Práctica N° 3 Aldehídos y cetonas 1. Objetivos 1.1. Identificar las características de reacción para el reconocimiento de aldehídos y cetonas a través de videos experimentales. 1.2. Conocer la nomenclatura de la reacción “Acilación Friedel-Crafts”utilizando la plataforma NAMED ORGANIC REACTIONS 1.3. Diseñar moléculas y reacciones utilizando el editor molecular IQmol 1.4. Elaborar un reporte de la experiencia, siguiendo formato establecido, en el que se señalará los objetivos, las observaciones y datos recogidos, los resultados obtenidos, y las conclusiones. 2. Recursos digitales 2.1. Hardware - CPU (Unidad central de procesamiento), Monitor y Teclado o Laptop o Tablet con acceso a internet Memorias USB Mouse o ratón Dispositivo de Audio 2.2. Software - Navegador Google Chrome - IQmol (http://iqmol.org/downloads.html) 3. Fundamentos teóricos Tanto los aldehídos como las cetonas contienen el grupo carbonilo; es un grupo en el cual un átomo de carbono está unido a un átomo de oxígeno por medio de un doble enlace. El grupo carbonilo de los aldehídos, está unido por lo menos con un átomo de hidrogeno y el de las cetonas está unido a dos átomos de carbono. Por medio de R, se puede designar la formula general de un aldehído como: Donde R también puede ser hidrógeno La fórmula general de una Cetona como: Donde R’ puede ser un grupo alquilo diferente a R Los aldehídos y cetonas son compuestos carbonílicos que se obtienen por Oxidación de alcoholes primarios y secundarios respectivamente. Se caracterizan por que presentan reacciones de adición al grupo carbonilo. Los aldehídos se oxidan fácilmente con agentes oxidantes suaves, en cambio las cetonas no. El centro de reactividad de estos compuestos es el enlace pi del grupo carbonilo, que se encuentra fuertemente polarizado y puede atraer tanto electrófilos como nucleófilos. Así una de las reacciones más generales para esta clase de compuestos son las de adiciones de agentes nucleofílicos. Por otra parte, muchas de las reacciones de importancia de los compuestos carbonílicos tienen lugar sobre el átomo de carbono adyacente al grupo carbonilo, en el carbono ∞. Un ejemplo, es la enolización, proceso en el cual un átomo de hidrógeno unido al carbono ∞de un compuesto carbonílico (hidrógeno ∞) se desplaza al oxígeno carbonílico, a este proceso también se le conoce como TAUTOMERÍA CETO-ENÓLICA. Carbonilo enol Los hidrógenos ∞ al grupo carbonilo de aldehídos y cetonas poseen una acidez considerablemente mayor que sus hidrocarburos análogos. Esto puede ser atribuido a la capacidad del grupo carbonilo para deslocalizar la carga negativa de la base conjugada, mejor conocido como ANIÓN - ENOLATO, especie que participa también en el proceso de enolización catalizada por bases. Los iones enolato participan en algunos procesos sintéticos de la química orgánica que son de mayor importancia. La mayoría de las reacciones del ion enolato tiene lugar a través del carbono como nucleófilo, y no a través del oxígeno, también sabemos que el átomo de carbono carbonílico es electrófilo. La combinación de ambas especies, la nucleofílica del carbonión enolato y la electrófila del carbono carbonílico, conduce a un importante grupo de métodos sintéticos conocidos como REACCIONES DE CONDENSACIÓN DEL CARBONILO Un ejemplo de estas reacciones, es la CONDENSACIÓN ALDÓLICA, que es el resultado de combinar dos moléculas de aldehído para generar una aldol. Por otra parte, los aldehídos que no contiene hidrógenos ∞, no pueden formar iones enolato, por lo que no pueden dimerizarse en una condensación aldólica. Sin embargo, estos aldehídos se pueden hacer reaccionar con otros aldehídos o cetonas que contengan hidrógenos ∞produciéndose una condensación entre ambos, conocida como “Condensación Aldólica Cruzada”. Una condensación aldólica cruzada es más útil cuando sólo uno de los compuestos carbonílicos tiene hidrógenos ∞. Las metilcetonas pueden ser usadas en las condensaciones aldólicas cruzadas con aldehídos que no contienen hidrógenos ∞(Aldehídos aromáticos o formaldehído). Ejemplo: Centraremos nuestra atención en aquellas reacciones que permiten diferenciar los aldehídos y cetonas de otro tipo de compuestos y que proporcionan un esquema útil de identificación química, así como un criterio químico esencial. Otro tipo de reacción que proporciona información valiosa es la oxidación. Las cetonas no se oxidan con facilidad como ocurre con los aldehídos que forman rápidamente ácidos carboxílicos. El KMnO4 y K 2 Cr4 O7 son los compuestos más empleados, pero no son los únicos que se pueden utilizar. También agentes oxidantes suaves como las sales de Ag y Cu son muy empleados. El reactivo de Tollens: (solución alcalina de hidróxido de plata amoniacal) se utiliza para la identificación química de aldehídos, formándose un espejo de plata al oxidarse el compuesto en prueba. El reactivo de Benedict: (solución alcalina de citrato o tartrato cúprico) también es útil, sin embargo, es más sensible el reactivo de Tollens. 4. Procedimiento Experimental 4.1. Pasos previos a la experiencia virtual 4.1.1. Encender el computador. 4.1.2. Ingresar al aula virtual. 4.2. Experimento virtual 4.2.1. Prueba de Fehling 4.2.1.1. Ingresar al siguiente enlace (aquí adjunto) https://www.youtube.com/watch?v=EX4nUn2ozmQ 4.2.1.2. Indicar a que sustancias se realizará la prueba de Fehling a) ………………………. b) ……………………….. c) ……………………….. d) ……………………….. 4.2.1.3. Indicar el color del reactivo que sale positivo para la prueba de Fehling …………………………………………………………………………………………………….…. 4.2.1.4. Indicar porque se colocan las muestras en baño maría ………………………………………….…. 4.2.1.5. ¿Cuáles son los resultados que se obtuvo para cada muestra , indicar la reacción de cada una? a) O O + 2CUᶧ² + 5OH H₂O C H Cu₂O + + H₂O C H H H - OXIDO CUPROSO b) O C H + 2Cuᶧ² + 5OH c) H₂O NO HAY REACCION O CH3 + 2Cuᶧ² + 5OH d) H₂O NO HAY REACCION O H₂C + 2Cuᶧ² + 5OH H₂O NO HAY REACCION CH3 4.2.1.6. Modelar y adjuntar(imagen)la estructura molecular desarrollada de Formaldehido y benzaldehído identificado en el video usando el editor molecular IQmol (completar tabla 1) 4.2.2. Mecanismos de reacción 4.2.2.1. Ingresar a NAMED ORGANIC REACTIONS con el siguiente enlace (aquí adjunto) http://www.chem.ox.ac.uk/vrchemistry/nor/reactions.asp 4.2.2.2. Analiza la reacción Acilación Friedel-Crafts 4.2.2.3. Modelar y adjuntar(imagen) la estructura molecular desarrollada de la cetona identificada (acetofenona) (en la reacción Acilación FriedelCrafts) usando el editor molecular IQmol (completar tabla 2) 5. Resultados 5.1. Resultados Las siguientes tablas permiten completar cada sección con todos los compuestos y reacciones trabajados en la presente guía. Tabla 1 Formaldehído benzaldehído Nombre IUPAC: Nombre IUPAC: Uso industrial: Uso industrial: Tabla 2 Reacción: Acilación Friedel-Crafts Importancia industrial: 6. Cuestionario a) ¿Por qué los aldehídos reaccionan con el reactivo de Fehling a diferencia de a las cetonas? b) ¿Qué función cumple el grupo carbonilo en los aldehídos y cetonas? c) Investigue 5 aplicaciones para los aldehídos y 5 aplicaciones para las cetonas. d) Nombrar, indicar su fórmula global y la masa molar del siguiente compuesto: Br Br H O e) Determine su fórmula esquelética o zigzag , además de su masa molar del siguiente compuesto : 4-bencil-6-hidroxi-oct-3-en-7-ino-2,5-diona Bibliografía 1. Burns R.A. Fundamentos de Química 2ª Edición. Pearson Education, México 1996 pp 283 - 310. 2. Budavari S. et all. 1996. The Merck Index: an encyclopedia of chemical, drugs and biological. 3. Brown T.L., LeMay H.E y Bursten B.E. 1999. Química, la ciencia central. Editorial Pearson- Prentice Hall, Séptima edición, México. 4. Chang,R y College, W. 2010. Química. Mc Graw Hill, Bogotá. 5. Dingrando L; Gregg K.V; Hainen N.; Wistrom C. Química, material y Cambio. McGraw –Hill. Colombia 2003 pp 276 – 307.