10. aldehídos y cetonas
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10. ALDEHÍDOS Y
CETONAS
Campus Puerto Ángel
Ingeniería en Acuicultura
Química Orgánica
M. en C. Fátima K. Delgado Vidal
• Aldehídos y cetonas
10.1 ¿QUIENES SON LOS ALDEHÍDOS Y CETONAS?
• Compuestos orgánicos de C,H y O con una estructura principal llamada carbonilo:
Grupo carbonilo
Aldehído Cetona
R puede ser:• Hidrógeno o
• Un grupo alquilo
R puede ser:• Hidrógeno o
• Un grupo alquilo
R y R :Grupos alquilo ó arilo
R y R :Grupos alquilo ó arilo
Ejemplos de aldehídos:
Benzaldehído (fenilmetanal)componente primario del aceite de extracto de almendras amargas.
Es un saborizante alimentario
Vainillina (3-metoxi-4-hidroxibenzaldehído). Compuesto primario de la vaina de la vainilla
Formaldehído (metanal)
D-glucosa(es un polihidroxialdehído)
Ejemplos de cetonas:
Benzofenona (difenilmetanona)componente de protectores solares y perfumes, ya que
bloquea rayos UV
Progesterona (pregn-4-ene-3,20-dione)
Acetona (propanona)
D-fructosa(es una polihidroxicetona)
10.2 ESTRUCTURA DEL GRUPO CARBONILO
• La reactividad de este grupo se debe a las siguientes características estructurales:
TIPO DE ENLACES
El carbonilo tiene1 enlace y 1 enlace
COPLANARIDAD (estructura plana)
•Los enlaces del carbonilo forman ángulos de 120°
::
POLARIDAD
Es polar porque los e- de los enlaces y están más desplazados hacia el O, formándose un dipolo, y creándose una débil carga positiva sobre el C alfa, vecino al C del carbonilo.
Los hidrógenos unidos al C alfa son de carácter ácido, lo que permite que puedan ser arranccados por bases como el NaOH.
ELECTRONES NO COMPARTIDOS
• El O tiene 2 pares de e- no compartidos
• Estructuras resonantes, en donde el enlace se polariza más facilmente que el
+ -
Por tanto, los aldehídos y cetonas tienen una estructura similar al carbonilo.
10.3 NOMENCLATURA IUPAC
AldehídosAldehídos
TIPO DE ALDEHÍDO PREFIJO SUFIJO
Alifático –al
Unido a un anillo aromático
-carbaldehído
Sustituyente -formil
CetonasCetonas
Aplicación de reglas IUPAC para alcanos ya vistas, salvo algunas particularidades:
Siempre ocupa # 1Siempre ocupa # 1 Numerar por extremo más cercano al carboniloNumerar por extremo más cercano al carbonilo
TIPO DE CETONA PREFIJO SUFIJO
Alifático -ona
CíclicaC del carbonilo ocupa # 1:
Ciclo- -ona
Sustituyente -oxo
NOMBRES COMUNES
ALDEHÍDOS
1. Se derivan del nombre común del ácido carboxílico que forman por oxidación, cambiando la palabra ácido por la de aldehído o sustituyen la teminación ico por aldehído
Aldehído propiónico ó propionaldehído
2. Se emplean letras griegas para indicar la posición de sustituyentes. La primera letra la recibe el átomo de C vecino al carbonilo.
Aldehído valérico ó valeraldehído
Br
-bromobutiraldehído
NOMBRES COMUNES
CETONAS
Se forman mencionando los 2 grupos alquilo enlazados al grupo carbonilo.
La posición de los sustituyentes se indica por el alfabeto griego, comenzando con el C siguiente al carbonilo.
Algunas cetonas tienen nombres comunes históricos.
difenilcetona
Metanal (formaldehído)
Etanal (acetaldehído)
Ejemplos. Aldehídos y cetonas con nombres IUPAC y comunes (entre paréntesis).
10.4 PROPIEDADES FÍSICAS
• DENSIDAD
Generalmente menor a la del agua.
• PUNTOS DE EBULLICÓN
Los aldehídos y cetonas poseen PE mayores que los de hidrocarburos del mismo peso molecular pero menores PE que los alcoholes correspondientes:
Hidrocarburos < Aldehídos y cetonas < AlcoholesHidrocarburos < Aldehídos y cetonas < Alcoholes
SOLUBILIDAD
Aldehídos y cetonas polares
Aguapolar
Solubles en agua
Los aldehídos y cetonas de bajo peso molecular son solubles en agua por los puentes de hidrógeno que forman.
También son solubles en disolventes polares
:: - - -
La solubilidad en agua disminuye al aumentar el # de átomos de carbono:
Hasta 4 átomos de C : solubles en agua
Más de 7 átomos de C: insolubles en agua
10.6 ALDEHÍDOS Y CETONAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA: CARBOHDRATOS
Son biomoléculas de C, H y O en una relación 1:2:1, con las siguientes características estructurales:
Átomos de C unidos a grupos -OH
Estructuras de
polihidroxialdehído
Estructuras de
polihidroxicetonas
• Las cadenas de 5 ó 6 C tienen la capacidad de ciclarse para formar anómeros
¿Dónde estan los carbohidratos?
En vegetales y animales
Célula
En mayor proporción en vegetales
¿Cuáles son las funciones de los carbohidratos?
• Fuentes de energía y Carbono
En el hombre: Principales nutrimentos(50 – 80% de la dieta)
En peces:3er grupo más importante
• Participación en reacciones bioquímicas
http://knol.google.com/k/carbohidratos#
• Monosacáridos ( 1 estructura)
• Polisacáridos (+ de 10 monosacáridos)
• Oligosacáridos ( 2-10 monosacáridos)Carbohidratos
Clasificación por su estructura química
Nomenclatura de los carbohidratosCarbohidrato -SUFIJOS
Nomenclatura trivial Nomenclatura por estructura química Aldehído Cetona
Monosacárido ----osa
Glucosa Fructosa
--osa
Dextrosa
--ulosa
Levulosa
Oligosacárido ----osa
Polisacárido ----ana
Glucana (moléculas de glucosa)
Sufijo característico de la nomenclatura de CHO´s:
-osaSufijo característico de la nomenclatura de CHO´s:
-osa
Clases y subclases de monosacáridos
Clases Subclases (según numero de C: 3 a 9)
Aldosas
Cetosas
Monosacáridos
http://www.biochem.arizona.edu/classes/bioc462/462a/NOTES/CARBO/carb_structure.htm
Ejemplos de mosacáridos presentes en alimentos
Ejemplos de disacáridos presentes en alimentos
Caña de azúcar
Se encuentra en granos de cebada germinada
Al hidrolizarse se obtienen sus monosacáridos correspondientes:
Ejemplos de polisacáridos presentes en alimentos
Álmidón
Celulosa
10.5 REACTIVIDAAD DEL GRUPO CARBONILO
La reacción típica de aldehídos y cetonas es la ADICIÓN NUCLEOFILICA , que implica la adición de un nucleófilo y un protón en el doble enlace del carbonilo:
a) El Nu- ataca al C+ b) El Nu- es parte de la estructura del carbonilo
sp3 sp2
Esto es debido a: • Magnitud de la carga positiva sobre el C del carbonilo• Impedimento estérico
Reactividad creciente: Cetona < Aldehído < FormaldehídoReactividad creciente: Cetona < Aldehído < Formaldehído
10.7 REACCIONES IMPORTANTES DE
ALDEHÍDOS Y CETONAS
10.7 REACCIONES IMPORTANTES DE
ALDEHÍDOS Y CETONAS
a) ¿Cuál es la importancia de esta reacción?
10.7.1 OXIDACIÓN DE ALDEHÍDOS10.7.1 OXIDACIÓN DE ALDEHÍDOS
Los aldehídos son productos intermediarios de la oxidación de alcoholes primarios.
Oxidante: H2CrO4(solución cambia de anaranjado a verde o azul)
Oxidante: H2CrO4(solución cambia de anaranjado a verde o azul)
Oxidantes: • Reactivo de Jones• Reactivo de Colins • Clorocromato de piridinio (PCC)
Oxidantes: • Reactivo de Jones• Reactivo de Colins • Clorocromato de piridinio (PCC)
carboxílico
REACTIVO DESCRIPCIÓN EJEMPLOEtanol Etanal
Reactivo de Jones
Solución diluida de ácido Crómico en acetona.
CH3 – CH2 – OH CH3 - COH
Reactivo de Collins
Es un complejo de trióxido de cromo (CrO3) con 2 moléculas de piridina :
Trióxido de cromo●2 piridina
CH3 – CH2 – OH CH3 - COH
Clorocromato de piridinio (PCC)
Versión más soluble del reactivo de Collins en donde se ha acomplejado al CrO3 con 1 molécula de piridina y 1 molécula de HCl
(CrO3 + HCl 6N) + 10 g 18.4 mL
7.7 mL de Piridina PCC
CH3 – CH2 – OH CH3 - COH
CrO3 + H2SO4 concentrado Reactivo de Jones 67 g 58 mL Baño hielo
CrO3, H2SO4
en acetona
CrO3 ● 2 piridina
en CH2Cl2
Reactivos que pueden emplearse para oxidar alcoholes 1° a Aldehídos
PPC en CH2Cl2
REACTIVO DESCRIPCIÓN
Reactivo de Tollens
El AgO2 es un oxidante suave. En la reacción de Tollens se agrega un complejo de Ag-NH3 al compuesto desconocido. El aldehído reduce el ión Ag metálico en forma de una suspensión negra o de un espejo depositado en el interior del recipiente.
R-COH + 2Ag(NH3)2+ + 3OH- 2Ag + R-COO- + 4NH3 + 2H2O
Aldehído Tollens Espejo Carboxilato
Cetonas y alcoholes: no reaccionan en esta prueba, y dejan una solución clara e incolora.
Existen otros reactivos muy comunes en el laboratorio para oxidar los aldehídos:
http://kampchemistry.blogspot.mx/2011_02_01_archive.html
Agua Cetona
http://www.sciencephoto.com/media/4455/enlarge
REACTIVO DESCRIPCIÓN
Reactivo de Fehling
• Se fundamenta en el poder reductor del grupo carbonilo de los aldehídos.
• Es una sal de cobre en solución alcalina de color azul, que al reacciónar con los aldehídos forma un precipitado de color rojo ladrillo de óxido cuproso.
R-COH + 2Cu2+ + 2OH- R-COOH + Cu2O Aldehído Ác.carboxílico Precipitado rojo ladrillo
Cetonas: No reaccionan con facilidad
http://blog.uchceu.es/eponimos-cientificos/reactivo-de-fehling/
http://kampchemistry.blogspot.mx/2011_02_01_archive.html
http://www.chemiedidaktik.uni-wuppertal.de/disido_cy/cyen/exp/exp_pics/abb203.jpg
Los reactivos de Fehling (A y B) también se emplean en la técnica de cuantificación de almidón en alimentos, que consiste en hidrolizar el almidón a monosacáridos con capacidad reductora para hacerlos reaccionar ara aprovechando la propiedad reductora de ciertos monosacáridos:
http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2bch/B1_BIOQUIMICA/t13_GLUCIDOS/informacion.htm
A nivel metabólico se forma acetaldehído como primer producto de la oxidación del etanol
http://www.medtropoli.net/page/5/
En el proceso de la visión, también se forman aldehídos a partir de la vitamina A, que es un alcohol
http://www.geocities.com/aedici/quimica_vision.htm
Alcohol
Aldehído
Aldehído
imina
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/51/htm/sec_6.html
QUÍMICA DELA VISIÓN
10.7.2 FORMACIÓN DE ACETALES y CETALES10.7.2 FORMACIÓN DE ACETALES y CETALES
Los aldehídos y cetonas reaccionan con los alcoholes en un medio ácido para formar acetales y cetales
ALDEHÍDO Alcohol Hemiacetal
+
ACETAL
+ H2O
Por tanto, se agregan 2 moléculas de alcohol y se elimina una molécula de aguaPor tanto, se agregan 2 moléculas de alcohol y se elimina una molécula de agua
H+
+ + H2O
CETONA Alcohol Hemicetal CETAL
H+
H+ H+
1
23
Ejercicios. Predecir los productos de la reacción catalizada en medio ácido de aldehídos y cetonas con alcoholes.
Fórmula general:
ll O
+ 2CH3OHH+
CH3O OCH3
HEMIACETALES Y HEMICETALES CICLICOS DE CARBOHIDRATOS
Monosacáridos de 5 y 6 Carbonos tienen la capacidad de autociclarse para formar hemiacetales intramoleculares
¿Cómo ocurre la ciclación?
El –C=O interacciona con grupos –OH de la misma molécula, produciendo enlaces hemiacetales intramoleculares que originan azúcares cíclicos y que en agua se encuentran en equilibrio con la cadena abierta.
Enlaces hemiacetal de la glucosa (Fuente: Badui, 1999).
Por lo anterior, algunos monosacáridos pueden presentar 2 estructuras: cadena abierta y cíclica.
Proyeccion de Fischer(cadena lineal)
Aldosa
Cetosa
Proyección de Haworth(estructuras de 5 y 6 carbonos)
-D-Fructosa
-D-Fructosa
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