ALDEHIDOS Y CETONAS
Nomenclatura común de los aldehídos
A los aldehídos simples se les asigna nombres que corresponden a los ácidos orgánicos (RCOOH) que tienen el mismo número de átomos de carbono. Por ejemplo, el ácido orgánico más simple es el fórmico, HCOOH, el aldehído correspondiente es el formaldehído, HCHO. Para escribir el nombre común de un aldehído, se elimina del nombre común la palabra ácido y la terminación -ico se remplaza por aldehído.El nombre del ácido orgánico con dos átomos de carbono es el ácido acético; por lo tanto el nombre del aldehído con dos átomos de carbono es el acetaldehído.
Para designar la ubicación de un grupo sustituyente en el sistema común de nomenclatura, se le asignan letras griegas a los átomos de carbono de la cadena unida al grupo aldehído. Ejemplo: ß-metilbutiraldehído.
Nomenclatura IUPAC de los aldehídos
Los nombres IUPAC de los aldehídos simples se construyen de manera similar a los de los alcoholes. En la siguiente tabla se puede observar el nombre común de los ácidos carboxílicos de hasta 5 átomos de carbono más el ácido benzoico, el nombre común y nombre IUPAC de los aldehídos que se derivan de estos ácidos.| Nombre común del ácido orgánico | Fórmula |
Nombre común del aldehído
|
Nombre IUPAC del aldehído | Fórmula |
|---|---|---|---|---|
| ácido fórmico |
HCOOH
|
metanal
|
HCOH
| |
CH3COOH
|
etanal
|
CH3CHO
| ||
CH3CH2COOH
|
propanal
|
CH3CH2CHO
| ||
CH3CH2CH2COOH
|
butanal
|
CH3CH2CH2CHO
| ||
| ácido valérico |
CH3(CH2)3COOH
|
pentanal
|
CH3(CH2)3CHO
| |
C6H5COOH
|
benzaldehído
|
C6H5CHO
|
Los aldehídos aromáticos se les asignan nombres derivados del banzaldehído, el aldehído aromático más simple. Dos ejemplos de aldehídos aromáticos son los siguientes: o-hidroxibenzaldehído y m-clorobenzaldehído.
REACCIONES DE ALDEHIDOS
La reacciones de los aldehídos y
cetonas son esencialmente de tres tipos; adición nucleofílica, oxidación
y reducción.
- Adición nucleofílica
Debido a la resonancia del grupo carbonilo
la reacción más importante de aldehídos y cetonas es la reacción de adición nucleofílica cuyo mecanismo es el siguiente:
Siguen este esquema la reacción con hidruros ( NaBH4, LiAlH4 ) donde Nu- = H- y la reacción con organometálicos (RMgLi, RLi) donde Nu- = R-.Adición nucleofílica de alcoholes
Adición de amina primaria
Adición de Hidroxilamina
Adición de hidracinas
Adición de Ácido Cianhídrico
- Oxidación
- Reducción
Hidruro
Hidrogenación
Reducción de Clemmensen
Reacción de Wolff-Kishner
UTILIDADES EN LA INDUSTRIA
Los usos principales de los aldehidos son:
la fabricación de resinas plásticos,solventes, tinturas, perfumes y esencias.
Los aldehídos están presentes en numerosos productos naturales y grandes variedades de ellos son de la propia vida cotidiana. La glucosa por ejemplo existe en una forma abierta que presenta un grupo aldehído.
Los aldehídos y cetonas se comportan como ácidos debido a la presencia del grupo carbonilo, esto hace que presenten reacciones típicas de adición nucleofílica
Reacciones de adición nucleofílica: Estas reacciones se producen frente al (reactivo de Grignard), para dar origen a un oxihaluro de alquil-magnesio que al ser tratado con agua da origen a un alcohol. El metanal forma alcoholes primarios y los demás aldehídos forman alcoholes secundarios.
