Las cetonas y los aldehídos son moléculas químicas simples con un grupo carbonilo. El grupo carbonilo tiene un doble enlace entre el carbono y el oxígeno. Debido a que el átomo de carbono en el grupo carbonilo carece de grupos reactivos como OH o Cl, estas moléculas químicas son simples.
Preparación de Aldehídos y Cetonas
A continuación se analizan algunos de los métodos generales de preparación de aldehídos y cetonas:
De alcoholes:
- Por oxidación: los aldehídos se pueden preparar mediante la oxidación de alcoholes primarios con agentes oxidantes normales, como dicromato de potasio acidificado, permanganato de potasio, rust de cromo y ácido sulfúrico.
RCH 2 OH (Alcohol primario) + [O] → RCHO (Aldehído) + H 2 O
CH 3 CH 2 OH (Etanol) + [O] → CH 3 CHO (Acetaldehído) + H 2 O
Los aldehídos se oxidan rápidamente a ácidos carboxílicos. por lo tanto, para evitar una mayor oxidación de los aldehídos, estos se eliminan por destilación tan pronto como se forman. La oxidación de los aldehídos se lleva a cabo en condiciones controladas.
Las cetonas se pueden preparar por oxidación de alcoholes secundarios con agentes oxidantes similares.
C(CH 3 )(CH 3 )HOH (alcohol isopropílico) + [O] → C(CH 3 )(CH 3 )=O (acetona) + H 2 O
C(CH 3 )(H 3 CH 2 C)HOH (alcohol sec-butílico) + [O] → C(CH 3 )(CH 3 H 2 C)=O (etilmetilcetona) + H 2 O
- Mediante la deshidrogenación catalítica de alcoholes: se pueden preparar aldehídos y cetonas mediante la deshidrogenación de alcoholes. Se realiza pasando el vapor de alcohol sobre cobre reducido a 573 K.
Los alcoholes primarios dan aldehídos, mientras que los alcoholes secundarios dan cetonas.
CH 3 CH 2 OH (Alcohol etílico) → CH 3 CHO (Acetaldehído) + H 2
CH 3 —C(OH)H—CH 3 (Propan-2-ol) → CH 3 —C(CH 3 )=O (Propanona)
De los ácidos carboxílicos
- Por descomposición catalítica: los aldehídos y las cetonas se pueden preparar mediante la descomposición catalítica de ácidos carboxílicos. Esto se puede hacer calentando una mezcla de ácido metanoico u otros ácidos a 573 K en presencia de rust manganoso que actúa como catalizador.
CH 3 COOH (Ácido etanoico) + HOOCH (Ácido metanoico) → HCHO (Metanal) + CO 2 + H 2 O
Las cetonas se pueden preparar pasando el vapor de ácidos grasos sobre MnO a 573 K.
CH 3 COOH (Ácido etanoico) + HOOCC 2 H 5 (Ácido propanoico) → CH 3 COC 2 H 5 (Butan-2-ona) + CO 2 + H 2 O
- Por destilación de sales de calcio: también se pueden preparar aldehídos y cetonas destilando las sales de calcio de los ácidos.
Ca(HCOO)(HCOO) (Formiato de calcio) → HCHO (Metanal) + CaCO 3
Sin embargo, este método no es muy adecuado para la preparación de aldehídos porque el rendimiento es muy bajo. Esto se debe a que cuando se calienta una mezcla de dos sales de calcio se forman tres productos. Por ejemplo, la destilación en seco de una mezcla de formiato de calcio da una mezcla de formaldehído. De manera similar, este método no puede usarse para la preparación de cetona asimétrica porque da una mezcla de tres cetonas.
Por ejemplo, la destilación en seco de una mezcla de acetato de calcio dará una mezcla de acetona.
Ca(CH 3 COO)(CH 3 COO) (Acetato de calcio) → CH 3 COCH 3 (Propanona)+ CaCO 3
Las cetonas cíclicas se forman cuando se calientan las sales de calcio de los ácidos dicarboxílicos.
De Hidrocarburos
- Por hidratación de alquinos: se pueden preparar aldehídos y cetonas por hidratación de alquinos en presencia de dil. H2SO4 y HgSO4 como catalizadores. El agua se suma a los alquinos para formar intermedios de enol inestables que se reorganizan para formar aldehídos o cetonas.
HC≡CH (Acetileno) + H 2 O → CH 2 =CH(OH) (Alcohol vinílico) ⇌ CH 3 CHO (Acetaldehído)
La hidratación de alquinos distintos del acetileno da cetonas.
- Por reacción de hidroboración-oxidación : Los alquinos se pueden convertir en aldehídos y cetonas por reacción de hidroboración-oxidación. El borano se suma a un alquino formando borano vinílico, que al oxidarse con H2O2 da aldehídos y cetonas. Los alquinos no terminales simétricos dan una sola cetona mientras que los alquinos no terminales asimétricos dan una mezcla de ambas posibles cetonas en la que predominan las metilcetonas.
