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16: Compuestos Carbonílicos I- Aldehídos y Cetonas. Reacciones de adición del grupo carbonilo

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    El grupo carbonilo es una característica estructural de muchos tipos diferentes de compuestos. Está presente en el dióxido de carbono y en el metanal, los cuales representan respectivamente los extremos alto y bajo en el nivel de oxidación de un carbono carbonilo. En el medio, hay compuestos carbonílicos que van desde aldehídos y cetonas hasta ácidos carboxílicos y sus derivados (ésteres, amidas, anhídrido y halogenuros de acilo). En este y en capítulos sucesivos describimos la química de estos compuestos con la intención de enfatizar las similitudes que existen entre ellos. Las diferencias resultan ser más en grado que en especie. Aun así, es conveniente discutir aldehídos y cetonas por separado de los ácidos carboxílicos y, siguiendo algunas observaciones generales sobre el grupo carbonilo, este capítulo se ocupa principalmente de aldehídos y cetonas.

    • 16.1: Preludio a Aldehídos y Cetonas
      El grupo carbonilo, −C=O, es una característica estructural de muchos tipos diferentes de compuestos. Está presente en el dióxido de carbono y en el metanal, que representan respectivamente los extremos alto y bajo en el nivel de oxidación de un carbono carbonílico. En el medio, hay compuestos carbonílicos que van desde aldehídos y cetonas hasta ácidos carboxílicos y sus derivados (ésteres, amidas, anhídrido y haluros de acilo ).
    • 16.2: El enlace carbonilo
      El enlace carbonilo es tanto un enlace fuerte como un enlace reactivo. La energía de enlace varía ampliamente con la estructura. El metanal tiene el enlace más débil (166 kcal) y el monóxido de carbono el más fuerte (237.3kcal). Independientemente de estas variaciones, el enlace carbonilo no solo es significativamente más fuerte sino que también es más reactivo que un doble enlace carbono-carbono.
    • 16.3: Propiedades Físicas
      La polaridad del grupo carbonilo se manifiesta en las propiedades físicas de los compuestos carbonilo. Los puntos de ebullición para los miembros inferiores de una serie de aldehídos y cetonas son 50-80o mayores que para los hidrocarburos del mismo peso molecular. La solubilidad en agua de los aldehídos y cetonas de menor peso molecular es pronunciada, lo que es consecuencia del enlace de hidrógeno entre el agua y el oxígeno electronegativo del grupo carbonilo.
    • 16.4: Propiedades espectroscópicas
      Un grupo carbonilo en un compuesto puede identificarse positivamente por la fuerte banda de absorción infrarroja en la región 1650-1850cm−1, lo que corresponde a la vibración de estiramiento del doble enlace carbono-oxígeno. La posición de la banda dentro de este rango de frecuencia depende del entorno molecular del grupo carbonilo. Como resultado, frecuentemente podemos decir desde la posición de la banda si la estructura es un aldehído, cetona, ácido carboxílico, éster, amida o anhídrido.
    • 16.5: Reacciones Típicas de Adición de Carbonilo
      Pasamos ahora a discutir algunas reacciones de adición específicas de los grupos carbonilo de aldehídos y cetonas. No intentaremos proporcionar un extenso catálogo de reacciones, sino que intentaremos enfatizar los principios involucrados con reacciones especialmente importantes que son útiles en la síntesis.
    • 16.6: Hidrogenación catalítica
      El procedimiento más simple a gran escala para la reducción de aldehídos y cetonas a alcoholes es por hidrogenación catalítica ya que el producto se puede obtener simplemente por filtración del catalizador y luego destilación. Los catalizadores comunes son níquel, paladio, cromita de cobre o platino activados con iones ferrosos. La hidrogenación de los grupos carbonilo aldehído y cetona es mucho más lenta que la de los dobles enlaces carbono-carbono, por lo que se necesitan condiciones más extenuantes.
    • 16.7: Reducción de Compuestos Carbonilicos a Hidrocarburos
      Existen varios métodos para reducir los grupos carbonilo a hidrocarburos. En algunos casos, una secuencia de tres etapas de reacciones convencionales puede ser útil con intermedios de alcohol y alqueno. El enfoque alternativo incluye las reducciones de Clemmensen y Wolff-Kishner.
    • 16.8: Oxidación de Compuestos Carbonílicos
      Los aldehídos se oxidan fácilmente por óxido de plata húmedo o por solución de permanganato de potasio a los ácidos correspondientes. El mecanismo de la oxidación del permanganato tiene cierta semejanza con la oxidación del ácido crómico de los alcoholes. La oxidación del bencenocarbaldehído con ácido peroxibencenocarboxílico es un ejemplo de una reacción de amplia aplicabilidad en la que los aldehídos se oxidan a ácidos carboxílicos, y las cetonas se oxidan a ésteres. La reacción se conoce como oxidación de Baeyer-Villiger.
    • 16.9: Protección de Grupos Carbonil
      Hay pocas reacciones de aldehídos y cetonas que no afecten de alguna manera la función carbonilo. Por esta razón, puede ser necesario proteger la función carbonilo cuando es deseable evitar la reacción en esta función.
    • 16.10: Métodos Preparativos para Aldehídos y Cetonas
      En capítulos anteriores se han considerado diversas reacciones útiles para la preparación de aldehídos y cetonas, como la ozonización de alquenos y la hidratación de alquinos. Aquí sólo se abordarán algunos métodos bastante generales que no hemos discutido.
    • 16.11: Métodos generales para la preparación de aldehídos y cetonas
    • 16.E: Compuestos Carbonílicos I (Ejercicios)
      Estos son los ejercicios de tarea para acompañar al Capítulo 16 del Textmap for Basic Principles of Organic Chemistry (Roberts y Caserio).

    Colaboradores y Atribuciones

    • John D. Robert and Marjorie C. Caserio (1977) Basic Principles of Organic Chemistry, second edition. W. A. Benjamin, Inc. , Menlo Park, CA. ISBN 0-8053-8329-8. This content is copyrighted under the following conditions, "You are granted permission for individual, educational, research and non-commercial reproduction, distribution, display and performance of this work in any format."