9.Aldehídos y cetonas Aldehídos y cetonas conocidos Características estructurales Nomenclatura De acuerdo a la IUPAC la terminación usada para nombrar aldehídos alifáticos es “al” Algunos de ellos conservan sus nombres comunes Cuando la función aldehído está unido a un anillo, el nombre tiene como sufijo “carbaldehído” Las cetonas alifáticas se nombran sustituyendo la terminación “o” del alcano correspondiente por “ona”. La cadena se numera iniciando por el extremo más próximo al grupo carbonilo Una manera aceptada de nombrar las cetonas es mencionando los grupos enlazados al carbonilo y luego añadiendo la palabra “cetona” Metanoil Cuando se requiere nombrar estos Etanoil o acetil Fragmentos se hace de la forma que se muestra Acil Propiedades físicas El grupo carbonilo es polar. Solvatación de acetona en agua . Abajo se comparan los puntos de ebullición de una serie de compuestos de peso molecular similar. sin embargo no forma puentes de hidrógeno en muestras puras de aldehídos y cetonas. . sobre todo Olor a jazmín el enantiómero (R) Olor a violetas .Aldehídos de origen natural Aldehídos y cetonas en perfumería Olor a rosas. Obtención de aldehídos Mediante la oxidación de alcoholes primarios (COCl)2 :Cloruro de oxalilo PCC: clorocromato de piridinio Ejemplos . y reaccionan con el ozono generado a partir de oxígeno. Ozonólisis de alquenos Esta reacción es importante en lo que concierne a contaminación de aire. etc. fábricas. Algunos alquenos son producidos por motores de autos. La reacción se cataliza en presencia de óxidos de nitrógeno y luz solar. . Reducción de derivados de ácidos carboxílicos . . Aldehídos de importancia comercial Formaldehído: se obtiene de la oxidación del metanol Se emplea en síntesis orgánica y para embal- samar. Por su alta toxicidad. sin embargo funciona bien para soluciones diluídas (1500 ppm). se oxida a ácido fórmico . la degradación biológica no puede hacerse a partir de formaldehído puro. Obtención de cetonas Ozonólisis de alquenos Oxidación de alcoholes secundarios Cetonas de importancia industrial La acetona se produce a partir de la oxidación de alcohol isopro- pílico Son empleadas como disolventes en las industrias . sin embargo debido a que los ácidos orgánicos producidos sirven de alimento. Los aldehídos se oxidan a los ácidos correspondientes Las cetonas son menos susceptibles a oxidarse. Se obtienen como productos ácidos orgánicos Para el caso de la acetona se obtiene CO2 y Ácido acético La oxidación de aldehídos y cetonas mediante microorganismos es viable. estos se degradan hasta CO2 . Las reacciones características de aldehídos y cetonas son las adiciones nucleofílicas . Cuando el nucleófilo es fuerte Cuando un catalizador ácido está en el medio y el nucleófilo es débil . Reactividad de aldehídos vs cetonas En general los aldehídos son más reactivos que las cetonas y eso se explica en función de aspectos estéricos y electrónicos Sustituyentes electroatractores incrementan la reactividad . Adición de alcoholes: hemiacetales y acetales Los hemiacetales abiertos son inestables y generalmente no pueden aislarse. a diferencia de los hemiacetales cíclicos de 5 o 6 miembros . o azúcar de mesa tiene dos funciones de tipo acetal .Los azúcares más sencillos existen en forma de hemiacetales Acetales La sucrosa. Acidos carboxílicos .10. Grupo carboxilo Los ácidos carboxílicos representan el mayor estado de oxidación que un compuesto orgánico puede tener. La oxidación posterior resulta en CO2 y agua . La mayoría de las sales de los ácidos grasos son solubles en agua por lo que son el principal componente de los jabones. Al carbono carbonílico se le asigna el número 1. .Nomenclatura La terminación “o” del alcano se sustituye por “oico”. Los contraiones más comunes son sodio y potasio. Nombres comunes de algunos ácidos carboxílicos: Metanoico: fórmico Etanoico: acético Butanoico: butírico Pentanoico: valérico Sales carboxilato Para nombrarlas se cambia la terminación por “ato”. . Lo residuos de la industria de lácteos deben tratarse con cuidado para evitar la formación de ácido butírico. por eso se les conoce como ácidos grasos. el resto son sólidos grasos. Los cinco primeros ácidos (del fórmico al valérico) son muy solubles en agua. mientras que el resto tienen olores caracterís- ticos.Acidez: El pKa es de 4-5. Los tres primeros tienen olores fuertes y penetrantes. grasas y ceras. Forman sales con NaOH y bicarbonato de sodio Efecto de grupos electroatractores en la acidez Los ácidos saturados monocarboxílicos están presentes en aceites. Los primeros 9 ácidos son líquidos. con los subsecuentes problemas de olor. al igual que los insaturados. Ácidos dicarboxílicos: conocidos como alcanodioicos Los más relevantes son los que tienen la función dicarboxílica en los extremos. linoleico y linolénico son constituyentes de los glicéridos (ésteres de glicerol) presentes en la mayoría de las grasas y aceites. sin embargo esto depende de su solubilidad en agua. Los ácidos orgánicos sirven de alimento a los microorganismos.Ácidos monocarboxílicos insaturados de interés Ácido acrílico: ( CH2=CHCOOH ) Se emplea ampliamente debido a la facilidad con que se polimeriza para formar plásticos de interés comercial Los ácidos oleico. los ácidos de cadena larga se aglutinan formando natas en la superficie. Es por eso que en digestores de aguas residuales. los cuales los degradan a CO2 y agua. Los ácidos insaturados se degradan más fácilmente. La mayoría de ellos tiene nombres comunes como puede verse en la siguiente tabla: . El ácido oleico es un aceite esencial en la dieta de humanos y animales. Metabolitos clave en la ruta del ácido cítrico Empleado en la síntesis del nylon Empleados en la síntesis del poliéster . Hidroxiácidos Contienen un grupo OH además del COOH. Láctico es la que´producen los seres vivos . Algunos de ellos tienen nombres Comunes. por lo que se encuentra en los residuos de la industria de lácteos. La forma levógira del ác. por ejemplo: El ácido láctico se produce durante la fermentación de la leche. naranja y limas. por lo que se encuentra en desechos de industrias que pro- cesen estas frutas . dos de ellos se encuentran muy comunmente en la industria alimentaria Se encuentra en las frutas. principalmente en las uvas por lo que es un constituyente de los residuos de la industria de los vinos Es un componente importante de las frutas cítricas: limón. Ácidos hidroxipolicarboxílicos Existen varios en la naturalesza. A diferencia de los ácidos de cadena pequeña. Por eso pueden encontrarse como desechos en este tipo de industria . los ésteres derivados de ellos tienen olores agradables. por lo que se emplean en la manufactura de olores artificiales. con la terminación “ilo” Los éteres tienen puntos de ebullición menores a los de los correspondientes ácidos. Ésteres Síntesis de éteres Para nombrar a los ésteres se menciona el nombre del ácido con la terminación “ato” u “oato y luego el nombre del alcohol del cual procede. Triacilgliceroles La mayoría de los ácidos grasos de origen biológico se encuentran como ésteres del glicerol. Enzimas derivadas de diversos organismos tienen la facultad de hidrolizar ésteres a los correspondientes ácido y alcohol. los cuales son los aceites de las plantas y las grasas de los animales. Cuando son líquidos se les llama aceites y cuando son sólidos. La mayoría de los ácidos grasos son lineales y tienen un número par de car- bonos. grasas La hidrólisis de los triacilglice- roles produce ácidos grasos y glicerol. es decir como triacilgliceroles. A su vez estos sirven como alimento a diversos microorganismos los cuales los degradan a CO2 y agua. Generalmente los grupos R son diferentes . Saponificación Hidrólisis alcalina Dispersión de un material hidrofóbico mediante jabón. . Estructuras típicas de detergentes sintéticos Las cadenas alquílicas ramificadas son difíciles de degradar . Anhídridos carboxílicos Se nombran sustituyendo la palabra “ácido” del ácido carboxílico correspondiente por “anhídrido” Cloruros de ácido Se nombran anteponiendo la palabra “cloruro”. y sustituyendo la terminación “ico” por “ilo” . Amidas Se nombran sustituyendo la terminación “ico” u “oico” por “amida” Los sustituyentes en el nitrógeno se nombran anteponiendo una letra “N” por cada uno de ellos Reactividad sobre el grupo carbonilo: . 