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INDICE Pág.

2 0

UNIVERSIDAD I.

INTRODUCCIÓN

II.

OBJETIVOS

2

NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS 3

Universidad del Perú “Decana de América”

III. FUNDAMENTOS TEORICOS

1 1 IV.

3

LABORATORIO DE QUIMICA ORGÀNICA

MATERIALES FACULTAD:

PROFESOR:

Ingeniería Industrial

5

Q.F.Luis Miguel Félix Veliz

V.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

VI.

DISCUSIÓN RESULTADOS

INFORME:

Compuestos Carbonílicos

HORARIO:

Viernes 5-7

MESA:

4

6

9

INTEGRANTES: VII. CONCLUSIONES

9

HUAMANI VARGAS, Ronald Félix MARQUINA ZAMBRANO, Jeancarlo

VIII. CUESTIONARIO

LEONARDO CASTILLO, Francis Ernesto

9

CUYO ILLPA, José Fernando IX.

BIBLIOGRAFIA ADRIAZOLA

PACO, Diego Miguel

ANCHANTE MAYANDIA, Alonso TARAZONA INGA, José Mario

13

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I.

Química Orgánica

INTRODUCCIÓN La compartición de cuatro electrones entre dos átomos de carbono

constituye el doble enlace C= C. El carbono puede formar dobles enlaces con otros átomos, como los mostrados en los siguientes ejemplos: C= O Carbonilo

C= N Imino

C= S tiocarbonilo

El enlace más frecuente es el doble enlace carbono-oxigeno que constituye la unidad estructural conocida como grupo carbonilo. El grupo carbonilo es el grupo funcional más importante en la química orgánica. En los aldehídos el grupo carbonilo lleva un átomo de hidrógeno y uno de oxígeno. La estructura funcional es R-CHO en la que R puede ser alquilo o arilo. La estructura de las cetonas es R-CO-R. La reactividad de los aldehídos y cetonas debido al carácter no saturado del grupo carbonilo, da lugar a reacciones químicas comunes en ambos tipos de sustancias, tales como adición bisulfitica, condensación, polimerización y oxidación. La diferenciación química de estos compuestos se basa en la facilidad con que los aldehídos se oxidan a ácidos Carboxílicos y la estabilidad de la cetona frente a los mismos reactivos.

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II. OBJETIVOS 

Comprobar y deducir el comportamiento de los aldehídos y las cetonas

frente

a

la

fenilhidracina

o

su

derivado

2-4-

dinitrofenilhidracina. 

Aplicar pruebas sencillas que permitan distinguir si un compuesto carbonílico pertenece al grupo de los aldehídos o al grupo de las cetonas.

III. FUNDAMENTOS TEORICOS En la química orgánica, un grupo carbonilo es un grupo funcional que consiste en un átomo de carbono con un doble enlace a un átomo de oxígeno. La palabra carbonilo puede referirse también al monóxido de carbono como ligando en un complejo inorgánico u organometálico (níquel carbonilo); en este caso, el carbono tiene un doble enlace con el oxígeno. Un grupo carbonilo caracteriza los tipos siguientes de compuestos (CO quiere decir un grupo carbonilo):

 Aldehídos y cetonas se caracterizan por tener el grupo carbonilo



La fórmula general de los aldehídos es



La fórmula general de las cetonas es

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3.1. Propiedades físicas 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. 3.2. Síntesis 

Ozonólisis de alquenos.



Tratamiento con KMnO4 en caliente de alquenos. Este método sólo es válido para la preparación de cetonas.



Hidratación de alquinos.



Hidroboración-oxidación de alquinos.



Acilación de Friedel-Crafts del Benceno.



Oxidación de alcoholes.

3.3. Reacciones Las 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:

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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 ácido Cianhídrico

 Oxidación

 Reducción Hidruro

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Hidrogenación

Reducción de Clemmensen

Reacción de Wolff-Kishner

 Diferenciación química entre aldehídos y cetonas Se basa en la facilidad con que los aldehídos se oxidan a ácidos carboxílicos frente a ciertos reactivos y en la estabilidad de la cetona frente a los mismos como por Ej. Con el reactivo de Tollens, con el reactivo de Fehling, en los que se producen reducciones de los aldehídos dando lugar a la formación de la plata metálica y óxido cúprico respectivamente. Una reacción que nos permiten separa un aldehído o una cetona de una mezcla de compuestos orgánicos es haciéndola reaccionar con bisulfito de sodio, por este medio se obtiene compuestos de adición bisulfitica que son sólidos cristalinos.

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Loa aldehídos y cetonas tienen olor y sabor característico y a ello se debe junto con los ácidos grasos volátiles, el sabor de alimentos añejos y rancios.

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3.4. Reactividad Los grupos carbonilos pueden ser reducidos por los reactivos hidruros como NaBH4 y LiAlH4, y por los reactivos organometálicos como los reactivos organolitios y los reactivos de Grignard. Las otras reacciones importantes de .este grupo incluyen: 

Reducción Wolff-Kishner



Reducción de Clemmensen



Conversión en thioacetales



Hidratación a los hemiacetales y a los hemiketales, y luego a los acetales y a los ketales



Reacción con el amoníaco y con las aminas primarias, produciendo iminas



Reacción con los hidroxilaminas, produciendo oximas



Reacción con el anión cianuro, produciendo cianhidrinas



Oxidación con las oxaziridinas, produciendo α-hidroxicetonas (o αhidroxialdehídos).



Reacción con el reactivo de Tebbe o con un reactivo de Wittig, produciendo alquenos.



Reacción de Perkin



Reacción de Tischenko



La condensación aldólica, produciendo compuestos βhidroxicarbonilos. y luego compuestos carbonilos α,β-insaturados.



La Reacción de Cannizzaro, produciendo alcoholes y ácidos carboxílicos

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3.5. Nomenclatura  Aldehídos El sistema de nomenclatura corriente consiste en emplear el nombre del alcano correspondiente terminado en -al. Cuando el grupo CHO es sustituyente se utiliza el prefijo formil-. Tambien se utiliza el prefijo formil- cuando hay tres o mas funciones aldehidos sobre el mismo compuesto.

  Cetonas Para nombrar las cetonas tenemos dos alternativas: 1. El nombre del hidrocarburo del que procede terminado en ona .Como sustituyente debe emplearse el prefijo oxo-. 2. Citar los dos radicales que están unidos al grupo carbonilo por orden alfabético y a continuación la palabra cetona.

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IV. MATERIALES Y REACTIVOS -

Materiales  Beakers  Tubos de ensayo

-

Reactivos  Benzaldehído  2,4_Dinitrofenilhidracina  Ciclohexanona  NaOH al 10%  Acetaldehído  Reactivo de Tollens  Reactivo de Shiff  Reactivo de Fehling(A-B)  AgNO3

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V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL  Reacción con 2,4_Dinitrofenilhidracina. -

En un tubo de ensayo colocamos la solución de Benzaldehído (0,5 mL aprox.) y luego adicionamos 2,4_dinitrofenilhidracina en gotas pausadamente,

notaremos

que

se

forman

cristales

de

2,4_dinitrofenilhidrazona del benzaldehído en el fondo, y agua bajo la siguiente reacción:

Benzaldehído + 2,4_dinitrofenilhidracina

2,4_dinitrofenilhidrazona del benzaldehído

 Reacción de Schiff.(p-rosanilida + bisulfito de sodio) El reactivo de Schiff, de un color fucsia intenso, es llamado prosanilida cuando está decolorado es por la presencia del bisulfito de sodio. Sus reacciones con los compuestos carbonílicos: R-CHO --> regenera su color. R-CO-R --> no reacciona. -

Disponemos de 2 tubos de ensayo e introducimos Acetaldehído y Ciclohexanona; luego añadimos el reactivo: 

Tubo #1 (Acetaldehído) -> notamos que en este caso el color fucsia del reactivo se regenera.

 Tubo #2 (Ciclohexanona) -> el color no se regenera.

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 Reacción de Tollens. El reactivo de Tollens es preparado al momento para evitar que se deteriore, en un tubo de ensayo agregamos 1mL de Nitrato de plata (AgNO3) y una gota de NaOH(10%) notaremos que se forma un precipitado de color oscuro, este tiene que ser diluido con exceso de hidróxido de amoniaco, cuando la solución se torna totalmente transparente tendremos el reactivo de Tollens. Luego agregamos este reactivo a cada tubo de ensayo: -

Tubo #1(Acetaldehído 1mL) -> en este se forma un espejo de plata (izquierda) como vemos en la figura, comprobando la reactividad del aldehído.

-

Tubo #2 (Ciclohexanona 1mL) -> la cetona no reacciona (derecha).

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 Reacción de Fehling. Se prepara el reactivo en un tubo de ensayo mezclando partes iguales de Fehling A (CuSO4) y Fehling B (Tartrato de sodio + potasio + NaOH) y luego dividimos esto en 2 tubos de ensayo en partes equivalentes, agregamos los compuestos a experimentar: -

Tubo #1 ( agregamos gotas de Acetaldehído) derecha

-

Tubo #2 (agregar gotas de Ciclohexanona) izquierda

 A simple vista parece que no existe reacción alguna, luego llevamos los tubos a baño maría y notamos que la tonalidad del

Tubo

precipitado

1

cambio

rojizo,

y

pero

notamos el

Tubo

un 2

mantiene su color lo cual indica que la Cetona no reacciona.

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VI. DISCUSION DE RESULTADOS  Podemos comprender ahora que aunque los compuestos carbonílicos poseen una característica física muy parecida, se pueden diferencia con las distintas reacciones que existes, ya que el Aldehído es más reactivo que la Cetona. VII.

CUESTIONARIO

1. Realice las ecuaciones químicas de cada una de las reacciones realizadas.

𝑹. 𝑻𝒐𝒍𝒍𝒆𝒏𝒔: 𝐴𝑔𝑁𝑂3 + 𝑁𝑎𝑂𝐻 + 𝑁𝐻 𝑦 𝑂𝐻 ∆

𝑅 − 𝐶𝐻𝑂 + 𝐴𝑔 (𝑁𝐻)3 + 𝑂𝐻 − → 𝑅 − 𝐶𝑂𝑂𝐻 + 𝐴𝑔0 Pp Negro Espejo de Plata

𝑹. 𝑭𝒆𝒉𝒍𝒊𝒏𝒈: "A" + "𝐵" ∆

𝑅 − 𝐶𝐻𝑂 + 𝐶𝑢+2 + 𝑂𝐻 − → 𝑅 − 𝐶𝑂𝑂𝐻 + 𝑪𝒖𝟐 𝑶

𝐴𝑔𝑁𝑂3 + 𝑁𝑎𝑂𝐻 + 𝑁𝐻 𝑦 𝑂𝐻 ∆

𝑅 − 𝐶𝐻𝑂 + 𝐴𝑔 (𝑁𝐻)3 + 𝑂𝐻 − → 𝑅 − 𝐶𝑂𝑂𝐻 + 𝐴𝑔0

𝑹. 𝒄𝒐𝒏 𝒍𝒂 𝟐, 𝟒 𝒅𝒊𝒏𝒊𝒕𝒓𝒐 𝒇𝒆𝒏𝒊𝒍𝒉𝒊𝒅𝒓𝒂𝒄𝒊𝒏𝒂 𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻𝑂 + 𝑁𝐻2 − 𝑁𝐻 −

NO2 NO2

∆

𝑅 − 𝐶𝐻𝑂 + 𝑁𝐻3 → 𝑅 − 𝐻𝐶 = 𝑁𝐻 + 𝐻2 𝑂

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R. de Schiff

∆

+𝑪𝑯𝟑 − 𝑪𝑯𝑶 → 𝑹𝒆𝒈𝒆𝒏𝒆𝒓𝒂 𝒆𝒍 𝒄𝒐𝒍𝒐𝒓

2. Mencione algunos aldehídos y cetonas que formen polímeros y tengan importancia Unos de los aldehídos que mayor aplicación industrial tiene es el metanal o aldehído fórmico que se utiliza fundamentalmente para la obtención de resinas fenólicas y en la elaboración de explosivos (pentaeritrol y el tetranitrato de pentaeritrol, TNPE) así como en la elaboración de resinas alquídicas y poliuretano expandido. También se utiliza en la elaboración de uno de los llamados plásticos técnicos que se utilizan fundamentalmente en la sustitución de piezas metálicas en automóviles, maquinaria, fontaneria así como para cubiertas resistentes a los choques en la manufactura de aparatos eléctricos. Estos plásticos reciben el nombre de POM (polioximetileno)

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Otras polimerizaciones dan lugar a la obtención de plásticos, resinas y barnices que se utilizan para la protección de objetos así como en la elaboración de pinturas. La formica que se utiliza como panel de revestimiento es un polímero del metanal. El acetaldehído (etanal) se utiliza como materia prima para la obtención de ácido acético y anhídrido acético y para la elaboración de disolventes. El benzaldehído se utiliza como intermedio en elaboraciones industriales de colorantes, medicamentos y perfumes. 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 metiletil 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. Muchos aldehídos y cetonas forman parte de los aromas naturales de flores y frutas, por lo cual se emplean en la perfumería para la elaboración de aromas como es el caso del benzaldehído (olor de almendras amargas), el aldehído anísico (esencia de anís), la vainillina, el piperonal (esencia de sasafrás), el aldehído cinámico (esencia de canela). De origen animal tenemos la muscona y la civetona que son utilizados como fijadores porque evitan la evaporación de los aromas además de potenciarlos, por lo cual se utilizan en la industria de la perfumería.

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3. Cuál es la importancia de la reacción con la 2,4 dinitrofenilhidracina y realice su ecuación química completa. La 2,4-dinitrofenilhidracina puede usarse para detectar cualitativamente los grupos carbonilo de cetonas y aldehídos. El resultado es positivo cuando hay un precipitado rojo o amarillo (dinitrofenilhidrazona): RR'C=O + C6H3(NO2)2NHNH2 → C6H3(NO2)2NHNCRR' + H2O Esta reacción puede describirse como una reacción de condensación: se unen dos moléculas y pierden agua. También es llamada reacción de adición-eliminación: una adición nucleofílica del grupo -NH2 al grupo carbonilo C=O, seguida de la remoción de una molécula de H2O. A continuación se muestra el mecanismo de reacción entre la 2,4-DNFH y un aldehído o cetona:[2]

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Los cristales de las distintas hidrazonas tienen puntos de fusión y ebullición característicos. Gracias a ello la 2,4-DNFH puede usarse para distinguir entre diversos compuestos con grupos carbonilos. Este método es particularmente importante porque las determinaciones de punto de fusión requieren tan sólo instrumental de bajo costo. .

VIII.

BIBLIOGRAFIA

1. CENTRO PREUNIVERSITARIO UNMSM. Química. Centro de producción de la editorial de la UNMSM. Lima, Perú 2003. 2. DOMINGUEZ, Xorge. Experimentos en Química Orgánica. Cuarta edición 987.Editorial: Limusa. Pág. 82 – 87. 3. RAYMOND CHANG. Química. Séptima edición. Editorial MC Graw Hill. México, 2002. 4. CUGUA M. Experimentos de Química Orgánica, Lima –

Perú, 1980.

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