuelve una reacción de adición para formar un precipitado, en el inicio mezcla es incolora y al enfriar esta forma un precipitado que tiene un color blanco el cual sería un producto a partir de la adición de acetona y bisulfito de sodio.

Figura 1. Reaccion con bisulfito de sodio. [2]

Se trata de una adición sobre el grupo carbonilo. La mayoría de los aldehídos, metil alquil cetonas y cetonas cíclicas reaccionan fácilmente con NaHSO3 en solución saturada, para formar compuestos de adición (aldehído–bisulfito o cetona-bisulfito).

En esta reacción lo que hace el ion bisulfito es protonar el átomo de oxigeno del grupo carbonilo, y convierte la cetona en su acido conjugado; de esta forma la electronegatividad del carbono se incrementa, y este es atacado nucleofilicamente por el anión sulfito.[3]

La reacción es completamente reversible, ya a que el anión hidrogeno sulfito y el compuesto carbonilo se encuentran presentes en cualquier parte de la reacción.

Imagen 1. Filtrado reacción con bisulfito de sodio.

Después se procedió a hacer la formación de Fenilhidrazonas, esta se realizó primero con aldehído y después con cetona, al agitar y enfriar las mezclas se observó una pequeña solidificación de color amarillo casi naranja.

Según la literatura, se sabe que es una reacción de adición-eliminación ya que el 2,4-DNFH es un nucleófilo que tiene la posibilidad de atacar el grupo carbonilo de aldehídos y Cetonas, este produce una reacción de Adición-Eliminación. [4]

Figura 2. Reacción formación de Fenilhidrazona. [5]

Se trata de un ensayo analítico específico de aldehídos y cetonas. Los carbonilos reaccionan con 2,4-Dinitrofenilhidrazina formando fenilhidrazonas que precipitan de color amarillo. La aparición de precipitado es un indicador de la presencia de carbonilos en el medio.

Imagen2.Filtrado 2,4DNFH con aldehído.

El porcentaje de rendimiento para esta reacción fue de 38,09%, es bajo, esto puede ser debido a la posible pérdida de producto durante el filtrado.

Imagen 3. 2,4DNFH con etilmetilcetona.

Según la literatura el rango de fusión del producto 2,4Dinitrofenilhidrazona es de 194, el punto de fusión obtenido de la muestra estuvo comprendido entre 193,9 y 196.2, la diferencia del punto de fusión inicial al final, indica que la muestra no está totalmente pura, esto pudo suceder ya que realizamos varias reacciones con los mismos materiales y quizá no se lavaron bien.

El porcentaje de rendimiento de esta reacción fue de 50%, este resultado es un poco mejor comparado con la reacción anterior, se realizó un mejor procedimiento con esta reacción.

En cuanto al análisis del espectro infrarrojo se puede decir que:

La espectroscopia infrarroja es la mejor forma de detectar la presencia de un grupo carbonilo en una molécula. [6]

La banda intensa, por alargamiento del C=O, aparece a uno 1700 cm-1, en el IR de la muestra se observa en 1623.95, esta es una de las bandas más útiles del espectro, raras veces la banda puede ocultarse por absorciones intensas [6]

Los grupo Nitro se encuentran con una frecuencia de 1615-1700 cm -1 este posee efectos de conjugación similares a C=O.

En la frecuencia entre 3110,5 y 3320,9891.05 existen unas bandas un poco débiles y flexibles, esto nos indica la presencia de amina en la muestra.

Entre 1416.62 y 1591.05 se observan unas bandas intensas lo cual indica la posible presencia de un aromático.

NOTA: El espectro IR se adjunta al final del informe.

Continuando con el análisis de las reacciones realizadas en el laboratorio se obtuvo que:

Se realizó la reacción de Cannizzaro, al mezclar el benzaldehído con la solución alcohólica de hidróxido de potasio y agitarla, hubo una reacción exotérmica, pero se presentó poca solidificación hasta tal punto de que al realizar el filtrado no quedaron cristales por esta razón no se continuo con el procedimiento, esto puedo dar porque quizás había una contaminación en los reactivos o en los materiales, o también debido a poca concentración de estos.

La última reacción que se realizó en el laboratorio de orgánica fue la prueba de yodoformo en la cual se mezcló etilmetilcetona con una solución de yodo en yoduro de potasio, después se agregó una solución de hidróxido de potasio y se calentó hasta cambio de coloración, se obtuvo un precipitado de color amarillo característico del yodo, es por esta razón que la prueba se usa como ensayo analítico para identificación de cetonas metílicas. [7]

CONCLUSIONES:

- Los aldehídos y cetonas son producidos por la oxidación de alcoholes primarios y secundarios. Los aldehídos son más reactivos que las cetonas y son buenos agentes reductores. Un aldehído puede oxidarse, por el contrario las cetonas son más difíciles para realizar una oxidación.

- Una reacción que nos permite separar un aldehído o una cetona de una mezcla de compuestos orgánicos es haciéndola reaccionar con bisulfito de sodio, por este medio se obtienen compuestos de adición bisulfitica que son sólidos cristalinos.

-Se comprobó que la 2,4-dinitrofenilhidracina es útil para detectar los grupos carbonilo de cetonas y aldehídos. Porque cuando reacciona con estos grupos el resultado es un precipitado entre amarillo y rojo, que es el la dinitrofenilhidracina.

-La prueba de yodoformo, es útil para probar la presencia de cetonas metílicas, que da como resultado positivo para la prueba formando un precipitado amarillo y así a partir de este se puede sintetizar un ácido carboxílico.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

[1] MORRISON; R.T., Boyd; R.N., Química Orgánica 2da Ed. Adisson-wesley iberoamericano, U.S.A., 1990, 1474p.

[2] llinger. N; Jhonson. C; Lebel. N. Química Orgánica. Editorial Reverté S.A. 2 Edición. España. 1986.

[3] Mcmurry John, “Quimica Organica” 8va Edicion, 2012, Mexico.

[4] Pidir. Aldehidos y Cetonas de Quimica Organica:http://www.telecable.es/personales/albatros1/quimica/grupofun/aldeceto/aldeceto.htm

[6] Lamarque, A; Zygadlo, J; labuckas, D; López, L; Torres, M; Maestri, D.2008.Fundamentos teórico-práctico de Química orgánica. Editorial Encuentro. Argentina. p

[5] Donald L. Pavia, Gary M. Lampman, James R. Vyvyan, “Introduction to spectroscopy”, Fourth edition. Departament of chemistry, weatern washintong university. Bellingham, Washington, 2009.

[7]Primo, E. Química orgánica Básica y aplicada de la molécula a la industria. Editorial REVERTÉ, S. A. España. 1996.