11. Aminas . . Compuesto presente en el veneno de un sapo colombiano (causa parálisis y eventualmente la muerte) Neurotransmisor Neurotoxina paralizante presente en la curara (planta amazónica). empleada por los aborígenes para cazar y protegerse. En la nomenclatura sistemática. se nombran como alquilaminas. secundarias y terciarias. Aminas primarias Aminas secundarias Comunmente se nombran de manera análoga a las minas primarias. En la nomen- clatura sistemática. luego la cadena más larga con la terminación amina .Nomenclatura De forma común. se nombra la cadena más corta precedida de la letra N. Las aminas se dividen en primarias. se nombra el sufijo amina después del nombre de la cadena o ciclo (nombre en azul). Aminas terciarias Se nombran de forma análoga a las secundarias El grupo –NH2 se nombra amino cuando está como sustituyente Arilaminas Nombres comunes . la posición 1 se otorga al que tenga mayor peso atómico. En caso de que haya otro heteroátomo en el anillo. Los prefijos aza. este adquiere la posición 1. diaza y triaza se emplean para indicar el número de átomos de carbono que han sido sustituídos por nitrógeno en un ciclo. Si hay un átomo de N en el anillo. . El resto del ciclo se numera ´de manera que se obtenga la combinación más baja. Aminas heterocíclicas Todas las aminas heterocíclicas importantes tienen nombres comunes. Las terciarias sólo con el agua. Propiedades físicas Las aminas son moderadamente polares. Las primarias y las secundarias forman puentes de hidrógeno entre sí y con el agua. pero mayores a los alcanos análogos. Tienen puntos de ebullición menores a los alcoholes de peso molecular similar. Las terciarias tienen puntos de ebullición menor que las primarias y secundarias . las aminas tienen una geometría tetraédrica.Estructura de las aminas Si consideramos el par de electrones. si no diríamos que tienen forma de pirámide plana A diferencia del átomo de carbono. las aminas se interconvierten. lo que ocasiona la intercon- versión de la configuración Las sales cuaternarias de amonio si se pueden resolver . Sales de aminio y sales cuaternarias de amonio Cuando las aminas primarias. se producen sales de aminio. El rasgo característico es que el nitrógeno tiene al menos un hidrógeno enlazado y carga positiva Cuando el nitrógeno con carga positiva no tiene un hidrógeno enlazado directamente se denomina sal cuaternaria de amonio . secundarias y terciarias reaccionan con algún ácido. son bases tan fuertes como NaOH o KOH Si estos compuestos reaccionan con ácidos. forman haluros cuaternarios de amonio Solubilidad de aminas en soluciones ácidas Las aminas primarias. sin embargo los hidróxidos de las sales cuaternarias de amonio. secundarias y terciarias no solubles en agua pueden solubilizarse al tratarse con soluciones ácidas y formar las sales correspondientes Esto puede aprovecharse para remover aminas de mezclas o compuestos no básicos . estas no pueden actuar como bases. Debido a que los haluros cuaternarios de amonio no tiene su par libre de electrones disponible. se puede recurrir a tablas de pKa y revisar la acidez del correspondiente ácido conjugado. menor basicidad Las anilinas son menos básicas que las aminas con sustituyentes alifáticos .Basicidad de las aminas Las aminas son bases débiles. pero mucho menos que los Iones –OH y alcóxidos Para determinar la basicidad de una amina. A menor valor de pKa. Más fuertes que el agua. Reacciones de aminas con ácido nitroso El ácido nitroso (HO-N=O) es un ácido débil e inestable. Siempre se prepara in situ. secundaria. Los productos que se forman dependen de si la amina es primaria. Generalmente a partir de nitrito de sodio (NaNO2) y una solución de ácido fuerte El ácido nitroso reacciona con toda clase de amina. Reacciones con aminas primarias De poco interés sintético por la mezcla de productos que genera . terciaria y de si son alifáticas o aromáticas. Reacciones con arilaminas primarias Las sales de arendiazonio son más estables que sus análogas alifáticas primarias. Esta reacción es de interés sintético porque el grupo azo se puede remplazar por otros grupos Mecanismo de la reacción de diazotización . Con el calor del cocimiento. para evitar el crecimiento del Clostridium botulinum y para evitar que las carnes rojas se oscurezcan. por ejemplo embutidos. Reacciones de aminas secundarias Producen N-nitrosoaminas . El humo del cigarro contiene N-nitrosodimetilamina. Los nitritos se agregan a una gran variedad de carnes. los nitritos reaccionan con las aminas que siempre están presentes en la carne y forman N-nitrosoaminas.Las N-nitrosoaminas son compuestos cancerígenos que se producen al cocinar carnes que han sido curadas con nitritos. que aunque son relativamente estables.Reacciones de aminas terciarias Producen compuestos N-nitrosoamonio. Se descomponen a aldehídos y cetonas en un medio ácido y calor Utilidad de las sales de diazonio en síntesis . Reacciones de acoplamiento con sales de arendiazonio Los iones arendiazonio reaccionan con otros compuestos aromáticos que poseean grupos electrodonadores como –OH o amino terciarios Compuestos con colores intensos . los fármacos tipo Sulfa son sintetizados a partir de anilinas . La presencia del grupo –SO3 – Na+ le confiere solubilidad en agua al compuesto. De esta forma es más fácil emplearlo para teñir fibras Por otra parte. Haluros de alquilo .12. Los haluros de alquilo tienen un átomo de halógeno enlazado a un átomo de carbono con hibridación sp3 Clasificación . CH2=CHCl por lo que puede encontrarse en el aire como contaminante. Muchos de ellos son dañinos para la salud y para el medio ambiente. Es volátil. pero son miscibles entre ellos y en la mayoría de los compuestos orgánicos. CH3Cl Estos compuestos fueron usados como refrigerantes en el pasado CH3CH2Cl Se emplea para fabricar cloruro de polivinilo (PVC). Debido al amplio espectro que tienen algunos de ellos como disolventes. La química de los haluros de alquenilo (vinilo) y arilo es muy diferente a la de los haluros de alquilo Propiedades fisicoquímicas de los haluros de alquilo Los haluros de alquilo son inmiscibles en agua. además es carciogénico . se emplean ampliamente en síntesis. Debido a que cloroformo la materia orgánica reacciona con el cloro. Se ha empleado como disolvente de aceites y grasas. . verduras y pro- ductos elaborados a partir de granos. potencial. En 1980 se encontró como contaminante en frutas. así como CH2Cl2 en el proceso de descafeinado del café y en la manufac- diclorometano tura de productos de poliuretano. Compuestos polihalogenados Estos compuestos se emplean como disolventes. Es más denso que el agua y muy volátil. No es flamable. Tiene muchos usos industriales y también se ha usado como pesticida en áreas agrícolas. 1. Es un con- CHCl3 taminante frecuente en las aguas cloradas. De 1847 a 1920 fue empleado como anestésico. Es carcinogénico.2-dibromoetano Es un contaminante en aguas Se ha empleado como disolvente industrial. sin embargo causan estragos importantes al ambiente. Se ha empleado en algunos extinguidores de fuego y CCl4 como disolvente. se puede encontrar en mantos friáticos 1. Es tóxico por lo que requiere un Tetracloruro de manejo cuidadoso. sin embargo ahora se sabe que juegan un papel crucial en la destrucción de la capa de ozono.2-dibromo-3-cloropropano Los compuestos clorofluorocarbonados más ampliamente utilizados tienen uno o dos carbonos y contienen cloro y flúor. no flamabilidad y no toxicidad. Actualmente su uso está prohibido en todo el planeta. Algunos de ellos son los siguientes: CCl3F. . ´Br-CH2-CHBr-CH2Cl Se ha empleado como pesticida. En presencia de hierro y oxígeno carbono genera fosgeno (COCl2). CCl2F2. un gas muy tóxico. también son llamados freones. CCl2FCClF2. Durante mucho tiempo se utilizaron como disolventes. refrigerantes y en la fabricación de aerosoles debido a su estabilidad. Reacciones que tienen lugar en la estratósfera M es alguna otra partícula que puede absorber radiación Este ciclo se repite una y otra vez. se transforma en calor. produce cáncer de piel. Un pequeño incremento en la cantidad de energía UV de alta energía. Gracias a ello la radiación UV. Vista de la Antártida Reacciones involucradas en la destrucción de la capa de ozono por el uso de los CFC´s . letal para la vida en el planeta.