Informe Semana 5 Reacciones de caracterización de aldehidos y cetonas PDF

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Este informe fue realizado en base a la practica de la semana 5 del tema Reacciones de caracterización de aldehídos y cetonas....

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“Año de la Universalización de la Salud”

FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUÍMCA ASIGNATURA: QUÍMICA ORGÁNICA II

PRÁCTICA N°05 “REACCIONES DE CARACTERIZACIÓN DE ALDEHÍDOS Y CETONAS”

DOCENTE: Mg. Daniel Ñañez del Piero ALUMNO: Uriarte Jaimes, Jared SECCIÓN: FB4M1 GRUPO DE PRÁCTICA: “Grupo A” FECHA DE ENTREGA: Viernes 09 de octubre de 2020 SEMESTRE ACADÉMICO: 2020 – II

Índice I.

INTRODUCCIÓN...........................................................................................3

II. MARCO TEÓRICO........................................................................................4 a. Conceptos básicos.....................................................................................4 b. Importancias y usos....................................................................................6 III.

PARTE EXPERIMENTAL............................................................................7

a. Competencias.............................................................................................7 b. Materiales y equipos...................................................................................7 c.

Procedimiento Experimental.......................................................................8

d. Resultados e interpretación........................................................................9 IV.

DISCUSIÓN..............................................................................................16

V. CONCLUSIONES........................................................................................17 VI.

CUESTIONARIO......................................................................................18

VII.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.........................................................21

I.

INTRODUCCIÓN La mayoría de las propiedades de los aldehídos y las cetonas se explican por la estructura y las características del grupo carbonilo. Este, -C=O tiene algunas de las características del doble enlace carbono-carbono. En un grupo carbonilo, uno de los enlaces es un enlace sigma fuerte y el otro es un enlace pi más débil. A pesar de que tienen muchas semejanzas, el grupo carbonilo y el doble enlace carbono-carbono son diferentes. El grupo carbonilo es polar. El átomo de oxígeno tiene una electronegatividad mayor que el átomo de carbono; por lo tanto, los electrones del doble enlace no son compartidos equitativamente. El átomo de oxígeno del grupo carbonilo tiene una carga parcial negativa y el átomo de carbono del carbonilo, una carga parcial positiva. Como se verá en las reacciones de los compuestos carbonílicos, los grupos negativos (nucleófilos) atacan al átomo (más positivo) del carbono del grupo carbonilo, y los grupos positivos (electrófilos) atacan al átomo (más negativo) de oxígeno de dicho grupo. 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 fórmula abreviada de una cetona es RCOR. Esta práctica se basará específicamente en aplicar ensayos que nos permitan diferenciar a los aldehídos y a las cetonas, mediante reacciones en la que se apreciará viraje de color así como, precipitación, cambios que nos permitirán caracterizar y diferenciar los compuestos sometidos a análisis.

II.

MARCO TEÓRICO a. Conceptos básicos: -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 puede obtener a partir de la oxidación de los alcoholes primarios, también mediante la oxidación de Swerm, en la cual se emplea sulfóxido de dimetilo, dicloruro de oxalilo y una base. En cuanto a sus propiedades físicas vemos que, La doble unión del grupo carbonilo son en parte covalentes y en parte iónicas dado que el grupo carbonilo está polarizado debido al fenómeno de resonancia. Los aldehídos con hidrógeno sobre un carbono sp³ en posición alfa al grupo carbonilo presentan isomería tautomérica. Los aldehídos se obtienen de la deshidratación de un alcohol primario, se deshidratan con permanganato de potasio, la reacción tiene que ser débil, las cetonas también se obtienen de la deshidratación de un alcohol, pero estas se obtienen de un alcohol secundario e igualmente son deshidratados como permanganato de potasio y se obtienen con una reacción débil, si la reacción del alcohol es fuerte el resultado será un ácido carboxílico. Si hablamos de sus propiedades químicas, se comportan como reductor, por oxidación el aldehído da ácidos con igual número de átomos de carbono. La reacción típica de los aldehídos y las cetonas es la adición nucleofílica.

- Cetonas: Las cetonas son compuestos orgánicos que poseen un grupo carbonilo (-CO). Son compuestos simples en los que el carbono del grupo carbonilo está unido a dos átomos de carbono (y a sus cadenas sustituyentes). Las cetonas son «simples» porque no poseen grupos reactivos como el –OH o –Cl unidos al carbono. En la industria, el método más común para la síntesis de cetonas involucra la oxidación de hidrocarburos, típicamente con el uso de aire. A pequeña escala, las cetonas se suelen preparar a través de la oxidación de alcoholes secundarios, lo cual da como productos una cetona y agua. Más allá de estos métodos más comunes, las cetonas pueden ser sintetizadas a través de alquenos, alquinos, sales de compuestos nitrogenados, ésteres y muchos otros compuestos, lo cual las hace de fácil obtención. Las cetonas son altamente volátiles, considerablemente polares y no pueden donar hidrógenos para enlaces de hidrógeno (no poseen átomos de hidrógeno atados a su grupo carbonilo), por lo que presentan puntos de ebullición más altos que los alquenos y éteres, pero más bajos que los alcoholes de su mismo peso molecular. La solubilidad de las cetonas tiene una fuerte influencia en parte de la capacidad de estas moléculas para aceptar hidrógenos en su átomo de oxígeno y así formar enlace de hidrógeno con el agua. Además, se forman fuerzas de atracción, de dispersión y dipolo-dipolo entre las cetonas y el agua, las cuales incrementan su efecto soluble. Las cetonas forman parte de un gran número de reacciones orgánicas; esto ocurre por la susceptibilidad de su carbono

carbonilo hacia la adición nucleofílica, además de la polaridad de este. b. Importancias y usos Los aldehídos se usan principalmente para la fabricación de resinas, plásticos, solventes, pinturas, perfumes y esencias. Los aldehídos están presentes en numerosos productos naturales y grandes variedades de ellos son de la propia vida cotidiana. La glucosa por ejemplo existe en una forma abierta que presenta un grupo aldehído. El acetaldehído formado como intermedio en la metabolización se cree responsable en gran medida de los síntomas de la resaca tras la ingesta de bebidas alcohólicas. El formaldehído es un conservante que se encuentra en algunas composiciones de productos cosméticos. Sin embargo, esta aplicación debe ser vista con cautela ya que en experimentos con animales el compuesto ha demostrado un poder cancerígeno. También se utiliza en la fabricación de numerosos compuestos químicos como la baquelita, la melamina etc.

En la industria se observan muchas veces las cetonas en los perfumes y pinturas, tomando papeles de estabilizantes y preservativos que evitan que otros componentes de la mezcla se degraden; también tienen un amplio espectro como solventes en aquellas industrias que fabrican explosivos, pinturas y textiles, además de la farmacéutica. La acetona (la cetona más pequeña y sencilla) es un solvente muy reconocido mundialmente, y es utilizado como removedor de pintura y thinner. En la naturaleza las cetonas pueden aparecer como azúcares, llamadas cetosas. Las cetosas son monosacáridos que contienen

una cetona por molécula. La cetosa más conocida es la fructosa, la azúcar encontrada en las frutas y la miel.

III.

PARTE EXPERIMENTAL 3.1. 

Competencias Comprobar у deducir el comportamiento de los aldehídos y las cetonas frente a la fenilhidracina o su derivado 2-4dinitrofenildracina para comprobar la diferencia en el tipo de reacción.



Aplicar pruebas sencillas que permitan distinguir si un compuesto carbonílico pertenece al grupo de los aldehídos o al grupo de las cetonas.



3.2.

Materiales y equipos -Tubos de ensayo

-Ácido clorhídrico

-Trípode

-Rejilla de asbesto

-Beacker

-Pipeta

-Solución alcohólica de benzaldehído - Mechero - Reactivo 2,4 - dinitrofenilhidracina

- Hidróxido de amonio conc.

-Ciclohexanona

- Acetaldehído

-Reactivo de Schiff -Reactivo de Fehling “A” y “B” -Propanona -Metanol

-Nitrato de plata 10 % -Soluciones de NaOH al 10 % -Carbonato de sodio

3.3.

Procedimiento Experimental

I. Reacción con la 2,4 Dinitrofenilhidracina Colocar un tubo de ensayo una solución alcohólica de benzaldehído (0,5 mL) y adicionarle el reactivo 2,4 dinitrofenilhidracina (gotas) observar y anotar los resultados.

II. Reacción de Schiff Disponer de 2 tubos de ensayo -Al tubo # 1 adicionarle Acetaldehído (V gotas) y agregarle el reactivo de Schiff (0,5 mL) -Al tubo # 2 adicionarle ciclohexanona (V gotas) y agregarle el reactivo de Schiff (0,5 mL) Observar y anotar los resultados III.Reacción de Tollens En un tubo de ensayo agregar 1 mL de una solución de nitrato de plata y una gota de hidróxido de sodio 10%, el precipitado formado disolverlo añadiendo hidróxido de amonio, luego dividir la solución en dos tubos de ensayo en partes iguales: - Al tubo #1 adicionarle 1 mL de solución de Acetaldehído - Al tubo #2 adicionarle 1 mL de solución de Ciclohexanona Llevar los tubos abaño maría por espacio de 1 minuto. Observe si hay formación de un precipitado negro o un espejo de plata. Anote los resultados.

IV. Reacción de Fehling En un tubo de ensayo preparar la solución de Fehling agregando partes iguales de Fehling A y Fehling B (1 mL de cada uno). Luego dividirlo en dos tubos: - Al tubo # 1 agregarle acetaldehído (V gotas) - Al tubo # 2 agregarle ciclohexanona (V gotas)

Ambos tubos llevar a baño maría a ebullición por 3 minutos observe y anote los resultados. La reacción es positiva cuando aparece un precipitado rojo pardo. V. Adición del Bisulfito de Sodio En un tubo de ensayo agregar 1 mL de una solución saturada de bisulfito de sodio y 0,7 mL de metanol y luego añada lentamente 0,5 mL de propanona, agite enérgicamente y enfríe la solución con hielo, Filtre y divida el precipitado en dos tubos de ensayo, a uno se le agrega carbonato de sodio y agua, anote lo que suceda. A la segunda porción se le añaden 5 mL de ácido clorhídrico, anote los cambios que ocurran.

3.5.

Resultados e interpretación:

IV.

DISCUSIÓN a.

Reacción con la 2,4 Dinitrofenilhidracina Esta es una prueba de reconocimiento de acetonas y aldehídos, lo que sucede es que el 2,4 Dinitrofenilhidracina reacciona con el grupo carbonilo en este caso específico del Benzaldehído, para formar el 2,4 dinitrofenilhidrazonas, la cual es sólida y precipitan un sólido color amarillo, esta es una reacción de tipo adicción nucleofílica. En esta reacción el ataque nucleofílico, no conlleva la saluda del grupo OH, esto debido a que al polarizase, el carbono queda con solo tres enlace, debido a esto tiene la capacidad de formar un cuarto enlace con el nucleófilo sin desplazar a ningún grupo, debido al carácter ácido del medio en el que se desarrollara la reacción, el OH del grupo carbonilo se protonará debido al carácter acido del medio, permitiéndole al nitrógeno usar el par de electrones disponibles para formar un doble enlace resonando la carga positiva del carbono sobre su átomo, y desplazando el agua, que posterior mente desprotonará al nitrógeno para estabilizar a la molécula, formando: 2,4 dinitrofenilhidrazona .

b. Reacción de Schiff El reactivo de Schiff reacciona con aldehídos, se produce una coloración púrpura característica, mediante la cual podemos identificar a los aldehídos. Esta coloración nos estará indicando una prueba positiva para aldehídos y en contraposición las cetonas tendrán un color mucho más tenue y no presentarán ningún tipo de precipitado. La manera de actuar de este reactivo se explica en base a sus componentes que son la p-rosalina y el bisulfito ya que ambos se

combinan para dar el aducto “decolorada” con sulfonación en el carbono central, como producto de esta reacción dan lugar al color “magenta” que verifica una prueba positiva.

c. Reacción de Tollens Para comprender esta reacción primero debemos conocer la composición de este reactivo, el cuál es una disolución de oxido de plata en amoniaco acuoso, además de actuar como el agente oxidante, la reacción global muestra la oxidación del aldehído y la reducción del oxido de plata a plata metálica. Con las condiciones apropiadas para la reacción el aldehído reaccionará con el agua formando las dos cargas parciales, se desprotonará para luego reaccionar con el óxido, llevando a cabo el traslado de electrones por medio de la transferencia de Cannizarro, para dar paso a la respectiva formación del ácido carboxílico y la plata metálica.

d. Reacción de Fehling En la prueba con el aldehído, la solución presentó una coloración marrón oscura después del baño maría. En la prueba con la ciclohexanona aún después del baño maría no se presentó cambio alguno por lo que deducimos que no hubo reacción. El reactivo de Fehling es un oxidante suave, por lo que una cetona no reacciona; ya que estas no poseen un hidrógeno unido al carbono carbonilo.

e. Adición del Bisulfito de Sodio

Los aldehído y cetonas reaccionan con el bisulfito de sodio dando origen a un sólido cristalino llamada combinación bisulfítica. Estos compuestos generados llamados compuestos de adición bisulfítica que son solidos cristalinos. Esta reacción hace posible conservar los aldehídos y cetonas dado que evitar la resinificación. Esta combinación es fácilmente hidrolizable por iones H+ e iones OHrestituyendo así el aldehído, es por ello que lo hacemos reaccionar con Carbonato de sodio o ácido clorhídrico.

