COMPUESTOS CARBONILICOS, ALDEHÍDOS Y CETONAS

Los aldehídos se caracterizan por el grupo CHO, son sustancias que reaccionan fácilmente por la presencia del doble enlace carbonidro. su oxidación produce ácidos y su reducción alcoholes tiene gran importancia en la industria de la perfumería y constituye en la industria de la química en el punto de partida para la fabricación de recina. Los aldehídos difundidos en el reino vegetal son agentes de la síntesis orgánica.  

Las cetonas poseen propiedades semejantes a los de los aldehídos. son difíciles de oxidar y se encuentran en la naturaleza en presencia vegetales. CO  C=O.

PROPIEDADES FÍSICAS 

Los aldehídos y  las cetonas presentan momentos bipolares apreciables, esto implica la existencia de asociaciones intermoleculares las cuales hacen que sus puntos de ebullición y función  se han intermedios entre los hidrocarburos y los alcoholes de peso molecular análogos. solo los dos primeros términos de la serie de aldehídos son gaseosos en condiciones ambientales, siendo los siguientes hasta el 3 carbono y los de hay en adelante son sólidos.

Los componentes carbonilicos de hasta de 3 átomos de carbono son solubles en agua, en todas las proporciones; ademas de esto todos los términos de la serie de aldehídos y cetonas son solubles en solventes orgánicos.

PROPIEDADES QUÍMICAS

OXIDACIÓN: Una de las diferentes e importantes entre aldehídos y cetonas es su facilidad de oxidación.Los aldehídos se oxidan hasta ácidos, las cetonas solo experimentan oxidación con oxidantes fuertes y en condiciones excepcionales, por ejemplo:

                                   O                                                     O

• CH3 - CH2 - C      +   [O]  _____   CH3 - CH2 - C       ÁCIDO PROPANOICO

                                   H                                                     OH

REDUCCIÓN O HIDROGENACIÓN CATALICA: Los aldehídos y las cetonas experimentan adicción directa sobre lo doble ligadura PIG del grupo carbonido con formación de alcoholes primarios y secundarios respectivamente, utilizando catalizadores adecuados como platino, paladio o níquel, por ejemplo.

                                             O

• CH3 - CH2 - CH2 - C     +   H2   ____   CH3 - CH2 - CH2 - CH2OH         BUTANOL

                                              H

• CH3 - C - CH3    +  H2    _____  CH3 - CH - CH3        2- PROPANOL

                     O                                                   OH

OXIDACIÓN DE ALCOHOLES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS: Los alcoholes primarios por oxidación generan aldehídos, mientras que los alcoholes secundarios generan cetonas, por ejemplo.

                     PROPANOL                                                     O

• CH3 - CH2 - CH2OH  +  [O]  ____   CH3 - CH2 - C        +   H2O  PROPANAL + AGUA

                             3-PENTANOL                                          H

• CH3 - CH2 - CH - CH2 - CH3    +  [O]   ____  CH3 - CH2 - C - CH2 - CH3  + H2O 

                                OH                                                                      O   3-PENTANONA + AGUA

REDUCCIÓN DE HALUROS DE ASILO: Los haluros de asilo se reducen con hidrógeno en presencia de paladio y sulfato de bario para producir aldehídos, por ejemplo.

                                       O                                                       O

• CH3 - (CH2)4 - C        + H2   ____  CH3 - (CH2)4 - C      + HBr   HEXANAL + ÁCIDO 

                                       Br                                                       H                             BROMIHIDRICO

BROMURO DE HEXANOILO

ALCOHOLES,FENOLES Y ÉTERES

Tanto los alcoholes como los fenoles y los éteres son compuestos que poseen un enlace sencillo C-O. Los alcoholes son compuestos alinfaticos que presenta 1 o mas grupos funcionales hidroxilos. Los fenoles son compuestos aromáticos que contienen uno o mas grupos hidroxilos unidos a un núcleo aromático y los éteres se caracterizan por presentar un oxigeno unido a dos átomos de carbono.

Estos compuestos pueden considerarse como producto de sustitución de agua. Los alcoholes y fenoles son derivados mono sustituidos mientras los éteres son derivados desistituidos.

ALCOHOLES Y FENOLES 

SU ESTRUCTURA Y CLASIFICACIÓN: Un alcohol en un hidrocarburo linfático uno o varios hidrógenos en carbonos diferentes por grupos hidroxilos la estructura de los alcoholes esta relacionada con el agua y hidrocarburos R-OH.

