Laboratorio de Química Orgánica III

PRUEBAS DE IDENTIFICACIÓN DE ALDEHÍDOS Y CETONAS

Jhair León Jaramillo; Luis Pedroza García; Carolina Vesga Hernández

Universidad del AtlánticoBarranquilla, Septiembre del 2012

ResumenPara el reconocimiento de aldehídos y cetonas, en esta ocasión se hicieron algunas pruebas cuyos resultados cualitativos nos permite discernir las diferentes propiedades entre estos compuestos carbonilicos.En el proceso identificación se usó: Reactivos de Tollens, Fehling, Schiff; también, Yodoformo 2,4- DNFH

AbstractFor recognition of aldehydes and ketones, this time made some qualitative tests whose results we can discern the different properties between these carbonyl compounds.The identification process was used: Tollens reagents, Fehling, Schiff, Iodoform 2.4 - DNFH

1. INTRODUCCION

Los aldehídos y cetonas tienen como grupo funcional el grupo carbonilo que se caracteriza por sus reacciones de adición nucleofílica.

Mecanismo de adición nucleófilaLa parte nucleófila del reactivo choca con el carbono carbonilo, rompe el enlace pi desplazándose los electrones hacia el oxígeno y originándose un intermediario bipolar.Adición de alcohol a aldehídos y cetonasLa adición de un mol de un alcohol a un aldehído o cetona produce un hemiacetalo hemicetalo, respectivamente. Estos son productos inestables. Sin embargo, las estructuras cíclicas de los monosacáridos se configuran mediante un enlace hemiacetálico o hemicetálico interno entre el grupo aldehído y un grupo hidroxilo de la molécula.

La adición de ácido cianhídrico a un aldehído o cetona produce cianhidrina. Estas cianhidrinas son intermediarios importantes en la preparación de hidroxiácidos aminoácidos y carbohidratos.

Los aldehídos y cetonas adicionan amoníaco y algunos compuestos derivados de forma NH2 – Y, y los productos obtenidos en un medio ácido, se deshidratan formando finalmente condensados en los que el carbono carbonilo se une doblemente con el nitrógeno del compuesto adicionado.

Oxidación de aldehídos y cetonasLos aldehídos oxidan fácilmente y se convierten en el ácido carboxílico respectivo, en contraste con las cetonas que son difíciles de oxidar, en presencia de los agentes oxidantes habituales de gran poder como el permanganato de potasio, dicromato de potasio y otros.

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Al añadirle la mezcla oxidante a una cetona se comprueba que no hay oxidación por no cambiar el color. Esta propiedad permite diferenciar un aldehído de una cetona, mediante la utilización de oxidantes relativamente débiles, como soluciones alcalinas de compuestos cúpricos o argentosos que reciben el nombre de reactivos de Fehling, Benedict y Tollens.

Reactivo de Fehling: (sulfato cúprico pentahidratado - tartrato sódico potásico e hidróxido de sodio en agua) El reactivo de Fehling permite determinar la presencia de aldehídos en una muestra desconocida. Se prepara de tal manera que es una mezcla de color azul que al añadirla a una muestra desconocida oxida a los grupos aldehídos y como resultado positivo de la prueba se observa un precipitado de color rojo ladrillo de óxido cuproso.

- Reactivo de Tollens: Este reactivo contiene un ión complejo de plata amoniacal, El complejo diamina-plata (I) es un agente oxidante, reduciéndose a plata metálico, que en un vaso de reacción limpio, forma un "espejo de plata". Éste es usado para verificar la presencia de aldehídos, que son oxidados a ácidos carboxílicos

- Reactivo de Schiff:El reactivo de Schiff es clorhidrato de p-rosaanilina que se decolora con ácido sulfuroso y reacciona con los aldehídos produciendo una coloración púrpura.

Reducción de aldehídos y cetonasLos aldehídos y cetonas se reducen con facilidad, a los correspondientes alcoholes primarios y secundarios, respectivamente. Pueden emplearse una gran variedad de

agentes reductores, siendo el más simple la mezcla de hidrógeno y metal.

2. RESULTADOS Y DISCUSIONES

2.1. Prueba de TollensComo lo afirma la teoría, el complejo de plata amoniacal oxidó al formaldehido, notándose el “espejo de plata” adherido a las paredes del tubo de ensayo.

Con la acetona no se observó cambio alguno.

Estos resultados se deben a la facilidad de salida como reacción a la entrada del ion hidroxilo (HO-) del H enlazado al carbono carbonilo, esta salida se le dificulta mucho al grupo metil, por lo cual la reacción solo se lleva a cabo con aldehídos.

2.2. Prueba de FehlingEn este procedimiento se notó cambio en el recipiente que contenía el formaldehído, se observó después del calentamiento la coloración azul, habitual del reactivo usado, cambió a un azul más pálido.

Al igual que en la prueba de Tollens, no se observaron cambios para el proceso en que se utilizó la acetona.

Se puede explicar este hecho, al igual que en la prueba de Tollens, por medio de el ataque nucleófilo realizado por el OH-, que provoca la salida del H enlazado al carbono carbonilo, cosa que en la acetona

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C

O

H H

Cu2+

OH- / tartrato azul

C

O

H O H

+

Cu 2 OPrecipitado rojo

O H

OH

O H

O H

OH

O H

H

H

H

HO H

OOH

O H

O H

OH

O H

H

H

H

H

Cu2+

OH- / tartrato azul

+

Cu 2 Oprecipitado rojo

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no ocurriría pues no hay salida del grupo metil.

Para el caso en que se mezcló Glucosa con el reactivo de Fehling, se notó también un gran cambio en la coloración. Debido a que esta prueba es frecuentemente usada para la identificación de los aldehídos, en la glucosa se ve la reacción por el grupo carbonilo de su estructura.

2.5. Prueba de SchiffPara el benzaldehído se notó la coloración purpura, característica de esta prueba.En el caso de la acetona, no se vio cambio de color. Debido a la difícil oxidación de las cetonas esa reacción no ocurrió con la acetona, caso contrario al del benzaldehído el cual reacciono y se oxido como se muestra en el siguiente esquema:

2.3. Prueba de Yodoformo

En el formaldehido no se observó cambios de coloración.Para el procedimiento con acetona se notó una coloración amarilla.Debido a que la reacción se efectúa en los carbonos alfa, llevándose a cabo una sustitución de uno de sus H por el halógeno, en este caso el yodo se observa cambios en la cetona, en el formaldehido esto no ocurre por la ausencia de carbonos alfa en los cuales efectuar la reacción.

2.4. Preparación de 2,4-DinitrofenilhidrazonaEn ambos casos (formaldehido y acetona), se presentó precipitado con coloración.Se da la reacción en ambos casos debido al ataque nucleofílico al carbono carbonilo electro deficiente.

3. CONCLUSIONES

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De acuerdo con la teoría y lo realizado en el laboratorio se concluye que las diferentes pruebas resultaron positivas, y de esta forma se permito diferenciar cualitativamente los aldehídos de las cetonas.De igual manera, se estudió algunas de las reacciones en las que pueden participar los compuesto carbonilicos, tales como su oxidación y reducción de aldehídos y cetonas, respectivamente.También se realizó la identificación de dichos compuestos al mezclarlos con 2,4-Dinitrofenilhidrazona.

4. PARTE EXPERIMENTAL

Prueba de Tollens Se colocó cinco gotas del reactivo de Tollens en dos tubos de ensayo pequeños, respectivamente. A uno de los tubos se le adicionó dos gotas de solución acuosa de formaldehído y al otro, dos gotas de acetona. Se agitó los tubos y se dejó en reposo durante quince minutos.

Prueba de Fehling Se mezclaron en un tubo de ensayo pequeño volúmenes iguales de soluciones de sulfato cúprico pentahidratado y de tartrato de sodio potásico e hidróxido de sodio acuoso (cinco gotas de cada uno de los reactivos). Se agregó enseguida una gota de solución acuosa de formaldehído. En otro tubo se preparó el reactivo de Fehling de forma similar, pero se adicionó una gota de acetona. Se calentaron los dos tubos en baño de agua durante tres minutos. Se repitió el ensayo

utilizando diez gotas de solución de glucosa.

Prueba de Schiff Se colocó en dos tubos de ensayo cinco gotas del reactivo de Schiff. A uno de ellos se adicionó una gota de benzaldehído, al otro una gota de acetona. Se agitó y dejó reposar durante cinco minutos. Prueba de Yodoformo A veinte gotas de una solución al 2% de NaOH en un tubo de ensayo, se agregó una gota de formaldehído, luego se agregó a la mezcla anterior gota a gota solución de KI/I2, agitando hasta que la solución quedó ligeramente amarilla. Se repitió utilizando acetona en lugar de formaldehído.

Preparación de 2,4-Dinitrofenilhidrazona En un tubo de ensayo se colocó cinco gotas de solución de 2,4- dinitrofenilhidracina, luego se adicionó tres gotas de acetona, se agitó el tubo de ensayo y se dejó en reposo durante cinco minutos. Se repitió con formaldehído

5. REFERENCIAS John McMurry. Química

Orgánica. Séptima Edicón. Cengage Learning. México D.F., febrero de 2008.

Prácticas para el laboratorio de química. Universidad Jorge Tadeo Lozano. Bogotá. 2010.

Wingrove A.S y Caret R.L. “Química Orgánica”. Oxford. México. D.F. 1999. pp 989 – 990.

ANEXOS

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Preguntas adicionales

1. Como diferencia usted mediante pruebas de laboratorio y justificando con ecuaciones químicas apropiadas los siguientes compuestos: 3-Pentanona, heptanal, 3-Bromociclohexanona.

2. Escriba la reacción entre un aldehído y el reactivo de Schiff.

3. ¿Pueden distinguirse entre sí los compuestos carbonilicos de fórmula molecular C4H8O?

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Los compuestos carbonilicos a y b de formula molecular idéntica se pueden diferenciar de una manera sencilla, mediante una prueba de Tollens, en la cual se observaría el compuesto carbonilicos b que pertenecen a un aldehído reaccionara formando el llamado espejo de plata, mientras que el compuesto a mediante una prueba de yodoformo reaccionara formando el derivado halogenado.

4. ¿Cuáles son las alternativas para las reacciones de oxidación de cetonas?

La oxidación de la cetona es mucho más complicado que en los aldehídos pero puede obtenerse en cetonas simétricas como por ejemplo la ciclohexanona, que reacciona con permanganato de sodio, lo que permite el rompimiento del enlace carbono – carbono próximos al grupo carbonilo, formando así, ácidos carboxílicos.

5. ¿La reacción del bisulfito de sodio es general esta reacción para aldehídos y cetonas?

En la reacción de bisulfito de sodio, tanto para el aldehído como para la cetona, se da un ataque del ion HSO3

- al carbono carbonilico, dando origen a compuestos bisulfiticos que nos permiten separar una cetona de un aldehído aunque se adiciona a ambos sin preferencia clara.

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