V.

CONCLUSIONES -

Las cetonas no reaccionan con el reactivo de Tollens mientras que los aldehídos si

-

Solo los aldehídos reaccionan con el reactivo de Fehling

-

Los aldehídos pueden oxidarse, formando ácidos carboxílicos o sales derivadas de ellos mientras las cetonas no.

Las propiedades físicas y químicas de los aldehídos y las cetonas están influidas por la gran polaridad del grupo carbonilo. Las moléculas de aldehídos y cetonas se pueden atraer entre sí mediante interacciones polar-polar. Estos compuestos tienen puntos de ebullición más altos que los correspondientes alcanos, pero más bajos que los alcoholes correspondientes. Los aldehídos y las cetonas pueden formar enlaces de hidrógeno, y los de bajo peso molecular son totalmente solubles en agua. Se determinó mediante pruebas específicas como identificar los aldehídos y cetonas, conociendo las propiedades de estos se le añadió unos reactivos específicos que apoyan la teoría, pues los aldehídos presentaban un cambio de color cuando las cetonas no lo hacían.

VI.

CUESTIONARIO

V.1. Realice las ecuaciones químicas de cada una de las reacciones realizadas. Las ecuaciones de cada una de las reacciones ya fueron realizadas en el apartado de “Resultados e interpretación” V.2. Mencione algunos aldehídos y cetonas que formen polímeros y tengan importancia farmacéutica.

-

Formaldehído: Contiene un grupo funcional aldehído, su nombre IUPAC es metanal, su uso amplio es en bactericidas y conservantes.

-

Paraformaldehído:

Una

vez

que

el

paraformaldehído

es

despolimerizado, el formaldehído resultante puede ser utilizado como plaguicida, desinfectante, fungicida, y fijativo. Los polioximetilenos de mayor longitud de cadena (alto peso molecular) se utilizan como un termoplástico y se conocen como polioximetileno plástico (POM, Delrin). Se usó en el pasado en el desacreditado método Sargenti de Endodoncia. El paraformaldehído no es un fijador; debe ser despolimerizado a formaldehído en solución. En el cultivo celular, un procedimiento típico de fijación de formaldehído implicaría el uso de una solución de formaldehído al 4% en tampón fosfato salino. (PBS) en hielo durante 10 minutos. Este compuesto también se utiliza para entrecruzar las proteínas con el ADN, como se utiliza en el ChIP

(inmunoprecipitación de cromatina), que es una técnica para determinar a qué parte del ADN se unen ciertas proteínas. Además, el paraformaldehído es un potencial carcinógeno. Su dosis oral letal media en ratas es de 592 mg/kg.

-

Acido Nalidixino: Grupo funcional Cetona, es un agente empleado para el trato de infecciones del tracto urinario.

-

Alcanfor: El alcanfor es una cetona que se encuentra en forma natural y se obtiene de la corteza del árbol del mismo nombre. Tiene un olor fragante y penetrante; conocido desde hace mucho tiempo por sus propiedades medicinales, es un analgésico muy usado en linimentos.

V.3. ¿Cuál es la importancia de la reacción con la 2,4-dinitrofenilhidracina? y realice su ecuación química completa. Proponga un mecanismo de reacción. La 2,4-dinitrofenilhidracina es una hidrazina substituida y es usada generalmente como prueba cualitativa para grupos carbonilos. La 2,4dinitrofenilhidrazina puede usarse para detectar cualitativamente los grupos carbonilo de cetonas y aldehídos. El resultado es positivo cuando hay un precipitado rojo o amarillo (dinitrofenilhidrazona). Esta reacción puede describirse como una reacción de condensación: se unen dos moléculas y pierden agua. También es llamada reacción de adicióneliminación: una adición nucleofílica del grupo -NH2 al grupo carbonilo C=O, seguida de la remoción de una molécula de H2O. Los cristales de las distintas hidrazonas tienen puntos de fusión y ebullición característicos. Gracias a ello la 2,4-DNFH puede usarse para distinguir entre diversos compuestos con grupos carbonilos. Este método es particularmente importante porque las determinaciones de punto de fusión requieren tan solo instrumental de bajo costo. Además, no reacciona con otros grupos funcionales que contengan carbonilos, como los ácidos carboxílicos, amidas y ésteres.

Mecanismo de reacción:...