El metanal forma alcoholes primarios y los demás aldehídos forman alcoholes secundarios).
EL lacetaldehído formado como intermedio en la metabolización se cree responsable en gran medida de los síntomas de la resaca tras la ingesta de bebidas alcohólicas.
PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS
PROPIEDADES FISICAS:
Los compuestos carbonílicos presentan puntos de ebullición más bajos que los alcoholes de su mismo peso molecular.No hay grandes diferencias entre los puntos de ebullición de aldehídos y cetonas de igual peso molecular.
Los compuestos carbonílicos de cadena corta son solubles en agua y a medida que aumenta la longitud de la cadena disminuye la solubilidad.
Esto se debe a la formación de dipolos y a la ausencia de formación de puentes de hidrógeno intermoleculares en éstos compuestos
Los compuestos carbonílicos presentan puntos de ebullición más bajos que los alcoholes de su mismo peso molecular.No hay grandes diferencias entre los puntos de ebullición de aldehídos y cetonas de igual peso molecular.
Los compuestos carbonílicos de cadena corta son solubles en agua y a medida que aumenta la longitud de la cadena disminuye la solubilidad.
Esto se debe a la formación de dipolos y a la ausencia de formación de puentes de hidrógeno intermoleculares en éstos compuestos
A temperatura de 25ºC, los aldehídos con uno o dos carbonos son
gaseosos, de 3 a 11 carbonos son líquidos y los demás son sólidos. Los
aldehídos más simples son bastante solubles en agua y en algunos
solventes apolares.
Presentan también olores penetrantes y generalmente desagradables. Con el aumento de la masa molecular esos olores van volviéndose menos fuertes hasta volverse agradables en los términos que contienen de 8 a 14 carbonos. Algunos de ellos encuentran inclusive su uso en perfumería (especialmente los aromáticos).
Presentan también olores penetrantes y generalmente desagradables. Con el aumento de la masa molecular esos olores van volviéndose menos fuertes hasta volverse agradables en los términos que contienen de 8 a 14 carbonos. Algunos de ellos encuentran inclusive su uso en perfumería (especialmente los aromáticos).
PROPIEDADES QUIMICAS:
Los aldehídos y cetonas se comportan como ácidos debido a la presencia del grupo carbonilo, esto hace que presenten reacciones típicas de adición nucleofílica
Reacciones de adición nucleofílica: Estas reacciones se producen frente al (reactivo de Grignard), para dar origen a un oxihaluro de alquil-magnesio que al ser tratado con agua da origen a un alcohol. El metanal forma alcoholes primarios y los demás aldehídos forman alcoholes secundarios.
El metanal forma alcoholes primarios y los demás aldehídos forman alcoholes secundarios).
Los aldehídos y cetonas son bastante reactivos en ocurrencia de gran
polarizad generada por el grupo carboxilo, que sirve como lugar de
adición nucleofílica y aumentando la acidicidad de los átomos de
hidrógeno ligados al carbono α (carbono enlazado directamente al
carboxilo). En relación a las cetonas, los aldehídos son bastante más
reactivos. Como el grupo carbonilo confiere a la molécula una estructura
plana y la adición de un reactivo nucleofílico puede ocurrir en dos
lugares, osea, la superficie de contacto es mayor, lo que facilita la
reacción.
Esto posibilita la formación de racematos (mezcla de enantiómeros), en caso que el carbono sea asimétrico.
Otros factores influencian la reactividad de los aldehídos y cetonas y son las intensidad de la polaridad entre C y O y el volumen de el/los agrupamiento/s enlazado/s al carboxilo.
Los grupos de inducción +I disminuyen la deficiencia electrónica en el carbono y consecuentemente disminuye la afinidad de este por reactivos nucleofílicos (:Nu), o sea la reacción de adición nucleofílica es mas difícil.
Los nombres comunes de las demás cetonas se derivan de los nombres de los dos grupos unidos al grupo carbonilo, seguido por la palabra cetona. Por lo tanto, la acetona también puede llamarse dimetil cetona, ya que hay dos grupos metilo enlazados al grupo carbonilo. Otros ejemplos de nombres comunes de cetonas son:
El nombre IUPAC para la acetona es propanona y debido a que en la propanona la única localización posible del grupo carbonilo es en el segundo átomo de carbono, el nombre IUPAC para la propanona no tiene un número. La segunda cetona de la serie homóloga es la butanona.
Una vez más, no se necesita el número, debido a que el grupo carbonilo debe estar localizado en el segundo átomo de carbono.
Casi todas las otras cetonas tienen un número en sus nombres para indicar la posición del grupo carbonilo. Por ejemplo: 2-pentanona, 3-pentanona.
Esto posibilita la formación de racematos (mezcla de enantiómeros), en caso que el carbono sea asimétrico.
Otros factores influencian la reactividad de los aldehídos y cetonas y son las intensidad de la polaridad entre C y O y el volumen de el/los agrupamiento/s enlazado/s al carboxilo.
Los grupos de inducción +I disminuyen la deficiencia electrónica en el carbono y consecuentemente disminuye la afinidad de este por reactivos nucleofílicos (:Nu), o sea la reacción de adición nucleofílica es mas difícil.
CETONAS
Nomenclatura común de las cetonas
El nombre común utilizado universalmente para identificar la cetona más simple es acetona.Los nombres comunes de las demás cetonas se derivan de los nombres de los dos grupos unidos al grupo carbonilo, seguido por la palabra cetona. Por lo tanto, la acetona también puede llamarse dimetil cetona, ya que hay dos grupos metilo enlazados al grupo carbonilo. Otros ejemplos de nombres comunes de cetonas son:
| Fórmula |
Nombre común
|
|---|---|
CH3CH2COCH3
|
|
CH3CH2COCH2CH3
|
|
CH3CH2COCH2CH2CH3
|
|
CH3CH2COC6H5
|
Nomenclatura IUPAC de las cetonas
La terminación en el sistema de IUPAC para las cetonas es -ona. Se elimina la o final del nombre del alcano precursor y se remplaza por -ona. Para cetonas con cinco o más átomos de carbono, se enumera la cadena y se le coloca el número más bajo posible al átomo de carbono del grupo carbonilo. Este número se utiliza para ubicar el grupo carbonilo, el cual se separa mediante un guión del nombre de la cetona principal. Los grupos sustituyentes se localizan y se nombran como en los otros compuestos.El nombre IUPAC para la acetona es propanona y debido a que en la propanona la única localización posible del grupo carbonilo es en el segundo átomo de carbono, el nombre IUPAC para la propanona no tiene un número. La segunda cetona de la serie homóloga es la butanona.
Una vez más, no se necesita el número, debido a que el grupo carbonilo debe estar localizado en el segundo átomo de carbono.
Casi todas las otras cetonas tienen un número en sus nombres para indicar la posición del grupo carbonilo. Por ejemplo: 2-pentanona, 3-pentanona.
UTILIDADES EN LA
INDUSTRIA
Las cetonas en general presentan un olor agradable, de hecho, algunas
cetonas forman parte de los compuestos utilizados en las mezclas que se vendencomoperfumes.
El punto de ebullición de las cetonas es en general, más alto que el de los hidrocarburos de peso molecular comparable; así, la acetona y el butano con el mismo peso molecular (58) tienen un punto de ebullición de 56°C, y -0.5°C respectivamente. La solubilidad en agua de las cetonas depende de la longitud de la cadena, hasta 5 átomos de carbono tienen una solubilidad significativa como sucede en los alcoholes, ácidos carboxílicos y éteres.
A partir de 5 átomos la insolubilidad típica de la cadena de hidrocarburos que forma parte de la estructura comienza a ser dominante y la solubilidad cae bruscamente. La presencia del grupo carbonilo convierte a las cetonas en compuestos polares. Los compuestos de hasta cuatro átomos de carbono, forman puente de hidrógeno con el agua, lo cual los hace completamente solubles en agua. Igualmente son solubles en solventes orgánicos.
