Identificación de aldehídos y cetonas desconocidos

Fuente: Lara Al Hariri y Ahmed Basabrain en la Universidad de Massachusetts Amherst, MA, EE.UU

1. Prueba DNPH para aldehídos aromáticos y cetonasexpandir

   En este laboratorio, utilizará la prueba de DNPH, la prueba de Tollens y la prueba de yodoformo para identificar dos aldehídos o cetonas desconocidos. Utilizará butanona y benzaldehído como compuestos conocidos para confirmar que las pruebas están funcionando como se espera.

   Comenzará el laboratorio con la prueba de DNPH, que se basa en la reacción entre la 2,4-dinitrofenilhidracina, o DNPH, y los aldehídos y cetonas. Cuando se combina DNPH y un aldehído o cetona en un ambiente ácido, se someten a una reacción de condensación para formar la hidrazona correspondiente. A continuación, la hidrazona se precipita de la solución. Si el precipitado es de rojo a naranja, el aldehído o la cetona eran aromáticos. Si es de naranja a amarillo, el aldehído o la cetona no eran aromáticos o eran alifáticos.

   • Ponte una bata de laboratorio, gafas de seguridad y guantes de nitrilo. nota: Muchos productos químicos en este laboratorio son tóxicos, corrosivos o inflamables, por lo que realizará este laboratorio en una campana extractora. Cámbiate los guantes si te entran en contacto con algún producto químico.
   • Obtenga un vial de cada compuesto conocido y elija dos compuestos desconocidos para analizar. Escribe los códigos de tus incógnitas en tu cuaderno de laboratorio.
   • Etiquete un vaso de precipitados de 250 ml para residuos acuosos y un vaso de precipitados de 600 ml para pipetas usadas. Coloque varias pipetas Pasteur limpias en otro vaso de precipitados y obtenga más cuando las necesite.
   • Obtenga cuatro tubos de ensayo pequeños en un estante y etiquételos con los cuatro nombres de compuestos, o códigos, y el nombre de la primera prueba.
   • Lleve un vaso de precipitados de 50 ml y un cilindro graduado a la cubierta de reactivos y obtenga 8 mL de la solución DNPH.
   • Utilice cuatro pipetas Pasteur para colocar 3 – 4 gotas de cada compuesto en su tubo de ensayo. nota: No reutilice las pipetas durante este laboratorio porque la contaminación cruzada invalidará los resultados de la prueba.
   • Añade 2 mL de la solución de DNPH a uno de los tubos de ensayo y mézclalo bien con una varilla de vidrio. Enjuague a fondo la varilla de vidrio con agua desionizada sobre el vaso acuoso de precipitados para eliminar todos los restos de cetona o aldehído.
   • Agregue 2 mL de la solución DNPH a cada uno de los otros tres tubos de ensayo de la misma manera. Asegúrese de limpiar a fondo la varilla de vidrio después de cada uno. Cuando hayas terminado, deja reposar la solución durante 15 minutos.
   • Mientras esperas, configura la filtración al vacío y llena un vaso de precipitados de 250 ml con agua desionizada.
   • Después de 15 minutos, inspeccione los precipitados en los tubos de ensayo. nota: El benzaldehído tiene un grupo aromático, por lo que debería ver un sólido de color rojo a naranja en su tubo de ensayo. La butanona es alifática, por lo que debería ver un sólido de color naranja a amarillo en su tubo de ensayo. Registre los resultados en su cuaderno de laboratorio.

     Tabla 1: Resultados de DNPH, Tollens y Iodoform

     Compuesto	DNPH	Tollens'	Iodoform	Solubilidad en agua	Hydrazone m.p.
     Butanona
     Benzaldehyde

     Haga clic aquí para descargar la Tabla 1
   • Compara los sólidos de los compuestos desconocidos con los compuestos conocidos. Para cada incógnita, registre si este sólido era más rojo anaranjado, como el benzaldehído, o más amarillo anaranjado, como la butanona.
   • Utilice una pipeta Pasteur limpia para humedecer el papel de filtro de la configuración de filtración al vacío con agua desionizada y recoja el sólido de uno de sus desconocidos mediante filtración al vacío. Enjuague cualquier sólido que quede en el tubo con agua desionizada.
   • Lave el sólido en el papel de filtro con 10 mL de agua desionizada.
   • Recoge una pequeña cantidad del sólido con una varilla de vidrio limpia y úntala en papel de pH. Si el pH es inferior a 6,5, enjuague el sólido con otros 10 mL de agua desionizada. Siga enjuagando el sólido y comprobando su pH hasta que esté entre 6,5 y 7.
   • Etiquete un pequeño cristal de reloj para lo desconocido y transfiera cuidadosamente el papel de filtro y el sólido al cristal del reloj para que se seque.
   • Enjuague a fondo el embudo Büchner con agua desionizada, deseche el filtrado en el residuo de la solución DNPH y vuelva a montar la configuración de filtración al vacío con un nuevo trozo de papel de filtro.
   • Recoge y lava los sólidos del segundo compuesto desconocido y de los dos compuestos conocidos de la misma manera.
   • Deje secar los cuatro sólidos de su campana extractora (1 h).
2. El test de Tollensexpandir

   Cuando se combina un aldehído con plata diammina (I) o reactivo de Tollens, el reactivo se reduce a plata metálica y amoníaco. La plata recubre el interior del recipiente de reacción o precipita como un sólido negro, por lo que es fácil ver que ocurrió la reacción.

   La mayoría de las cetonas son más difíciles de oxidar que los aldehídos y, por lo tanto, no reaccionan con el reactivo de Tollens. Para este laboratorio, se puede suponer que si aparece plata, el compuesto es un aldehído. Si la plata no aparece, el compuesto es una cetona.

   La solución reactiva de Tollens contiene una base fuerte y debe eliminarse especialmente para evitar la formación de un producto de descomposición explosivo. Manéjelo con cuidado y recuerde colocar los residuos de prueba de los Tollens en el contenedor designado.

   • Coloque sus tubos de ensayo usados en un vaso de precipitados y etiquete cuatro tubos nuevos con los nombres o códigos de los compuestos y la prueba de Tollens.
   • Lleve un vaso de precipitados limpio de 50 mL y un cilindro graduado de 5 mL a la tapa de reactivo y obtenga 4 mL de reactivo de Tollens.
   • Utilice pipetas limpias para colocar 3 – 4 gotas de cada compuesto en su tubo de ensayo.
   • Agregue 1 mL de reactivo de Tollens a cada tubo de ensayo y mezcle bien las soluciones con una varilla de vidrio limpia, enjuagando bien la varilla con agua desionizada entre los tubos. Coloca la rejilla de tubos a un lado y déjala reposar durante 10 minutos.
   • Mientras esperas, toma unos 100 ml de agua en un vaso de precipitados de 150 ml y colócalo en una placa calefactora. Coloque una pequeña abrazadera de 3 puntas sobre el vaso de precipitados.
   • Revise el tubo de benzaldehído después de 10 min. Nota: El benzaldehído debería tener un resultado positivo, como lo indica una película o precipitado de plata. Si no ve un resultado positivo en el tubo de benzaldehído, fije un termómetro al tubo de ensayo y caliéntelo en el baño de agua a 35 °C durante 5 minutos. Entonces debería aparecer la película de plata, o precipitado. Registre este resultado en su cuaderno de laboratorio.
   • Butanona no reaccionará con el reactivo de Tollens. nota: El tubo de butanona es un ejemplo de un resultado negativo de la prueba de Tollens. Regístrate en tu cuaderno de laboratorio.
   • Revisa los tubos de tus desconocidos. Si ve un espejo plateado o un precipitado, registre un resultado positivo de la prueba de Tollens para esa incógnita. Si no lo haces, calienta el tubo en el baño de agua durante 5 minutos y vuelve a comprobarlo. Si la prueba sigue siendo negativa, anote el resultado en su cuaderno de laboratorio.
   • Cuando haya terminado, apague la placa calefactora y deseche las soluciones de prueba de Tollens en el contenedor de residuos apropiado. Coloque los tubos recubiertos de plata en la caja de recolección para la limpieza con ácido y coloque el resto en su vaso de precipitados.
3. Prueba de yodoformo para metilcetonasexpandir

   Cuando se combina yodo y una metilcetona en una base acuosa, el yodo reemplaza a los hidrógenos del alfa metilo. Una reacción de adición-eliminación seguida de transferencia de protones produce yodoformo y un anión carboxilato. El yodoformo es insoluble en agua, por lo que verá un precipitado amarillo si el compuesto que está probando es una cetona de metilo. Si no se trata de una metilcetona, la solución de prueba eventualmente se volverá marrón debido al yodo sin reaccionar.

   • Antes de la prueba de yodoformo, verifique la solubilidad de los cuatro compuestos en agua. Etiquete cuatro tubos de ensayo limpios con los nombres o códigos de los compuestos y H₂O. Etiquete otros cuatro tubos de ensayo con los nombres de los compuestos y CHI₃.
   • Utilice pipetas Pasteur limpias para colocar 3 – 4 gotas de cada compuesto en su tubo de ensayo.
   • Agregue 2 mL de agua desionizada a cada tubo etiquetado. Mezclar bien con una varilla de vidrio limpia. Limpie a fondo la varilla con agua desionizada entre los tubos.
   • Espera unos minutos a que los líquidos se asienten antes de evaluarlos. nota: La butanona es moderadamente soluble en agua, por lo que debería ver poca o ninguna separación. El benzaldehído es escasamente soluble en agua y su densidad es un poco mayor que la del agua. Deberías ver una pequeña capa en la parte inferior del tubo.
   • Inspecciona tus incógnitas en busca de capas líquidas y registra los resultados de los cuatro compuestos en tu cuaderno de laboratorio.
   • Agregue 2 mL de agua desionizada al tubo de butanona y cualquier cetona soluble en agua y mézclelas bien con una varilla de vidrio limpia. nota: Si tiene una cetona desconocida que es insoluble en agua, agregue 2 ml de 1,2-dimetoxietano y mézclelo bien con una varilla de vidrio limpia.
   • Ahora, realiza la prueba de yodoformo, que es solo para cetonas. Use un vaso de precipitados limpio de 50 ml y un cilindro graduado pequeño para obtener 4 o 6 ml de NaOH 3 M, dependiendo de si tiene dos o tres cetonas para analizar.
   • Vierta ~10 mL de reactivo de yodoformo en otro vaso de precipitados de 50 mL.
   • Agregue 2 mL de NaOH 3 M a cada tubo de cetonas y mezcle bien, limpiando a fondo la varilla de vidrio con agua desionizada entre cada tubo.
   • Obtenga una pipeta Pasteur limpia y añada el reactivo de yodoformo gota a gota al tubo de butanona, agitando frecuentemente hasta que vea un precipitado amarillo. nota: La butanona es una metilcetona, por lo que producirá un resultado positivo.
   • Enjuague la varilla de vidrio con agua desionizada y comience a agregar el reactivo de yodoformo gota a gota a su primera, o única, cetona desconocida, mientras revuelve con frecuencia. Continúe agregando el reactivo hasta que el yodoformo amarillo precipite, como vio con la butanona, o la solución permanezca marrón, incluso después de revolverla bien. nota: Este último es un resultado negativo.
   • Si tienes otra cetona desconocida, limpia bien la varilla de vidrio y repite la prueba con tu segunda cetona.
   • Cuando hayas terminado, desecha tus soluciones que contienen yodo en el contenedor de residuos adecuado.
   • Una vez que los sólidos de la prueba DNPH estén secos, mida el punto de fusión de cada sólido y anótelo en su cuaderno de laboratorio. Coloque los solutos restantes en el contenedor de residuos para derivados sólidos de DNPH.
   • Deseche los líquidos orgánicos sobrantes y las mezclas acuosas de aldehído en los contenedores de residuos habituales.
   • Enjuague las pipetas Pasteur utilizadas para los aldehídos y cetonas con acetona antes de depositarlas en la basura de vidrio. Vierta sus desechos acuosos por el desagüe con agua corriente del grifo. Limpie su cristalería, guarde su equipo de laboratorio y recoja y deseche la basura en su campana extractora antes de irse.
4. Resultadosexpandir
   • Identifica tus compuestos desconocidos. Hay seis opciones: acetofenona, butanal, 3-metil-2-butanona, pentanal, 2-pentanona y 3-pentanona.
   • Mira los resultados del DNPH. Si el precipitado era de color rojo a naranja, el aldehído o cetona desconocido es aromático. Si era amarillo, lo desconocido es alifático. nota: Dado que solo un compuesto posible es aromático, el precipitado rojo significa que lo desconocido era la acetofenona. Como confirmación, también debería haber visto una prueba de Tollens negativa y una prueba de yodoformo positiva.
   • Un precipitado amarillo en la prueba DNPH significa que lo desconocido podría ser cualquiera de los otros cinco compuestos.
   • Mira los resultados de la prueba de Tollens. Si viste un espejo plateado o un precipitado gris plateado en el tubo de ensayo, el compuesto desconocido es un aldehído. Si no vio ningún cambio, entonces el compuesto desconocido es una cetona. Si su desconocido es un aldehído, podría ser pentanal o butanal.
   • Compara el punto de fusión del derivado de hidrazona desconocido con los valores de la literatura para cada aldehído para averiguar cuál era.
   • Si la prueba de Tollens fue negativa y la prueba de DNPH mostró un compuesto alifático, la incógnita podría ser 3-metil-2-butanona, 2-pentanona o 3-pentanona.
   • Comprueba los resultados de la prueba de yodoformo para reducirlo. Si veías yodoformo amarillo sólido, el compuesto era una metilcetona. Si veías una solución marrón, no era una metilcetona.
   • Solo una de las cetonas alifáticas no es una metilcetona, así que si viste una solución marrón, la incógnita era la 3-pentanona. Si vio un precipitado de yodoformo amarillo de la solución y la prueba de DNPH también tenía precipitado amarillo, entonces la incógnita es 3-metil-2-butanona o 2-pentanona.
   • Usa el punto de fusión del derivado de hidrazona desconocido para averiguar qué metilcetona tenías.