PROPIEDADES DE LOS ALDEHÍDOS Y CETONAS
Con la excepción de metanal o formaldehído, que es un gas, los aldehídos y las cetonas de bajo peso molecular son líquidos. Del C13, aproximadamente, en adelante, son sólidos.
Los puntos de ebullición de los aldehídos y las cetonas son menores que los de los alcoholes de igual número de carbonos, lo que no es de extrañar pues el grupo carbonilo no forma puentes de hidrógeno, como si lo hace el grupo hidroxilo de los alcoholes. Sin embargo, los puntos de ebullición de aldehídos y cetonas no alcanzan a ser tan bajos como los de los hidrocarburos, a causa de la polaridad de sus moléculas.
Los adehídos y cetonas son prácticamente insolubles en agua, con excepción de los compuestos de cuatro o menos carbonos, que muestran una solubilidad apreciable.
Los aldehídos menores poseen olores penetrantes, pero a medida que se avanza en la serie, su olor se va haciendo más agradable. Algunas cetonas también presentan olores fragantes. Esta propiedad hace que muchos aldehídos y cetonas se empleen en perfumería y como saborizantes en la industria alimenticia. Por ejemplo:
Reacciones de los aldehídos y cetonas
La presencia del grupo carbonilo, tanto en los aldehídos como en las cetonas, hace que las reacciones entre estos dos tipos de compuestos sean muy similares. Sin embargo, los aldehídos exhiben una reactividad un poco mayor debido a la ubicación extrema del grupo carbonilo.
Reacciones de adición:
La polarización del enlace C = O, como vimos, deja al carbono con un déficit parcial de electrones, o sea, convertido en un polo positivo que lo hace susceptible al ataque por reactivos nucleofílicos. Por su parte el oxígeno, como polo negativo y con pares de electrones libres, recibe fácilmente grupos electrofílicos, lo que lleva a la ecuación general:
Es fácil deducir que esta ecuación corresponde a una reacción de adición al grupo carbonilo. En ella la parte negativa o nucleofílica del reactivo se une al carbono en virtud de la ruptura del enlace π del doble enlace, en tanto que la porción positiva o electrofílica se adhiere al oxígeno.
Son muchos los reactivos que pueden adicionarse al grupo carbonilo para dar reacciones que tienen gran importancia en la síntesis orgánica.
Adición de alcoholes: La producen tanto los aldehídos como las cetonas y es catalizada por ácidos minerales. En el primer caso se producen hemiacetales, mientras que con las cetonas se forman hemicetales:
Como se observa, el nucleófilo es el grupo alcoxi, RO:–, que proviene de la ruptura heterolítica del enlace O-H del alcohol; el otro producto de dicha ruptura es el protón H+ que actúa como electrófilo.
Por otra parte, los hemiacetales y hemicetales se caracterizan por tener un grupo OH y un grupo OR sobre el mismo carbono; las otras dos valencias están satisfechas por un hidrógeno y un grupo alquílico en los hemiacetales, o por dos grupos alquílicos en los hemicetales.
Reacciones de oxidación:
Las series de oxidación y reducción en los compuestos orgánicos se construyen organizando las funciones de acuerdo con el número de oxidación del carbono.
Así, si pasamos de un alcohol a un aldehído o a un ácido, es una oxidación, pero el cambio contrario es una reducción.
Vale la pena advertir que la posición de los aldehídos se aplica también a sus isómeros, las cetonas, y que el máximo estado de oxidación del carbono es +4 en el CO2, que no se incluye en la figura.
Obviamente, en cada reacción individual de oxidación debe haber otro reactivo que se reduce, comúnmente un agente oxidante como oxígeno, permanganato de potasio y otros compuestos inorgánicos. Lo que sucede es que estos cambios no se hacen explícitos, ya que la atención se centra en el comportamiento de los compuestos orgánicos. Lo mismo ocurre para las reacciones de reducción.
Los aldehídos se oxidan fácilmente y forman ácidos carboxílicos mediante oxidantes comunes como soluciones de permanganato de sodio o dicromato de potasio en ácido sulfúrico diluido:
Las cetonas, por el contrario, no evidencian este tipo de reacciones, lo que da origen a algunas pruebas de laboratorio que sirven para distinguirlas de los aldehídos. Las más utilizadas son las pruebas de Tollens y de Fehling.
Prueba de Tollens: el reactivo de Tollens es esencialmente una solución de nitrato de plata en hidróxido de amonio, de cuya mezcla se forma un ion conocido como diaminoplata Ag(NH3)2+ Este ion, por la acción del aldehído, se reduce a plata metálica, la cual se deposita en las paredes del recipiente, a manera de un espejo de plata.
Dicha reacción puede representarse de la siguiente manera:
La prueba de Tollens es positiva (formación del espejo de plata) tanto para aldehídos alifáticos como para los aromáticos. Las cetonas, según se indicó, dan resultado negativo.
Prueba de Fehling: el reactivo de Fehling consta de dos soluciones, una de sulfato de cobre (II) y la otra de taltrato de sodio y de potasio en un medio alcalino. Al mezclar estas dos soluciones, se forma un tartrato complejo que contiene el ion cobre (II), de color azul intenso.
La adición del aldehído reduce el ion de cobre (II), formándose un precipitado de óxido de cobre (I), de color ladrillo:
La prueba de Fehling es positiva (cambio de color de azul a ladrillo) para aldehídos alifáticos pero no para aromáticos, lo que permite distinguir entre estas dos clases de aldehídos.
Reacciones de reducción:
Los aldehídos pueden ser reducidos a alcoholes primarios y las cetonas a alcoholes secundarios, como método de obtención de alcoholes. El agente reductor más empleado es el borhidruro de sodio, NaBH4.
A manera de repaso, veamos nuevamente las ecuaciones generales:
Obtención y uso de los aldehídos y cetonas
Los aldehídos y las cetonas pueden obtenerse directamente de sus fuentes naturales, pero la práctica usual es prepararlos, ya sea en el laboratorio o en la industria, mediante procesos sintéticos que parten de hidrocarburos insaturados o alcoholes. En el primer caso, el hidrocarburo se convierte en alcohol y éste se oxida al aldehído o la cetona.
Como se mencionó anteriormente, la fragancia y el sabor específico de muchos aldehídos y cetonas son cualidades que los hacen útiles en la elaboración de perfumes y como saborizantes en la industria alimentaria. Además, tanto los aldehídos como las cetonas se utilizan en la industria como solventes y como reactivos para la síntesis de otros productos.
El formaldehído, más conocido domo solución diluida con el nombre de formol y empleado para conservar especímenes biológicos, es una materia prima importante en la fabricación de polímeros como la baquelita, las melaminas (Melmac, Fórmica) y otros. El acetaldehídose usa principalmente en la manufactura de polímeros y medicinas.
La acetona por su parte, se produce industrialmente por oxidación catalítica del 2-propanol, el cual se obtiene a su vez, del propeno del petróleo. Se presenta también en el organismo humano como resultado de desordenes metabólicos, en la enfermedad conocida como diabetes; en estos casos se detecta en la orina y en el aire exhalado por la respiración, lo que constituye un indicio de la enfermedad.
La mayor aplicación industrial de la cetona es como solvente de lacas, plásticos, pinturas, barnices, etc., pero también se emplea extensamente como materia prima en la preparación de drogas, colorantes, perfumes y otros productos.
PREGUNTA: La prueba de Fehling se considera positiva cuando: