Propiedades de aldehdos y cetonas,Y formacin de dibenzalacetona. 3/376/1003.8

Carol L. Medina D. (carol.medina@correounivalle.edu.co)Lorena Quevedo Guzmn (lorena.quevedo@correounivalle.edu.co)

Fecha de realizacin: 26/10/2014Fecha de entrega: 18/11/2014

Departamento de Qumica, Facultad de Ciencias Naturales y Exactas,Universidad Del ValleCali, Colombia

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RESUMEN 3/5Se realizaron diferentes reacciones utilizando aldehdos y cetonas, tales como, la reaccin con bisulfito de sodio, formacin de fenilhidrazonas, reaccin de cannizzaro y una prueba de yodoformo, cada una de estas reacciones involucraba el grupo carbonilo de aldehdos y cetonas, todo esto con el fin de entender la importancia de estos compuestos en la sntesis orgnica.Comment by Danny Balanta: Falto el % de rendimiento de la cannizaroLuego, se llev a cabo la sntesis de dibenzalacetona mediante condensacin aldolica, a partir de benzaldehdo y acetona, se obtuvieron 0.2404g de los cristales de la dibenzalacetona, con un porcentaje de rendimiento de: y un punto de fusin de: 107,9-110,9C8

Palabras clave: aldehdos, cetonas, grupo carbonilo, reaccin, recristalizacin, dibenzalacetona, condensacin aldolica.Identificacin de aldehdos y cetonas, condensacin aldlica, Reactividad del grupo carbonilo, Sntesis de dibenzalacetona.

1. Objetivos. 4/4 General Realizar reacciones que involucren el grupo carbonilo de aldehdos y cetonas. Comprender la importancia de la condensacin aldolica para la sntesis de compuestos orgnicos.

Especficos

Identificar algunas propiedades qumicas de aldehdos y cetonas. Sintetizar dibenzalacetona a partir de benzaldehdo y acetona.

2. Introduccin 4/4Comment by Danny Balanta: Estos informes ya no requeran intro ni objetivos. Ademas esta intro esta muy larga.

Los aldehdos y las cetonas: son compuestos caracterizados por la presencia del grupo carbonilo (C=O). Los aldehdos presentan el grupo carbonilo en posicin terminal mientras que las cetonas lo presentan en posicin intermedia. La presencia del grupo carbonilo convierte a los aldehdos y cetonas en compuestos polares. Los compuestos de hasta cuatro tomos de carbono, forman puente de hidrgeno con el agua, lo cual los hace completamente solubles en agua. Igualmente son solubles en solventes orgnicos.

Los puntos de ebullicin de los aldehdos y cetonas son mayores que el de los alcanos del mismo peso molecular, pero menores que el de los alcoholes y cidos carboxlicos comparables. Esto se debe a la formacin de dipolos y a la ausencia de formacin de puentes de hidrgeno intermoleculares en stos compuestos.

Los aldehdos y cetonas se comportan como cidos debido a la presencia del grupo carbonilo, esto hace que presenten reacciones tpicas de adicin nucleoflica. [1]

Unacondensacin aldlicaes unareaccin qumicaorgnicadonde en mediobsicounion enolato, o vaenolsi el medio escido, reacciona con ungrupo carbonilopara dar lugar a un -hidroxialdehdo (aldol) o una -hidroxicetona. La condensacin aldlica es una de las reacciones ms conocidas de formacin de enlaces C-C. La condicin para que seproduzcaes que el compuesto de partida (un aldehdo o una cetona) posea tomos de Hidrgeno unidos al carbono en posicin respecto al grupo carbonilo. Estos tomos de hidrgeno presentan un marcado carcter cido y, por lo tanto, son capaces de reaccionar con una base para dar un carbanin nuclefilo (un anin enolato), que ataca a su vez al grupo carbonilo de otra molcula con formacin de un compuesto - hidroxicarbonlico o aldol (condensacin aldlicasimple). . Los aldoles son, generalmente, pocoestablesya que tienden a perder una molcula de agua por lo que, a menudo, elproductoque se asla alfinalde la reaccin es un compuesto carbonlico ,-insaturado.Por otra parte, los compuestos carbonlicos que no poseen tomos de hidrgeno en posicin como, por ejemplo, el benzaldehdo, no pueden formar enolatos en presencia de bases. Sin embargo, estos compuestos pueden ser atacados por un enolatoprocedentede otro compuesto carbonlico que tenga tomos de hidrgeno en (por ejemplo, acetona) y originar a unproductode condensacin aldlica cruzada.

3. Metodologa experimental 8/10

Se realizaron diferentes reacciones utilizando aldehdos y cetonas:

3.1. Reaccin con bisulfito de sodio.

Se tomaron dos tubos de ensayo y a cada uno se le agrego 1,0mL de bisulfito de sodio, luego a uno de ellos se le agrego 1,0mL de etilmetilcetona y al otro se le agrego 1,0mL de pentanal, ambos tubos se agitaron vigorosamente.

3.2. Formacin de fenilhidrazonas.

Se tomaron 3 tubos de ensayo y a cada uno se le agrego 1,0mL de 2,4-dinitrofenilhidracina, luego al primer tubo se le agrego 0,5mL de pentanal, al segundo 0,5mL de etilmetilcetona y al tercero 0,5mL de acetona, los 3 tubos se agitaron vigorosamente.

3.3. Reaccin de cannizzaro.

En un tubo de ensayo se agreg 0,5mL de benzaldehdo y 2,5mL de una solucin alcohlica de hidrxido de potasio al 30%, se agito y filtro, el filtrado se disolvi en una mnima cantidad de agua y se agregaron 35 gotas de HCl al 10%, luego se filtr nuevamente y se pes el filtrado en una balanza analtica con un error de 0,0001g

3.4. Prueba de yodoformo En 3 tubos de ensayo se agreg 1,0mL de agua, al primer tubo se le adiciono 8 gotas etilmetilcetona, al segundo 9 gotas de acetona y al tercero 8 gotas de isopropanolal, luego a los 3 tubos se les agrego 2,0mL de solucin de hidrxido de potasio al 10% y se calentaron.

3.5. Condensacin aldolica:

Se tom 1mL de una solucin de hidrxido de sodio al 15%, en un tubo de ensayo, se agreg 1,6mL etanol al 95%, 0,20mL de benzaldehdo y 0,07mL de acetona.

Se tap el tubo y se agito vigorosamente, se dej en reposo y luego se agitaba de vez en cuando, esto durante 30 minutos.

Se filtraron al vaco los cristales formados y se lavaron con 2 porciones de agua, luego se secaron sobre un papel filtro.

Se pesaron los cristales y se determin el punto de fusin.

4. Datos, clculos y resultados. 6 /10

4.1. Reaccin con bisulfito de sodio.

Para la reaccin con bisulfito de sodio se utiliz etilmetilcetona y pentanol, las observaciones tomadas se muestran en la tabla nmero 1.

[Tabla 1] datos reaccin con bisulfito de sodio.sustanciaObservaciones

etilmetilcetona Reaccin exotrmica pero no se observ ningn cambio que sea percibido visualmente

pentanalReaccin muy exotrmica, se formaron cristales blancos

La mayora de aldehdos y cetonas reaccionan fcilmente con bisulfito de sodio, mediante el siguiente mecanismo:

[Mecanismo 1] reaccin con bisulfito de sodio. [2]

4.2 formacin de fenilhidrazonas.

Para esta prueba se utiliz pentanal, etilmetilcetona y acetona, los datos de las observaciones obtenidas se muestran en la tabla nmero 2.

[Tabla 2] observaciones de formacin de fenilhidrazonas.Sustancia observaciones

PentanalMuy lentamente se form un slido de color naranja

EtilmetilcetonaRpidamente se form precipitado de color naranja

acetonaReacciono rpidamente y formo un precipitado naranja

El mecanismo de reaccin que siguen estos compuestos con la 2,4-dinitrofenilhidracina se muestra a continuacin:

[Mecanismo 2] reaccin de aldehdos y cetonas con la 2,4-dinitrofenilhidracina. Con R como CH3CH2CH2CH2 y R = H si es pentanal, R y R=CH3 si es acetona, y R= CH3 y R=CH3CH2 si es etilmetilcetona

4.3 Reaccin de cannizzaro.

Los datos de los reactivos usados en esta reaccin se muestran en la tabla nmero 3.

[Tabla 3] datos de los compuestos en la reaccin de cannizzaro.compuestoPeso (g) 0,0001Volumen (mL) 0,1

benzaldehido--0,5

KOH--2,5

HCl--0,5

Acido benzoico obtenido0,2127--

Para esta reaccin se utiliz 0,5mL de benzaldehido y 2,5mL de hidrxido de potasio al 30%, el producto de esta reaccin es un slido de nombre benzoato de potasio, luego este compuesto reacciona con 0,5mL de HCl para formar un precipitado de cido benzoico, la reaccin completa se muestra en seguida:

Comment by Danny Balanta: Aqu falto el mecanismo de reaccin que implica la transferencia de un ion hidruro, el cual es responsable de la formacin del acido y alcohol, respectivamente[Mecanismo 3] reaccin de cannizzaro.

Se procede a hallar el reactivo limitante:Comment by Danny Balanta: Error, adems de que faltan algunas unidades o etiquetas, la reaccin de cannizaron es 2 moles de benzaldehdo por 1 mol de KOH, y por extensin 2 moles de benzaldehdo por 1 mol de benzoato de potasio / acido benzoico

El reactivo lmite en este caso es el benzaldehdo, se procede a hallar el valor terico de benzoato de potasio que se formara:

Comment by Danny Balanta: Error, se forma la mitad de esta cantidad

Se formaran tericamente 0,785 g de benzoato de potasio que posteriormente reaccionan con 0,5mL de HCl 10% para formar acido benzoico, se procede a hallar el reactivo limitante:

El reactivo lmite es el benzoato de potasio, se procede a hallar el valor terico de cido benzoico que deba obtenerse:

Para hallar el porcentaje de rendimiento de cido benzoico, se usa la ecuacin nmero 1.

[Ecuacin 1] % rendimiento.

Comment by Danny Balanta: Error, el rendimiento es el doble, dado que se produjo la mitad del compuesto.

4.4. Prueba de yodoformo.

Para realizar esta prueba se utiliz acetona, etilmetilcetona e isopropana, las observaciones que se obtuvieron de esta prueba se muestran en la tabla nmero 4.

[Tabla 4] observaciones de la prueba de yodoformo.Compuesto Observaciones

AcetonaDio positivo, solucin amarilla

EtilmetilcetonaDio positivo, se form un slido de color amarillo

isopropanalDio positiva, se form un slido de color amarillo

El mecanismo que sigue esta prueba se muestra a continuacin con la etilmetilcetona:Comment by Danny Balanta: Los mecanismos y reacciones caen mejor en el anlisis que en esta seccin!!!

[Mecanismo 4] prueba de yodoformo para la etilmetilcetona.

4.5. Condensacin aldolica:

Para la sntesis de dibenzalacetona se utiliz benzaldehdo y acetona, los datos de las cantidades usadas para esta sntesis se muestran en la tabla nmero 5.

[Tabla 5] datos sntesis dibenzalacetonacompuestoVolumen (mL) 0,1

benzaldehdo0,20

acetona0,07

Los datos de los cristales obtenidos se muestran en la tabla nmero 6.

[Tabla 6] datos cristales obtenidos de dibenzalacetona.compuestoPeso (g) 0,0001Punto de fusin

dibenzalacetona0.2404g107,9-110,9

La reaccin que se dio en este caso se muestra a continuacin en la imagen numero 1:Comment by Danny Balanta: Aqu falto explicar el mecanismo tambin!! En especial la formacin de iones enolato y la perdida de agua al final del proceso[Imagen 1] reaccin entre benzaldehdo y acetona.

Se procede a hallar el reactivo lmite:

Aunque la diferencia es mnima, se puede decir que el reactivo lmite es la acetona, se procede a hallar el porcentaje de rendimiento, utilizando la ecuacin numero 1:

5. Discusin: 35/45Comment by Danny Balanta: Si bien los mecanismos estn bien explicados, es necesario que estn en el anlisis y no en otra seccin!!

En la primera parte de la prctica se observa que la reaccin entre etilmetilcetona, pentanal con el bisulfito de sodio no es la misma que se presenta en cada uno de los casos ya que cada reaccin es diferente, esto se debe a que el pentanal se observa que hubo una reaccin y una formacin de conglomerados blancos en el tubo caso contrario en la reaccin de etelmetilcetona, por lo cual se puede decir, el NaHSO3 cede un protn (H+) el cual acta como electrfilo atacando el oxgeno carbonilico del aldehdo[3]. Esto es posible ya que el oxgeno carbonilico en los aldehdos y las cetonas, posee dos pares de electrones no compartidos convirtindolo en un buen nucleofilo, adems, la diferencia de electronegatividad entre el carbono y el oxgeno del doble enlace polariza la molcula generando una mayor densidad electrnica alrededor del oxgeno, favoreciendo el ataque por parte de un tomo o grupo deficiente en electrones. Lo cual no se observa del etelmetilcetona, con lo cual se puede inferior que la reaccin que este lleva a cabo no est en las condiciones correspondientes para que la reaccin se lleve a cabo, por este motive y por qu la molcula de etilmetilcetona no reacciona con el bisulfito de sodio debido a que su estructura no lo permite por esto no se ve cambio alguno en el tubo y solucin.Comment by Danny Balanta: El mecanismo debio ir aqu!!! O al menos deba decir ver mecanismo 1 En la formacin de fenilhidrazonas se pudo podemos inferir que la reaccin se lleva a cabo con ms facilidad experimentalmente con las cetonas no ramificadas, luego ms fcilmente pero lenta la reaccin con las cetonas ramificadas y por ltimo se observa que con los aldehdos la reaccin se lleva a cabo muy lentamente. La formacin de precipitado en cada una de la reaccin se interpreta como que la reaccin de estos con la 2,4-dinitrofenilhidracina fue positiva y el respectivo precipitado es la formacin positiva de la fenilhidrazonas correspondiente.Comment by Danny Balanta: El mecanismo debe ir al lado de la explicacin! O al menos indicar cual mecanismo mirar!! (Ver mecanismo 2, por ejemplo).Esto evidencia falta de orden!!La fenilhidrazina al igual que otros derivados nitrogenados como las aminas primarias, las hidroxilaminas y las semicarbazidas reaccionan con aldehdos y cetonas, formando sustancias que cristalizan a puntos de fusin definidos, y son tiles a la hora de caracterizar compuestos carbonilicos[3]. En la reaccin de canizzaro se observa que cuando se mezcl benzaldehdo con una solucin de KOH, se observ la formacin de una fase gelatinosa, la reaccin de canizarro se da en presencia de lcali (hidrxido metlico soluble en agua que acta como base fuerte) y de aldehdos que no posean hidrgenos alfa (hidrgenos en carbonos adyacentes al carbono carbonilico), este tipo de aldehdos se auto oxidan-reducen, dando lugar a la formacin de un cido (como sal) y un alcohol [4]. Comment by Danny Balanta: El mecanismo debe ir al lado de la explicacin! O al menos indicar cual mecanismo mirar!! (Ver mecanismo 2, por ejemplo).Esto evidencia falta de orden!!Luego, el ion hidruro formado durante la primera etapa del proceso, reacciona con la segunda molcula de benzaldehdo.Posteriormente, el cido formado en la primera parte de la reaccin es atacado por el ion potasio, causando la desprotonacion del grupo hidroxilo y formando una salPor ltimo, el protn ataca el tomo de oxigeno cargado negativamente formado durante la segunda etapa de la reaccin, dando lugar a un alcohol.La sal obtenida durante la reaccin, se filtr al vaco y cuando se le adiciono algunas gotas de agua, se solubilizo, tornndose de color transparente. Posteriormente, se le adicionaron 35 gotas de HCl a la solucin, y se observ de nuevo la formacin de una fase gelatinosa en el fondo del vaso, correspondiente a la sal orgnica que se obtuvo durante el proceso de Canizarro a la misma se le procede a medir el rendimiento de la reaccin con un 36.55 por ciento de rendimiento con lo que se observa que la misma no fue muy completa ya que no obtuvo un rendimiento mayor aunque el rendimiento obtenido en las condiciones en las cuales se realiz la reaccin fue optimo y el deseado.En la reaccin de yodoformo se observa que esta reaccin es conocida como haloformacin y es tpica de aldehdos y cetonas que presentan hidrgenos en carbonos alfa (carbono contiguo al carbono carbonilico). Este tipo de hidrgenos son muy cidos y pueden cederse en forma de protones en presencia de una base debido a que el grupo carbonilo es sustractor de electrones y este efecto se trasmite a travs del enlace sigma, hacindose notable en el carbono alfa. El par de electrones que formaba el enlace C-H queda sobre el carbono alfa, formndose as un alfa carbanion plano y mesomrico. Adems, el anin enolato as formado, se estabiliza por resonancia distribuyendo la carga negativa entre el carbono alfa y el oxgeno carbonilico6. El mecanismo implica dos etapas. La primer atapa (etapa lenta) consiste en la formacin del carbanion o ion enolato. En la segunda etapa el ion enolato reacciona rpidamente con el halgeno para dar la cetona alfa halogenada y un ion halogenuro.Comment by Danny Balanta: El mecanismo debe ir al lado de la explicacin! O al menos indicar cual mecanismo mirar!! (Ver mecanismo 2, por ejemplo).Esto evidencia falta de orden!!La cetona en medio bsico y suficiente cantidad de halgeno resulta trihalogenada. Si posteriormente se calienta la cetona trihalogenada en medio bsico, se produce el yodoformo y el acetato correspondiente como un precipitado de color amarillo.Por lo cual se observa en la prctica que las tres pruebas dieron positivas ya que los aldehdos y cetonas utilizados contenan en su estructura hidrgenos en alfa relativamente cidos que permitieron que la reaccin se llevara a cabo.Las sustancias que dan positivo en la prueba de yodoformo son la metilcetona (CH3COR), el acetaldehdo (CH3CHO), etanol (CH3CH2OH), y algunos alcoholes secundarios (CH3CHROH)que deben tener el R como un grupo alquilo o arilo, para que se pueda dar la reaccin donde se debe llegar como resultado a un precipitado. Ya que la prueba del yodoformo consta de hacer reaccionar una metil cetona como las presente en las sustancias mencionadas anteriormente y el haloformo e hidrxido de sodio que si dieran de forma positiva generaran un precipitado en forma de cristales amarillos que se denomina yodoformo (CHI3). A continuacin se muestra la reaccin del yodoformo.En la parte de la condensacin aldolica se observa que en condiciones bsicas, la condensacin se produce mediante la adicin nucleoflica del ion enolato, el cual es un nuclefilo fuerte a un grupo carbonilo respectivamente. La desprotonacion de la acetona por accin de la base da lugar al ion enolato, el ataque al benzaldehdo da lugar a la adicin al doble enlace correspondiente del carbono carbonilico formando el aldol, el cual es deshidratado formando un compuesto alfa-beta-insaturado [3]. La base ataca posteriormente y desprotona el grupo metilo de la cetona formada hacindolo de nuevo un ion enolato que ataca a una segunda mol de benzaldehdo y siguiendo el mismo proceso anterior con la primera mol forman el compuesto dibenzalacetona.Comment by Danny Balanta: El mecanismo debe ir al lado de la explicacin! O al menos indicar cual mecanismo mirar!! (Ver mecanismo 2, por ejemplo).Esto evidencia falta de orden!!Por lo cual en el laboratorio se observa que la reaccin que se obtuvo en el mtodo tiene un rendimiento elevado del 92.8% debido a que se pes antes de la recristalizacin que se tena que realizar por ende se puede esperar una alteracin en el porcentaje obtenido. Comment by Danny Balanta: Es probable que haya exceso de reactivos o haya humedad en el producto final!4. Conclusiones: 10/14Comment by Danny Balanta: Y sobre la reaccin de cannizaro, cond aldolica, 2,4 dnfh, bisulfito, no comentan? Los aldehdos y las cetonas contienen el grupo carbonilo lo cual poseen propiedades similares pero se puede observar experimentalmente que los aldehdos, los cuales contienen adems, un hidrogeno, mientras que las cetonas tiene dos grupos orgnicos esto afecta su reactividad frente algunos reactivos, por lo cual los aldehdos son ms propensos a oxidarse ms rpido y fcilmente en comparacin con las cetonas. Se concluy que la adicin nucleofilica es uno de los mecanismos ms importantes de reaccin en los aldehdos y cetonas ya que estos representan la gran mayora de reacciones importantes para la industria, que se dan mediante este proceso. -Factores que afectan la velocidad y los productos a obtener como lo son impedimentos estricos, as como la presencia de hidrgenos alfa en aldehdos y cetonas, esto afecta directamente la proporcin de productos a obtener, la velocidad y la viabilidad de reaccin.

5. Referencias: 3/5

[1] aldehdos y cetonas:http://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/quimica/Tema12.html Visto: 26/10/2014

[2] reaccin de aldehdos y cetonas con bisulfito http://es.slideshare.net/lfelix/reacciones-a-los-dobles-enlaces-carbono-oxgeno visto 28/10/2014

[3]Wade,L Quimica organica L.C Wade quinta edicin PEARSON EDUCACIN, S. A., MadrId, 2004 797 -810Comment by Danny Balanta: 3 y 4 son la misma referencia. No hay que duplicarla inmediatamente

[4] Wade,L Qumica orgnica L.C Wade quinta edicin PEARSON EDUCACIN, S. A., MadrId, 2004 793

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