Punto de Ebullición: los puntos de ebullición de los aldehídos y cetonas son mayores que el de los alcanos del mismo peso molecular, pero menores que el de los alcoholes y ácidos carboxílicos comparables. Esto se debe a la formación de dipolos y a la ausencia de formación de puentes de hidrógeno intramoleculares en éstos compuestos.
Las cetonas se comportan como ácidos debido a la presencia del grupo carbonilo, esto hace que presenten reacciones típicas de adición nucleofílica.
Reacciones de adición nucleofílica
Estas reacciones se producen frente al (reactivo de Grignard), para dar origen a un oxihaluro de alquil-magnesio que al ser tratado con agua da origen a un alcohol. El metanal forma alcoholes primarios y los demás aldehídos forman alcoholes secundarios. Otras reacciones de adición nucleofílica pueden producirse con el ácido cianhídrico, el sulfito ácido de sodio, la hidroxilamina, hidracina, semicarbacida, fenilhidracina y con el 2,4 dinitrofenilhidracina, para dar origen a diferentes compuestos químicos.
Las cetonas pueden dar origen a otros compuestos mediante reacciones de sustitución halogenada, al reaccionar con los halógenos sustituyen uno o varios hidrógenos del carbono unido al carbonilo.Este método permite obtener la monobromoactona que es un poderoso gas lacrimógeno.
Reacciones de condensación aldólica
En esta reacción se produce la unión de dos aldehídos o dos cetonas
en presencia de una solución de NaOH formando un polímero, denominado
aldol.
Las cetonas son un tipo de ácido. Se acumulan cuando el cuerpo
descompone la grasa para convertirla en combustible. El cuerpo quema la
grasa si no puede obtener suficiente azúcar (glucosa)
para usar como fuente de energía. Cuando el cuerpo quema demasiada
grasa muy rápido, se producen cetonas. Las cetonas pasan de su flujo
sanguíneo a la orina.
Pruebas en sangre
El medidor de glucosa en la sangre, Precision Xtra®, puede ser utilizado también para probar cetonas en la sangre. Desde enero de 2009,
este es el único medidor que puede hacer la prueba para cetonas en la
sangre. A causa de la importancia de identificar cetonas lo antes
posible, todo el mundo con diabetes tipo 1 debe considerar un Precision Xtra®
para las pruebas de cetona en la sangre, no importa que medidor de
glucosa en la sangre utilicen. Para niños y adolescentes,
particularmente en la escuela, las pruebas de cetona en la sangre en vez
de la de orina puede ser más conveniente, mas fácil de usar, y por lo tanto pueden tener mejor oportunidad de ser utilizado.
Cetonas en orina
Para obtener una muestra limpia, los hombres o los niños deben limpiarse la cabeza del pene, mientras que las mujeres o las niñas necesitan lavarse el área que hay entre los labios de la vagina
con agua enjabonada y enjuagar muy bien.
A medida que comience a orinar, deje que una pequeña cantidad de orina caiga a la taza del baño para limpiar la uretra de contaminantes. Luego, ponga un recipiente limpio bajo el chorro urinario y recoja de 30 a 60 ml (una o dos onzas) de orina. Retire el recipiente del chorro de orina. Tape y marque el recipiente y entrégueselo al médico o a su asistente. Para los bebés, lave completamente el área alrededor de la uretra. Abra una bolsa de recolección de orina (una bolsa plástica con una cinta adhesiva en un extremo) y colóquela sobre el bebé. Para los niños, se puede colocar todo el pene dentro de la bolsa y pegar el adhesivo a la piel; para las niñas, la bolsa se coloca sobre los labios mayores. Coloque el pañal como de costumbre sobre la bolsa asegurada. Es posible que se tenga que repetir el procedimiento, ya que los bebés activos pueden desplazar la bolsa. Se debe revisar al bebé frecuentemente y cambiar la bolsa después de que éste haya orinado en ella. La orina se vierte en un recipiente para llevarlo al laboratorio. Las cetonas urinarias se miden usualmente con una "prueba rápida", utilizando una tira reactiva impregnada de químicos específicos que reaccionan con los cuerpos cetónicos. La tira reactiva se sumerge en la muestra de orina y un cambio de color es un indicador de la presencia de cetonas.
Razones por las que se realiza el examen
Las cetonas son los productos finales del metabolismo rápido o excesivo de los ácidos grasos. Los ejemplos de cetonas son:
Las cetonas estarán presentes en la orina cuando los niveles sanguíneos de éstas sobrepasen cierto nivel. Muchas hormonas, como el glucagón, la epinefrina y la hormona del crecimiento, pueden provocar que los ácidos grasos sean liberados desde la grasa corporal (tejido adiposo) hacia la sangre. Los niveles de estas hormonas se incrementan con la inanición, la diabetes no controlada y muchas otras afecciones. Una deficiencia de insulina relativa al nivel de glucagón también se presenta en personas con diabetes.
INDUSTRIA
La cetona que mayor aplicación industrial tiene es la acetona
(propanona) la cual se utiliza como disolvente para lacas y resinas,
aunque su mayor consumo es en la producción del plexiglás, empleándose
también en la elaboración de resinas epoxi y poliuretanos
Otras cetonas industriales son la metil etil cetona (MEK, siglas el inglés) y la ciclohexanona que además de utilizarse como disolvente se utiliza en gran medida para la obtención de la caprolactama que es un monómero en la fabricación del Nylon 6 y también por oxidación da el ácido adípico que se emplea para fabricar el Nylon 66.
Otras cetonas industriales son la metil etil cetona (MEK, siglas el inglés) y la ciclohexanona que además de utilizarse como disolvente se utiliza en gran medida para la obtención de la caprolactama que es un monómero en la fabricación del Nylon 6 y también por oxidación da el ácido adípico que se emplea para fabricar el Nylon 66.
PROPIEDADES FISICAS
El punto de ebullición de las cetonas es en general, más alto que el de los hidrocarburos de peso molecular comparable; así, la acetona y el butano con el mismo peso molecular (58) tienen un punto de ebullición de 56°C, y -0.5°C respectivamente. La solubilidad en agua de las cetonas depende de la longitud de la cadena, hasta 5 átomos de carbono tienen una solubilidad significativa como sucede en los alcoholes, ácidos carboxílicos y éteres.
A partir de 5 átomos la insolubilidad típica de la cadena de hidrocarburos que forma parte de la estructura comienza a ser dominante y la solubilidad cae bruscamente. La presencia del grupo carbonilo convierte a las cetonas en compuestos polares. Los compuestos de hasta cuatro átomos de carbono, forman puente de hidrógeno con el agua, lo cual los hace completamente solubles en agua. Igualmente son solubles en solventes orgánicos.
Punto de Ebullición: los puntos de ebullición de los aldehídos y cetonas son mayores que el de los alcanos del mismo peso molecular, pero menores que el de los alcoholes y ácidos carboxílicos comparables. Esto se debe a la formación de dipolos y a la ausencia de formación de puentes de hidrógeno intramoleculares en éstos compuestos.
PROPIEDADES QUIMICAS
Reacciones de adición nucleofílica
Estas reacciones se producen frente al (reactivo de Grignard), para dar origen a un oxihaluro de alquil-magnesio que al ser tratado con agua da origen a un alcohol. El metanal forma alcoholes primarios y los demás aldehídos forman alcoholes secundarios. Otras reacciones de adición nucleofílica pueden producirse con el ácido cianhídrico, el sulfito ácido de sodio, la hidroxilamina, hidracina, semicarbacida, fenilhidracina y con el 2,4 dinitrofenilhidracina, para dar origen a diferentes compuestos químicos.
Las cetonas pueden dar origen a otros compuestos mediante reacciones de sustitución halogenada, al reaccionar con los halógenos sustituyen uno o varios hidrógenos del carbono unido al carbonilo.Este método permite obtener la monobromoactona que es un poderoso gas lacrimógeno.
Reacciones de condensación aldólica
En esta reacción se produce la unión de dos aldehídos o dos cetonas
en presencia de una solución de NaOH formando un polímero, denominado
aldol.
- Reacciones de oxidación: Las cetonas sólo se oxidan ante oxidantes muy enérgicos que puedan romper sus cadenas carbonadas. Es así que las reacciones de oxidación permiten diferenciar los aldehídos de las cetonas en el laboratorio.
Gráficas alusivas a los aldehídos:
BENEFICIOS Y RIESGOS PARA
LA SALUD.
Pruebas en sangre
El medidor de glucosa en la sangre, Precision Xtra®, puede ser utilizado también para probar cetonas en la sangre. Desde enero de 2009,
este es el único medidor que puede hacer la prueba para cetonas en la
sangre. A causa de la importancia de identificar cetonas lo antes
posible, todo el mundo con diabetes tipo 1 debe considerar un Precision Xtra®
para las pruebas de cetona en la sangre, no importa que medidor de
glucosa en la sangre utilicen. Para niños y adolescentes,
particularmente en la escuela, las pruebas de cetona en la sangre en vez
de la de orina puede ser más conveniente, mas fácil de usar, y por lo tanto pueden tener mejor oportunidad de ser utilizado.
Cetonas en orina
Para obtener una muestra limpia, los hombres o los niños deben limpiarse la cabeza del pene, mientras que las mujeres o las niñas necesitan lavarse el área que hay entre los labios de la vagina
con agua enjabonada y enjuagar muy bien.A medida que comience a orinar, deje que una pequeña cantidad de orina caiga a la taza del baño para limpiar la uretra de contaminantes. Luego, ponga un recipiente limpio bajo el chorro urinario y recoja de 30 a 60 ml (una o dos onzas) de orina. Retire el recipiente del chorro de orina. Tape y marque el recipiente y entrégueselo al médico o a su asistente. Para los bebés, lave completamente el área alrededor de la uretra. Abra una bolsa de recolección de orina (una bolsa plástica con una cinta adhesiva en un extremo) y colóquela sobre el bebé. Para los niños, se puede colocar todo el pene dentro de la bolsa y pegar el adhesivo a la piel; para las niñas, la bolsa se coloca sobre los labios mayores. Coloque el pañal como de costumbre sobre la bolsa asegurada. Es posible que se tenga que repetir el procedimiento, ya que los bebés activos pueden desplazar la bolsa. Se debe revisar al bebé frecuentemente y cambiar la bolsa después de que éste haya orinado en ella. La orina se vierte en un recipiente para llevarlo al laboratorio. Las cetonas urinarias se miden usualmente con una "prueba rápida", utilizando una tira reactiva impregnada de químicos específicos que reaccionan con los cuerpos cetónicos. La tira reactiva se sumerge en la muestra de orina y un cambio de color es un indicador de la presencia de cetonas.
Razones por las que se realiza el examen
Las cetonas son los productos finales del metabolismo rápido o excesivo de los ácidos grasos. Los ejemplos de cetonas son:
Las cetonas estarán presentes en la orina cuando los niveles sanguíneos de éstas sobrepasen cierto nivel. Muchas hormonas, como el glucagón, la epinefrina y la hormona del crecimiento, pueden provocar que los ácidos grasos sean liberados desde la grasa corporal (tejido adiposo) hacia la sangre. Los niveles de estas hormonas se incrementan con la inanición, la diabetes no controlada y muchas otras afecciones. Una deficiencia de insulina relativa al nivel de glucagón también se presenta en personas con diabetes.
