Identificación de aldehídos y cetonas desconocidos

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

1. Streitwieser, A., Heathcock, C.H., Kosower, E.M. (1998). Introducción a la Química Orgánica. Upper Saddle River, Nueva Jersey: Prentice Hall.
2. Fuson, R.C., Bull, B.A. (1934). La reacción del haloforme. Revisiones químicas. 15(3), 275-309.