CH 3 C≡C—CH 3 (but-2-ino) → CH 3 —C(BH 2 )=CH—CH 3 (vinilborano) → CH 3 —C(OH)=CH—CH 3 (Enol) ⇌ CH 3 —C=O—CH 2 CH 3 (Butan-2-uno)
Los alquinos terminales dan aldehídos. Sin embargo, para evitar complicaciones debidas a la adición de doble enlace de diborano, en lugar de diborano se utilizan boranos voluminosos estéricamente impedidos tales como bis (1,2-dimetilpropil) borano conocido comúnmente como disiamilborano.
CH 3 CH 2 CH 2 C≡CH (Pent-1-yne) → CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CHO (Pentanal)
- Por ozonólisis de alquenos : los alquenos reaccionan con el ozono para formar ozónido que, en la subsiguiente escisión con polvo de zinc y agua, da aldehídos y cetonas. Está claro que si el carbono que forma el doble enlace lleva un átomo de H unido a él, se forman aldehídos, de lo contrario se forman cetonas.
- Por el proceso de Wacker : los alquenos se pueden convertir en aldehídos y cetonas mediante el tratamiento con una solución acuosa acidificada de cloruro de paladio que contiene una cantidad catalítica de cloruro cúprico en presencia de aire u oxígeno. Este método se conoce como proceso de Wacker.
CH 3 CH=CH 2 (Propeno) + PdCl 2 + H 2 O → CH 3 COCH 3 (Acetona) + Pd + 2HCl
De gema dihaluros
Los dihaluros de gemas que contienen dos átomos de halógeno en el mismo átomo de carbono en la hidrólisis dan un grupo carbonilo.
CH 3 CHCl 2 (1,1-Dicloroetano) → [CH 3 CH(OH) 2 ] (Inestable) → CH 3 CHO (Etanal)
Preparación de Aldehídos
De Cloruros De Ácido
Los cloruros de ácido se convierten en aldehídos por hidrogenación catalítica en presencia de catalizador de paladio soportado sobre sulfato de bario. La mezcla catalítica se envenena con la adición de una pequeña cantidad de azufre o quinolina. Esta reacción se conoce como reducción de Rosenmund .
De Reducción de cianuros de alquilo y ésteres
Los cianuros de alquilo cuando se reducen con cloruro estannoso y ácido clorhídrico en éter absoluto seguido de hidrólisis dan aldehídos. Esta reacción se conoce como reducción de Stephen .
De hidrocarburos aromáticos
Los aldehídos aromáticos se preparan a partir de hidrocarburos aromáticos mediante los siguientes métodos:
- Por oxidación de metilbenceno : Agentes oxidantes fuertes tales como KMnO 4 acidificado o alcalino , K 2 Cr 2 O 7 acidificado , conc. HNO 3 , etc. oxidan tolueno y sus derivados a ácido benzoico a través de la oxidación de aldehídos intermedios.
Sin embargo, es posible detener la oxidación en la etapa de aldehído con reactivos adecuados que convierten el grupo metilo en un intermedio que es difícil de oxidar más. Los siguientes métodos se utilizan para este propósito:
- Uso de rust de cromo en anhídrido acético : Los aldehídos aromáticos se preparan cuando el anillo aromático de la string lateral alquílica se oxida usando trirust de cromo y anhídrido acético. El aldehído formado se acetila inmediatamente con anhídrido acético formando diacetato de gema y no se oxida más. Por lo tanto, la función del anhídrido acético es evitar una mayor oxidación del aldehído a ácido. El diacetato de gema formado se aísla y se hidroliza con ácido acuoso para dar el aldehído aromático correspondiente.
De manera similar, el p-nitrotolueno da p-nitrobenzaldehído.
Cabe señalar que la oxidación adicional de benzaldehído a ácido benzoico se evita atrapando el aldehído como diacetato de gema con anhídrido acético. El diacetato de gema no puede oxidarse más.
- Uso de cloruro de cromilo : los alquilbencenos también se pueden oxidar a benzaldehído con una solución de cloruro de cromilo en CCl4. Se forma un complejo de cromo marrón que se descompone con agua para dar el benzaldehído correspondiente. Esta reacción se llama reacción de Etard .
En caso de que la string lateral contenga un grupo mayor que el grupo -CH3, el átomo de carbono final de la string es oxidado por CrO 2 Cl 2 al grupo -CHO.
- Por reacción de Gattermann Koch : El benceno o sus derivados se convierten en benzaldehído o benzaldehído sustituido por tratamiento con monrust de carbono y cloruro de hidrógeno en presencia de AlCl 3 anhidro o cloruro cuproso.
Esta reacción se conoce como reacción de Gattermann Koch .
Del ácido cianhídrico
Los aldehídos se pueden preparar a partir de ácido cianhídrico por tratamiento con reactivo de Grignard y, posteriormente, seguidos de hidrólisis, se obtiene un aldehído.
HC≡ N + CH 3 MgBr → CH3—CH=NMgBr → CH 3 CHO + NH 3 + Mg(OH)Br
Producto de adición de ácido cianhídrico Acetaldehído
Reacción de Reimer-Tiemann
Los aldehídos fenólicos se obtienen tratando el fenol con cloroformo en una solución acuosa de hidrrust de sodio a aproximadamente 343 K. Esta reacción se denomina reacción de Reimer-Tiemann .
Preparación de Cetonas
De cloruros de acilo
Las cetonas se pueden preparar a partir de cloruros de acilo mediante tratamiento con dialquil cadmio. El dialquilcadmio necesario para este fin se prepara por reacción entre el reactivo de Grignard y el cloruro de cadmio anhidro.
2RMgX (Reactivo de Grignard) + CdCl 2 → R 2 Cd (Dialquil cadmio) + 2Mg(X)Cl
2CH 3 CH 2 MgBr (reactivo de Grignard) + CdCl 2 (cloruro de cadmio) → (CH 3 CH 2 ) 2 Cd (dietilcadmio) + 2MgBrCl
A partir de nitrilos por reactivo de Grignard
Tanto las cetonas alifáticas como las aromáticas se pueden preparar tratando un nitrilo de alquilo o arilo con un reactivo de Grignard adecuado seguido de hidrólisis ácida.
La 1-fenilpropanona también se puede preparar mediante la acción del bromuro de etilmagnesio sobre el benzonitrilo seguido de hidrólisis ácida.
A partir de benceno o benceno sustituido por reacción de Friedel Crafts
Las cetonas aromáticas se pueden preparar mediante acilación o benzoilación de Friedel Crafts mediante el tratamiento de hidrocarburos aromáticos con cloruros de ácido en presencia de un ácido de Lewis como cloruro de aluminio anhidro.
La reacción de Friedel Crafts es un ejemplo típico de una reacción de sustitución electrofílica. La benzofenona también se puede preparar mediante la reacción de Friedel Crafts de cloruro de carbonilo con un exceso de benceno.
A partir de ésteres de fenilo por transposición de Fries
Los ésteres fenólicos o los ésteres fenílicos al calentarse con AlCl 3 anhidro en presencia de CS 2 como solvente experimentan un reordenamiento en el cual el grupo acilo migra del átomo de oxígeno fenólico a las posiciones o y p del anillo de benceno para dar una mezcla de cetonas o- y p-fenólicas.
Esta reacción se llama reordenamiento de Fries .
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: En la preparación de acetaldehído a partir de alcohol etílico, se destila tan pronto como se forma. Explique.
Responder:
El aldehído es fácilmente oxidable a ácido acético. Por lo tanto, para evitar su oxidación, se destila tan pronto como se forma.
Pregunta 2: Los aldehídos alifáticos no muestran isómeros de posición. ¿Por qué?
Responder:
En el caso de los aldehídos alifáticos, el grupo -CHO siempre está presente al final. Por lo tanto, no muestran isomería de posición.
Pregunta 3: ¿Qué es la formalina?
Responder:
La formalina es una solución acuosa de formaldehído al 40%.
Pregunta 4: ¿Qué reacciona con los aldehídos y las cetonas?
Responder:
Los aldehídos y las cetonas reaccionan con las aminas primarias para formar una clase de compuestos llamados iminas. Un par de electrones no compartidos en el nitrógeno de la amina es atraído por el carbono parcialmente positivo del grupo carbonilo.
Pregunta 5: ¿Qué productos se forman cuando se forman aldehídos y cetonas?
Responder:
La mayoría de los aldehídos y cetonas reaccionan con 2°-aminas para dar productos conocidos como enaminas. Son reacciones reversibles catalizadas por ácidos en las que se pierde agua. las enaminas se vuelven a convertir fácilmente en sus precursores de carbonilo mediante hidrólisis catalizada por ácido.
Pregunta 6: ¿Los aldehídos y las cetonas son ácidos o básicos?
Responder:
Los aldehídos y las cetonas son aceptores de enlaces de hidrógeno; esto les hace tener solubilidades considerables en agua. Las cetonas como la acetona son buenos solventes porque disuelven compuestos acuosos y orgánicos. La acetona es un disolvente aprótico polar. Reacciones con ácidos:- El oxígeno del carbonilo es débilmente básico.
Pregunta 7: ¿Los aldehídos son alcoholes?
Responder:
El alcohol con su grupo -OH unido a un átomo de carbono que no está unido a ningún otro átomo de carbono o que está unido a otro átomo de carbono formará un aldehído. El alcohol con su grupo -OH unido a otros dos átomos de carbono formará una cetona.
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por singlashubham281 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA