propiedades de los compuestos carbonilicos

PRÁCTICA
PROPIEDADES DE LOS
6
COMPUESTOS CARBONÍLICOS:
IDENTIFICACIÓN DE ALDEHÍDOS Y CETONAS
I. OBJETIVOS
a) Identificar el grupo carbonilo de aldehídos y cetonas.
b) Distinguir entre un aldehído y una cetona por medio de
reacciones características y fáciles de llevar a cabo en el
laboratorio.
II. MATERIAL
 Matraz erlenmeyer de
50 mL
 Vaso de precipitados de
150 mL
 Probeta graduada
1
 Büchner con alargadera
1
1
 Agitador de vidrio
1
1
1
 Pinza de 3 dedos con
nuez
 Pipeta de 10 mL
 Resistencia eléctrica
 Tubos de ensayo
 Espátula
1
 Matraz
kitazato
con
manguera
 Pinzas para tubo de
ensayo
 Embudo de vidrio
 Vidrio de reloj
 Recipiente de peltre
 Gradilla
1
1
18
1
1
1
1
1
1
III. SUSTANCIAS
 Disol.
de
fenilhidrazina
2,4-Dinitro10 mL
 Disol. de AgNO3 al
5%
2 mL
 Etanol




Disol. de NaOH al 10%
HNO3 conc.
Disol. de ácido crómico
Disol. de yodo/yoduro de
potasio
 2-Butanona
 Acetona
destilada
de
KMnO4
20 mL
10 mL
5 mL
1 mL
15 mL
1g
 Disol. de NH4OH al
5%
 H2SO4 conc.
 Dioxano
 Benzaldehído
 Propionaldehído
5 mL
5 mL
3 mL
1 mL
1 mL
 Formaldehído
 Acetofenona
1 mL
1g
1 mL
IV. INFORMACIÓN
a) El grupo carbonilo en aldehídos y cetonas reacciona con
derivados del amoniaco produciendo compuestos sólidos de
punto de fusión definido.
b) El punto de fusión de los derivados de aldehídos y cetonas
permite caracterizarlos cualitativamente.
c) El grupo carbonilo de aldehídos se oxida fácilmente y el de las
cetonas no se oxida.
d) Las -hidroxicetonas, así como los azúcares reductores,
reaccionan de manera semejante a los aldehídos.
e) Las metilcetonas, los metilalcoholes y el acetaldehído dan una
reacción positiva en la prueba del haloformo.
V. PROCEDIMIENTOS
Cada alumno debe elegir para trabajar un aldehído aromático, un
aldehído alifático, una cetona aromática y una cetona alifática de entre
las muestras patrón que se colocarán en la campana; y debe de
realizar todas las pruebas a cada sustancia. Posteriormente se recibirá
una muestra problema.
a) Reacción de identificación del grupo carbonilo.
Preparación de 2,4-dinitrofenilhidrazonas de aldehídos y
cetonas.
H
R
C
R'
O
+
H+
NH2 N
NO2
H
R
C
N N
NO2
+ H2O
R'
NO2
NO2
Procedimiento para la reacción de identificación de grupo
carbonilo.
Disuelva 0.2 g ó 0.2 mL (4 gotas) del compuesto en 2 mL
de etanol, adicione 2 mL de la disolución de 2,4dinitrofenilhidrazina y caliente en baño de agua durante 5
minutos, deje enfriar e induzca la cristalización agregando
una gota de agua y enfriando sobre hielo. La aparición de
un precipitado indica prueba positiva y confirma la
presencia de un grupo carbonilo. Filtre el precipitado y
recristalice de etanol o etanol-agua. Determine punto de
fusión o descomposición y consulte las tablas de
derivados.
b) Ensayo con ácido crómico.
Reacción positiva con aldehídos e hidroxicetonas y
negativa para cetonas.
3 R
CH
O
2 CrO3
3 H2SO4
3 RCOOH
+ 3 H2O + Cr2(SO4)3
Verde
Procedimiento para la reacción de identificación.
Disuelva 3 gotas ó 150 mg del aldehído en 1 mL de
acetona (Nota 1). Añada 0.5 mL de la disolución de ácido
crómico recién preparada. Un resultado positivo será
indicado por la formación de un precipitado verde o azul de
sales cromosas.
Con los aldehídos alifáticos, la disolución se vuelve turbia
en 5 segundos y aparece un precipitado verde oscuro en
unos 30 segundos. Los aldehídos aromáticos requieren por
lo general de 30 a 90 segundos para la formación del
precipitado.
c) Reacción de Tollens para identificación de aldehídos.
SE EFECTÚA SOLAMENTE ENCASO DE OBTENER PRUEBA
POSITIVA CON ÁCIDO CRÓMICO PARA EVITAR PRUEBAS
FALSAS O POSITIVAS ERRONEAS.
R
H
C O + 2 Ag(NH3)2OH
.
2 Ag + RCOO-NH4+
+
Espejo
H2O
de
+
plata
3 NH3
Reacción positiva para aldehídos, negativa para cetonas.
Procedimiento para la reacción de identificación.
Preparación del reactivo de hidróxido de plata amoniacal.
Este reactivo debe usarse recién preparado por cada
alumno.
En un tubo de ensayo limpio coloque 2 gotas de disolución
de nitrato de plata al 5%, una a dos gotas de sosa al 10%,
y gota a gota, con agitación, una disolución de hidróxido de
amonio al 5%, justo hasta el punto en que se disuelva el
óxido de plata que precipitó, evitando cualquier exceso.
Al reactivo recién preparado agregue 0.1 g ó 2 gotas de la
sustancia, agite y caliente en baño de agua brevemente.
La aparición de un espejo de plata indica prueba positiva.
Una vez terminada la prueba, el tubo de ensayo deberá
limpiarse con ácido nítrico.
d) Prueba del yodoformo.
R
C O + 3 I2 + 3NaOH
CH3
R
I3 C
C O +NaOH
R
C O + 3NaI +3 H2O
I3 C
RCOO-Na+ + CHI3
Yodoformo
(sólido amarillo)
Reacción positiva para metilcetonas y alcoholes
precursores del tipo estructural R-CH-(OH)-CH3, (R=H,
alquilo o arilo). El único aldehído que da prueba positiva es
el acetaldehído.
Procedimiento para la reacción de identificación.
En un tubo de ensayo coloque 0.1 g ó 2 a 3 gotas de la
muestra, agregue 2 mL de agua y si la muestra no es
soluble en ella adicione 3 mL de dioxano. Añada 1 mL de
la disolución de NaOH al 10% y después agregue gota a
gota (4 a 5 mL) y con agitación, una disolución de yodoyoduro de potasio justo hasta que el color café oscuro del
yodo persista.
Caliente la mezcla en baño de agua durante dos minutos,
si durante este tiempo el color café desaparece, agregue
unas gotas más de la disolución yodo-yoduro de potasio
hasta lograr que el color no desaparezca después de dos
minutos de calentamiento.
Decolore la disolución agregando 3 a 4 gotas de sosa al
10%, diluya con agua hasta casi llenar el tubo. Deje
reposar en baño de hielo. La formación de un precipitado
amarillo correspondiente al yodoformo indica que la prueba
es positiva (Nota 2).
Indicaciones de importancia
1. - Es importante que antes de llevar a cabo cada prueba,
los tubos de ensaye y el material a emplear estén
limpios.
2. - Deberá tener cuidado de no contaminar los reactivos al
utilizarlos.
3. - El alumno deberá usar las cantidades de reactivos y
problemas especificados en cada prueba, pues un
exceso lo puede llevar a una interpretación falsa.
NOTAS
1. La acetona que se usa debe ser pura para análisis, o de
preferencia acetona que ha sido destilada sobre
permanganato de potasio.
2. El precipitado se filtrará y se determinará punto de fusión
(119 ºC) sólo en caso de prueba dudosa.
VI. ANTECEDENTES
1) Propiedades físicas, químicas y toxicidad de reactivos y
productos.
2) Formación de derivados para caracterización de aldehídos y
cetonas.
3) Reacciones de identificación de aldehídos.
4) Reacciones de identificación de cetonas.
VII. CUESTIONARIO
1) ¿Cómo identificó el grupo carbonilo en aldehídos y cetonas?
2) Escriba la reacción que permitió hacer dicha identificación.
3) ¿Cómo diferenció a un aldehído de una cetona?
4) Escriba la (o las) reacción(es) que le permitieron diferenciar
uno de otro.
5) ¿En qué consiste la reacción del haloformo y en qué casos se
lleva a cabo?
6) Escriba la reacción anterior.
7) Complete el siguiente cuadro indicando sus resultados:
Reacción con
2,4-dinitrofenilhidrazina
Reacción con
ácido crómico
Reacción de
Tollens
Reacción del
Yodoformo
pf del derivado
Aldehído
Alifático
Aldehído
Aromático
Cetona
Alifática
Cetona
Aromática
Problema
8) Asigne las bandas principales a los grupos funcionales
presentes en los espectros de IR de reactivos y productos.
Espectros de IR.
a) Propionaldehído
1 00 .0
90
80
1239.26
3432.76
1145.34
70
60
1384.59
%T 5 0
40
2709.19
1460.71
30
20
10
3 .8
4 00 0.0
2966.17
2879.91
3 00 0
1727.33
2 00 0
1 50 0
1 00 0
6 00 .0
cm-1
b) Benzaldehído
1 00 .0
90
80
70
714.10
2818.59
1653.69
1390.67
1022.87
2736.53
60
%T
1287.85 1071.76
3063.48
1455.36
50
40
1166.94
1310.53
649.80
827.70
30
1583.77
20
688.04
745.69
1596.75
1702.05
1203.54
10
3 .9
4 00 0.0
3 00 0
2 00 0
1 50 0
cm-1
1 00 0
4 50 .0
c) Acetona
1 00 .0
90
784.93
3612.67
3413.45
80
902.42
70
2925.02
1092.84
60
%T
3004.65
50
40
30
1222.49
1421.04
1362.92
20
530.19
1717.65
10
3 .8
4 50 .0
1 00 0
1 50 0
2 00 0
3 00 0
4 00 0.0
cm-1
d) 2-Butanona
1 00 .0
90
80
3414.58
3619.57
1257.01
70
1086.30
60
%T
759.79
589.54
517.22
945.34
1459.74
50
40
1416.71
30
2939.60
20
2979.46
1714.61
1172.38
10
3 .8
4 00 0.0
1365.87
3 00 0
2 00 0
1 50 0
cm-1
1 00 0
4 50 .0
e) Ciclohexanona
1 00 .0
90
648.73
80
70
968.39
745.67
860.64
3471.56
60
%T
1423.40
1343.64
1310.31
50
487.68
1070.42
1015.54
905.03
40
1449.45
30
1220.51
1117.04
20
10
3 .5
2859.76
1713.09
2933.01
4 00 0.0
3 00 0
2 00 0
1 50 0
1 00 0
4 00 .0
cm-1
f) Acetofenona
1 00 .0
90
80
70
3351.32
927.24
3062.01
3004.18
1078.06
1302.18
1179.83
60
%T
1582.23
50
1024.02
40
955.31
30
1448.71
1598.45
20
1683.09
10
3 .8
4 00 0.0
1265.82
1359.20
3 00 0
2 00 0
1 50 0
cm-1
760.32
1 00 0
690.60
588.82
4 50 .0
g) Benzofenona
1 01 .2
90
1957.71
80
845.49
970.16
1905.00
1814.63
70
60
%T 5 0
40
999.92
1075.18
3036.36
810.01
3094.31
1579.86
3073.42
1150.56
1029.87
1178.55
30
719.55
764.25
639.82
697.50
939.95
1319.54
920.41
1277.50
1450.17
1602.53
20
1662.50
1 1.2
3 80 0.0
3 00 0
1 50 0
2 00 0
cm-1
1 00 0
3 90 .0
IDENTIFICACIÓN DE ALDEHÍDOS Y CETONAS
a) Identificación de grupo carbonilo.
SÓLIDO
Muestra problema
+
2, 4-DNFH
1) Calentar.
2) Enfriar.
Hidrazona
impura
HIDRAZONA
PURA
3) Filtrar
4) Recristalizar
EtOH
2, 4-DNFH
LíQUIDO
D1
b) Ensayo con ácido crómico.
Precipitado
verde
Cr 2 ( SO 4 ) 3
Muestra problema
+ acetona
+ Reactivo Jones
D2
c) Prueba de Tollen's.
Muestra problema
+
Reactivo Tollens
1) Agitar.
2) Calentar.
Espejo
de
Plata
d) Prueba de yodoformo.
3) + HNO 3
D3
SÓLIDO
YODOFORMO
Muestra problema
Dioxano, NaOH 10%
solución
yodo-yoduro
1) Calentar.
Mezcla
color
café
2) Decolorar con NaOH 10%
3) Diluir con Agua.
4) Enfriar.
5) Filtrar.
LÍQUIDO
D1: Adsorber sobre carbón activado, hasta eliminar color, desechar
la solución por el drenaje. Enviar a incineración el carbón utilizado.
D2: Seguir mismo tratamiento que para D1 de obtención de n-butiraldehìdo.
D3: Guardar para posterior recuperación de la plata.
D4: Filtrar el sólido y mandarlo a incineración. Adsorber la solución
sobre carbón activado, neutralizar y desechar por el drenaje.
Enviar a incineración el carbón utilizado.
Sol. yodoyoduro
NaOH
D4
VIII. BIBLIOGRAFÍA
a) A. I. Vogel.
A Textbook of Practical Organic Chemistry.
5th eition, Longmans Scientifical and Technical, N. Y. (1989).
b) D. J. Pasto y C. R.Johnson.
Determinación de Estructuras Orgánicas.
Editorial Reverté, México (1974).
c) R. L. Shriner, R. C. Fuson y D. Y.Curtin.
Identificación Sistemática de Compuestos Orgánicos.
Editorial Limusa-Wiley, México (1973).
d) R. T. Morrison y R. N.Boyd.
Organic Chemistry.
5th edition, Addison-Wesley Iberoamericana, USA (1990).
e) N. L. Allinger et al.
Química Orgánica.
Editorial Reverté, España (1975).
f) Daniels, Rush Baver.
J. Chem. ED. (1960). pp. 37, 203
g) F. Fiegl y V. Anger.
Pruebas a la gota en el Análisis Orgánico.
Editorial El Manual Moderno, México (1978).
h) J. W. Lehman.
Operational Organic Chemistry
3rd edition, Prentice Hall, New Jersey, USA (1999).
i) J. R. Mohring, C. N. Hammond, T. C. Morril y D. C. Neckers.
Experimental Organic Chemistry.
W. H. Freeman and Company, New York, USA (1997).