Los alcoholes se clasifican de acuerdo con el numero de hidroxilos insertos en la molécula en  mono, di, tri, polidrixilicos.

• CH3 - CH2OH  ______  etanol monodrixilico 
• CH2 - CH2   ______   dihodrixilo glicol 

           OH     OH                    2,2-etanoldiol

• CH2 - CH2 - CH2   ______   gliserol 

          OH      OH     OH                   1,2,3-propanitiol

Los alcoholes monodrixilicos se clasifica de acuerdo con la con la clase de carbono al cual se encuentra unido el grupo OH en primarios, secundarios y terciarios.

• CH3 - CH2OH  ____  alcohol etílico - primario 

• CH3 - CH2 - CH3  ____  alcohol isopropilico - secundario

                      OH                        2,2 - propanol

•             CH3     

          CH3 -  CH - CH3   _____    alcohol terbutilico  -  terciario

                      OH                            2-propanol-2-metil

  

NOMENCLATURA

Según el sistema de IUPA los alcoholes se nombran de acuerdo con las normas estudiadas en capítulos anteriores.

1. La cadena principal sera la mas larga y unida al grupo hidroxilo. el compuesto se considera derivados de ella se usa el sufijo OL anteponiéndole la raíz.
2. se enumera la cadena de tal manera que el numero mas bajo corresponda al carbono hidroxilo.
3. cuando es indispensable la ubicación OH se especifican mediante el N1 del carbono al que se encuentra unida en grupo en casos OH se indica teniendo en cuenta los prefijos con respectiva posiciones.
4. en ocasiones la molécula presenta ademas del grupo OH otras funciones como los aldehídos, setonas y ácidos en este caso el grupo hidroxilo se considera sustituyente.
5. en la nomenclatura común se utiliza el sufijo ILICO en vez del OL, anteponiéndole AL palabra alcohol.

EJEMPLOS:

• CH3 - CH2 - CH2OH  ___   2-metil propanol 

                     OH

•                      CH3

          CH3 - CH  -   C   - CH3  ___  2,3-di-metil butanol  

                    CH3    OH

• CH3 - CH2 - CH2 - CH2OH   ____ alcohol butilico   ----   butanol

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ALCOHOLES 

Los alcoholes monodroxilicos hasta 9 carbonos son líquidos a temperatura ambiente; las siguientes son sólidos lo mismo que los alcoholes terciarios dado que el oxigeno es un elemento mas electronegativo que C-H, los alcoholes son moléculas polares.

los primeros 3 alcoholes, monodroxilicos y gran parte polidroxilicos son solubles en agua. 

PROPIEDADES QUÍMICAS

OXIDACIÓN: en presencia de KMnO4 permanganato de potasio o dicromato de potasio en medio ácido los alcoholes primarios y secundarios se oscilan finalmente generando aldehídos y setonas respectivamente, por ejemplo:                              ALDEHÍDO                   O

• CH3-CH2-CH2OH + [O]  ______  CH3-CH2-C          + H2O     -----  propanal + agua 

                                                                                        H

•          OH            SETONA                               O

          CH3-CH-CH2-CH2-CH3 + [O]  _____ CH3-C-CH2-CH2-CH3  +  H2O  -- 2-pentanona + agua

ESTIRIFICACION: Los alcoholes primarios y secundarios reaccionan con ácidos orgánicos o inorgánicos en presencia de un ácido fuerte para dar esteres y agua, la reacción es rebercible y el proceso se denomina esterificacion, la terminación de los esteres es ATO, por ejemplo:

                               O            etanol                                           O

• CH3-CH2-C       + CH3-CH2OH   _____ CH3-CH2-C                         + H2O propanoato de etil 

                               OH                                                             O-CH2-CH3

DESIDROGENACION: Los alcoholes primarios y secundarios por calentamiento a 500°C en presencia de cobre metálico sufre la perdida de una molécula de hidrógeno para formar un aldehído o setona, por ejemplo:   

                         BUTANOL                                                       O

•  CH3 - (CH2)2 - CH2OH   ______    CH3 - (CH2)2 - C            +   H2O

                                                                      BUTANONA       H

          ÁCIDO METANOICO + PROPANOL                         O

• H - COOH  +  CH3 - CH2 - CH2OH  ______     H - C              +  H2O     

                                                                                                 O - CH2 - CH2 - CH3 

                                                                                          METANOATO DE PROPIL 

ACIDEZ Y FORMACIÓN DE SALES: Al ser el oxigeno mas electronegativo que el hidrógeno este ultimo a de ser débilmente ácido por lo cual reaccionan en frió con metales muy activos, con liberación de oxigeno y produciendo la sal del alcohol o del alcoxido, por ejemplo. 

           ETANOL + POTASIO 

•  2CH3 - CH2OH  +   2K   ____  2CH3 - CH2OK  +  H2

                                                                 ET-OXIDO DE POTASIO 

REACCIÓN CON HALOACIDOS: Las reacciones de mayor importancia son las de sustitución de grupo hidróxido por halogenos debido a la ruptura del enlace carbono oxigeno del alcohol. Este tipo de sustitución se logra utilizando diferentes reactivos, viendo los mas importantes los halogenuros del hidrógeno o hidracidos halogenados, por ejemplo.

          PROPANOL + ÁCIDO BROMIHIDRICO 

• CH3 - CH2 - CH2OH   +   HBr  ____   CH3 - CH2 - CH2Br    +    H2O

                                                                         BROMO PROPANO  +  AGUA

FENOLES

De uno o varios hidrógenos por grupos hidróxidos; este grupo se une directamente al anillo aromático por lo cual se puede diferenciar de los alcoholes.

3 - naftol

2 - hidroxitolueno 

para-di-hidroxibenceno 

ÉTERES

Los éteres son el resultado de la sustitución de los dos hidrógenos de la molécula de agua por grupos alquilo o aliro. cuando los dos sustituyente son iguales el éter se denomina sencillo, en caso de ser distintas se denomina mixto. cuando los sustituyente son grupos alquilicos el éter resive la denominación del eteralinfatico; si alguno de ellos o dos son aliricos es un éter aromático. los éteres pueden considerarcen como derivados del agua mediante el remplazo de los hidrógenos por grupos alquilos o aliros. 

R - O - Rn ___ alinfaticos 

An - O - R  

An - O - An

NOMENCLATURA:

1. Los éteres se nombran indicando los dos grupos hidrocarbonados sustituyente seguido de la palabra éter.
2. los éter pueden nombrarcen también utilizando el sufijo ICO adicionando a uno de los nombres del grupo que sustituye la molécula
3. la nomenclatura IUPA recomienda el sufijo OXI unido al nombre de uno de los grupos sustituyente de nombre sencillo.

• CH3 - O - CH3  ------  DI METIL ÉTER - ÉTER DIMETILICO 

                                                METIL ÉTER - ÉTER METÍLICO 

• CH3 - CH2 - O - CH2 - CH2 - CH3  ------  ETIL PROPIL ÉTER 

                                                                                 ÉTER ETIL PROPILICO 

PROPIEDADES FÍSICAS

La mayor parte de los éteres son ligeramente solubles en agua pero disuelven sustancias arganicas y en consecuencia su principal uso es como disolvente; se utiliza también como anestésico.

PROPIEDADES QUÍMICAS

DESHIDRATACION DE ALCOHOLES: Los éteres pueden obtenerse por deshidratacion de alcoholes utilizando ácido sulfúrico a una temperatura de 140°, por ejemplo

• 2CH3-CH2-CH2OH  _____  CH3-CH2-CH2-O-CH2-CH2-CH3  +  H2O
• CH3-CH2OH + CH3-CH2OH  ____  CH3-CH2-O-CH2-CH3  +  H2O
• CH3-CH2OH+CH3-(CH2)2-CH2OH  ____  CH3-CH2 -O-CH2-(CH2)2-CH3  +  H2O

SÍNTESIS DE WILLIAMSON: Este método fue ideado por ALEXANDER  WILLIAMSON químico ingles y consiste en la reacción de un alcoxido con haluro de alquilo son compuestos, por ejemplo.

•          CH3                                                CH3

         CH3 - C - ONa  +   CH3I  _____   CH3 - C - O - CH3    +   NaI    ÉTER METIL TERBUTILICO     

                   CH3                                                CH3

TERBUTOXIDO DE SODIO + YODO METANO 

HIDROCARBUROS AROMÁTICOS

El termino aromáticos proviene de la fragancia características de algunos compuestos descubiertos de esta clase por primera vez.

Benceno: es un producto físico conocido y de extenso uso industrial, se obtiene como subproducto bolatin de la fabricación del choque de la hulla (carbón) es el mas simple de una clase de sustancias llamados hidrocarburos aromáticos.  

