Los aldehídos y las cetonas tienen una estructura similar. Ambos poseen un grupo carbonilo, que es un doble enlace de carbono a un oxígeno. Un aldehído tiene al menos un hidrógeno conectado al carbono carbonilo. El segundo grupo es un grupo basado en hidrógeno o carbono. Por el contrario, una cetona tiene dos grupos basados en carbono conectados al carbono carbonilo. Ciertas reacciones sufridas por aldehídos y cetonas se pueden usar para distinguirlos o identificar sus grupos funcionales en función de las diferencias visibles en el resultado de la reacción.
Una de estas reacciones es la prueba de DNPH, que se utiliza para determinar si un aldehído o cetona es aromático. En esta reacción, la 2,4-dinitrofenilhidracina, o DNPH, ataca el carbonilo de un aldehído o cetona en una solución ácida acuosa. Esta reacción de condensación produce una hidrazona, que se precipita de la solución acuosa.
Cuando una cetona o aldehído no aromático reacciona con el DNPH, el precipitado es amarillo. Sin embargo, las cetonas aromáticas y los aldehídos dan un precipitado de color rojo anaranjado. El DNPH también se puede utilizar para distinguir alcoholes y ésteres de aldehídos y cetonas, ya que el DNPH no reacciona con alcoholes o ésteres. A esta falta de reacción la llamamos resultado negativo.
Otra reacción útil se utiliza como la prueba de yodoformo para las metilcetonas, que son cetonas que tienen al menos un metilo como grupo funcional. Cuando una cetona de metilo se mezcla con yodo en condiciones alcalinas acuosas, el yodo reemplaza cada hidrógeno metilo, formando un excelente grupo saliente. La sustitución, seguida de la transferencia de protones, convierte el grupo saliente en yodoformo, que precipita de la solución como un sólido amarillo pálido.
Esta reacción también funciona para el acetaldehído, que es un aldehído con metilo como grupo R. La reacción se basa en la reactividad única de los hidrógenos en un grupo alfa-metilo, por lo que mezclar cualquier otra cetona o aldehído con yodo no producirá yodoformo amarillo sólido.
Por último, podemos distinguir entre cetonas y aldehídos mediante el test de Tollens. La diamminaplata (1+), o reactivo de Tollens, oxida los aldehídos a ácidos carboxílicos. El reactivo de Tollens se reduce a plata elemental en el proceso, que recubre la pared interna del tubo de ensayo o forma un precipitado negro. Sin embargo, la mayoría de las cetonas no son oxidadas por el reactivo de Tollens, por lo que no se formará plata sólida.
En este laboratorio, identificará varios aldehídos y cetonas desconocidos mediante la prueba de DNPH, la prueba de Tollens y la prueba de yodoformo.
Aldehídos y cetonas
Los aldehídos y las cetonas tienen un grupo carbonilo (C=O) como grupo funcional. Una cetona tiene dos grupos alquilo o arilo unidos al carbono carbonilo (RCOR'). La cetona más simple es la acetona, que tiene dos grupos metilo unidos al carbono carbonilo (CH3COCH3).
Un aldehído es similar a una cetona, excepto que en lugar de dos grupos laterales conectados al carbono carbonilo, tienen al menos un hidrógeno (RCOH). El aldehído más simple es el formaldehído (HCOH), ya que tiene dos hidrógenos conectados al grupo carbonilo. Todos los demás aldehídos tienen un enlace de hidrógeno al grupo carbonilo, como la molécula simple acetaldehído, que tiene un grupo hidrógeno y un grupo metilo (HCOCH3).
El carbono carbonilo tanto en aldehídos como en cetonas es electrófilo, lo que significa que tiene un dipolo debido a la electronegatividad del átomo de oxígeno adjunto. Esto hace que el carbono carbonilo sea un objetivo ideal para los nucleófilos en una reacción de adición nucleofílica. Durante esta reacción, el nucleófilo, o donador de electrones, ataca al carbonilo para formar el intermedio tetraédrico. El oxígeno cargado negativamente acepta un ion de hidrógeno para formar un grupo hidroxilo.
Por lo general, los nucleófilos poseen una carga negativa o un par solitario en un heteroátomo, que puede tomar varias formas (OH-, RO-, CN-, R3C-, RNH2, ROH). En el caso de las aminas primarias (RNH2), la reacción no se detiene en la formación del intermedio tetraédrico con un grupo hidroxilo. Más bien, se produce una reacción de eliminación que produce un grupo funcional de carbono y nitrógeno de doble enlace conocido como imina. Comprender las reacciones que pueden sufrir los aldehídos y las cetonas proporciona una forma de diferenciar entre estos tipos de compuestos orgánicos similares.
Prueba DNPH
La formación de iminas a partir de cetonas o aldehídos se explota mediante el uso del reactivo 2,4-dinitrofenilhidracina (DNPH). En esta reacción de adición-eliminación, el grupo amino primario del DNPH ataca el carbonilo de un aldehído o cetona en un ambiente ácido. La reacción de condensación da como resultado la formación de una hidrazona, que se precipita fuera de la solución.
Los precipitados amarillos indican cetonas o aldehídos no conjugados, mientras que los precipitados rojo-naranja indican sistemas conjugados. Esta prueba se utiliza para diferenciar cetonas y aldehídos de alcoholes y ésteres con los que el DNPH no reacciona y, por lo tanto, no se forma ningún precipitado. Los derivados de cetonas o aldehídos son materiales cristalinos con puntos de fusión muy bien definidos, que se informan en la literatura y se pueden utilizar para identificar los compuestos específicos.
Prueba de haloforme
Otra prueba es la prueba de haloformo, que se utiliza para determinar si una cetona es una metilcetona. Las metilcetonas tienen un grupo metilo conectado al carbono carbonilo (RCOCH3). El grupo R puede ser un hidrógeno (aldehído metilo), un grupo alquilo o un grupo arilo.
El mecanismo de reacción para la prueba de haloformo ocurre en condiciones básicas. En primer lugar, la cetona se somete a una tautomerización ceto-enol. Luego, el enolato nucleofílico ataca al yodo para dar un ion yodo y una cetona halogenada. Esto se repite un total de tres veces hasta que todos los hidrógenos del grupo metilo cetona son reemplazados por un yodo. A continuación, el hidróxido reacciona con el centro de carbono carbonilo electrofílico para formar el intermedio tetraédrico con un oxígeno cargado negativamente, que está unido al carbonilo. Tras la reformación del doble enlace C-O, el grupo trihalometilo se retira como un grupo saliente estabilizado. Por último, el ácido carboxílico formado es desprotonado por el grupo de trihalometilo cargado negativamente para dar el haloformo, el trihalometano, y un carboxilato. Si el halógeno es el yodo, el precipitado tendrá un color amarillo característico. Esta reacción solo ocurrirá para las metilcetonas y dará un resultado negativo para cualquier otro compuesto que contenga carbonilo.
Prueba de Tollens
La prueba de Tollens es una reacción que se utiliza para distinguir los aldehídos de las cetonas, ya que los aldehídos pueden oxidarse en un ácido carboxílico, mientras que las cetonas no. El reactivo de Tollens, que es una mezcla de nitrato de plata y amoníaco, oxida el aldehído a un ácido carboxílico. El ion de plata Ag+ se reduce a plata sólida, Ag(s). La plata maciza forma una película en la pared interior del tubo de ensayo, que se asemeja a un espejo de plata. Las cetonas no reaccionan con el reactivo de Tollen y, por lo tanto, no dan lugar a la formación de un espejo plateado en las paredes del tubo de ensayo.
Referencias
- Streitwieser, A., Heathcock, C.H., Kosower, E.M. (1998). Introducción a la Química Orgánica. Upper Saddle River, Nueva Jersey: Prentice Hall.
- Fuson, R.C., Bull, B.A. (1934). La reacción del haloforme. Revisiones químicas. 15(3), 275-309.
Los aldehídos y las cetonas tienen una estructura similar. Ambos poseen un grupo carbonilo, que es un doble enlace de carbono a un oxígeno. Un aldehído tiene al menos un hidrógeno conectado al carbono carbonilo. El segundo grupo es un grupo basado en hidrógeno o carbono. Por el contrario, una cetona tiene dos grupos basados en carbono conectados al carbono carbonilo. Ciertas reacciones sufridas por aldehídos y cetonas se pueden usar para distinguirlos o identificar sus grupos funcionales en función de las diferencias visibles en el resultado de la reacción.
Una de estas reacciones es la prueba de DNPH, que se utiliza para determinar si un aldehído o cetona es aromático. En esta reacción, la 2,4-dinitrofenilhidracina, o DNPH, ataca el carbonilo de un aldehído o cetona en una solución ácida acuosa. Esta reacción de condensación produce una hidrazona, que se precipita de la solución acuosa.
Cuando una cetona o aldehído no aromático reacciona con el DNPH, el precipitado es amarillo. Sin embargo, las cetonas aromáticas y los aldehídos dan un precipitado de color rojo anaranjado. El DNPH también se puede utilizar para distinguir alcoholes y ésteres de aldehídos y cetonas, ya que el DNPH no reacciona con alcoholes o ésteres. A esta falta de reacción la llamamos resultado negativo.
Otra reacción útil se utiliza como la prueba de yodoformo para las metilcetonas, que son cetonas que tienen al menos un metilo como grupo funcional. Cuando una cetona de metilo se mezcla con yodo en condiciones alcalinas acuosas, el yodo reemplaza cada hidrógeno metilo, formando un excelente grupo saliente. La sustitución, seguida de la transferencia de protones, convierte el grupo saliente en yodoformo, que precipita de la solución como un sólido amarillo pálido.
Esta reacción también funciona para el acetaldehído, que es un aldehído con metilo como grupo R. La reacción se basa en la reactividad única de los hidrógenos en un grupo alfa-metilo, por lo que mezclar cualquier otra cetona o aldehído con yodo no producirá yodoformo amarillo sólido.
Por último, podemos distinguir entre cetonas y aldehídos mediante el test de Tollens. La diamminaplata (1+), o reactivo de Tollens, oxida los aldehídos a ácidos carboxílicos. El reactivo de Tollens se reduce a plata elemental en el proceso, que recubre la pared interna del tubo de ensayo o forma un precipitado negro. Sin embargo, la mayoría de las cetonas no son oxidadas por el reactivo de Tollens, por lo que no se formará plata sólida.
En este laboratorio, identificará varios aldehídos y cetonas desconocidos mediante la prueba de DNPH, la prueba de Tollens y la prueba de yodoformo.
Los aldehídos y las cetonas tienen una estructura similar. Ambos poseen un grupo carbonilo, que es un doble enlace de carbono a un oxígeno. Un aldehído tiene al menos un hidrógeno conectado al carbono carbonilo. El segundo grupo es un grupo basado en hidrógeno o carbono. Por el contrario, una cetona tiene dos grupos basados en carbono conectados al carbono carbonilo. Ciertas reacciones sufridas por aldehídos y cetonas se pueden usar para distinguirlos o identificar sus grupos funcionales en función de las diferencias visibles en el resultado de la reacción.
Una de estas reacciones es la prueba de DNPH, que se utiliza para determinar si un aldehído o cetona es aromático. En esta reacción, la 2,4-dinitrofenilhidracina, o DNPH, ataca el carbonilo de un aldehído o cetona en una solución ácida acuosa. Esta reacción de condensación produce una hidrazona, que se precipita de la solución acuosa.
Cuando una cetona o aldehído no aromático reacciona con el DNPH, el precipitado es amarillo. Sin embargo, las cetonas aromáticas y los aldehídos dan un precipitado de color rojo anaranjado. El DNPH también se puede utilizar para distinguir alcoholes y ésteres de aldehídos y cetonas, ya que el DNPH no reacciona con alcoholes o ésteres. A esta falta de reacción la llamamos resultado negativo.
Otra reacción útil se utiliza como la prueba de yodoformo para las metilcetonas, que son cetonas que tienen al menos un metilo como grupo funcional. Cuando una cetona de metilo se mezcla con yodo en condiciones alcalinas acuosas, el yodo reemplaza cada hidrógeno metilo, formando un excelente grupo saliente. La sustitución, seguida de la transferencia de protones, convierte el grupo saliente en yodoformo, que precipita de la solución como un sólido amarillo pálido.
Esta reacción también funciona para el acetaldehído, que es un aldehído con metilo como grupo R. La reacción se basa en la reactividad única de los hidrógenos en un grupo alfa-metilo, por lo que mezclar cualquier otra cetona o aldehído con yodo no producirá yodoformo amarillo sólido.
Por último, podemos distinguir entre cetonas y aldehídos mediante el test de Tollens. La diamminaplata (1+), o reactivo de Tollens, oxida los aldehídos a ácidos carboxílicos. El reactivo de Tollens se reduce a plata elemental en el proceso, que recubre la pared interna del tubo de ensayo o forma un precipitado negro. Sin embargo, la mayoría de las cetonas no son oxidadas por el reactivo de Tollens, por lo que no se formará plata sólida.
En este laboratorio, identificará varios aldehídos y cetonas desconocidos mediante la prueba de DNPH, la prueba de Tollens y la prueba de yodoformo.
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