Presenta la formula molecular C6H6 y posee una serie de propiedades entre la que se destaca su gran estabilidad frente a la mayor parte de los reactivos. La formula molecular fue propuesta en 1865 por el químico alemán augusto kekule.  

NOMENCLATURA 

• Generalmente los compuestos mas sencillos tienen nombres comunes aunque no guardan ralacion con su estructura, sirve como base para nombrar sus derivados.
• La IUPAC a propuesto una nomenclatura sistemática en la cual los compuestos se pueden nombrar como alquin o alquininbenceno.
• Para decinar los compuestos aromáticos se debe considerar los siguientes casos: 

DERIVADOS MONO SUSTITUIDOS DEL BENCENO: como los 6 átomos del carbono en el benceno son equivalentes, solo existe un derivado mono sustituido. la sustitución de cualquiera de los H en el anillo determina el mismo compuesto. el nombre del aromático sustituido se designa utilizando como prefijo el grupo sustituyente y la palabra benceno.

bromo benceno

cloro benceno

                

nitro benceno

etil benceno

metil benceno
tolueno 

DERIVADOS DE DESISTITUIDOS: originan 3tipos de is-omeros de posición que se designan con los prefijos:

• ORTO: 1-2
• META: 1-3
• PARA: 1-4

orto di-cloro benceno
1-2, di-cloro benceno

meta di-bromo benceno
1-3, di-bromo benceno

Para di-nitro benceno
1-4, di-nitro benceno

Algunos derivados desistituidos reciben nombres comunes por ejemplo:

cate-col

resorcinol 

hidroquinona

para cresol

DERIVADOS DE 3 O MAS GRUPOS SUSTITUYENTES: se utiliza el sistema de numeración, tomando como posición 1, la del sustituyente que le de nombre al compuesto: 

1,2,3-triclorobenceno

2,4,6-trinitrotolueno

2,3-trinitrotolueno        3-bromo-5-cloronitrobenceno       2-cloro-4-nitrofenol 

HIDROCARBUROS CONDENSADOS O POLICITRICLOS: son moléculas con átomos de carbono comunes a 2 o mas anillos bencenicos los mas importantes: 

naftaleno

antraceno

fenantreno

fireno 

Al igual que el benceno presentan conformaciones resonantes y para nombrar derivados una numeración o letras por ejemplo:

3-bromo-naftaleno

En casos complejos se considera al benceno como grupo sustituyente osea la cadena alinfatica pasa hacer la cadena principal. los grupos que se obtienen de aromáticos al retirar uno o dos hidrógenos de sus moléculas resiben el nombre de grupos arilicos de modo semejantes a los grupos alquilicos que se derivan de los hidrocarburos saturados, por ejemplo:

FUENTES NATURALES DE LOS HIDROCARBUROS AROMÁTICOS

El benceno y sus derivados tienen como materia prima el alquitrán de hulla, a un cuando también se pueden obtener a partir de reacciones de ciclacion de fracciones de petroleo.

Desde el punto de vista químico la fracción del decilado mas interesante era el benzol: es una mezcla entre tolueno, benceno y xileno.

PROPIEDADES FÍSICAS:

En condiciones ambientales el benceno y sus derivados hasta de doce átomos de carbono son líquidos y los de mayor son solido. como el anillo bencenicos es muy compacto la densidad de este tipo de hidrocarburos es mayor que la de hidrocarburos estudiados anterior mente. son insolubles en agua y de mas solventes polares, se disuelven en éter y tetracloruro de carbono.

PROPIEDADES QUÍMICAS:

• REACCIÓN DE HALOGENACION: En presencia del hierro o su-sales férricas que actúan como catalizadores cloro y bromo reaccionan fácilmente con los aromáticos para formar el derivado halogenado de sustancia, por ejemplo:

• REACCIÓN DE NITRACCION: La sustitución de un átomo de hidrógeno unido al núcleo aromaico  benceno por el grupo nitro se consigue con el uso del ácido nítrico. el producto de la sustitución se denomina nitro-benceno y la reacción nitración, por ejemplo:  

• REACCIÓN FRIEDEL CRAFIS O AQUILACION: Los haluros de alquilo,en presencia de cloruro de aluminio reacciona con el benceno para formar compuestos de sustitución alquilicas en los cuales un grupo alquilico sustituye a un átomo de hidrógeno en el anillo, por ejemplo: