INTRODUCCIÓN.
El
grupo carbonilo, (C = O), es uno de los grupos funcionales más importantes en
la Química Orgánica. Se puede considerar a los aldehídos y cetonas como
derivados de los alcoholes, a los cuales se les ha eliminado dos átomos de
hidrógeno, uno de la función hidroxilo y otro del carbono contiguo.
Los
aldehídos son compuestos de fórmula general R–CHO y las cetonas son compuestas de fórmula general R-CO-R´, donde los grupos R y R´ pueden ser alifáticos o aromáticos. Ambos tipos de compuestos se
caracterizan por tener el grupo carbonilo por lo cual se les suele denominar
como compuestos
carbonílicos. Estos compuestos tienen una amplia aplicación tanto como
reactivos y disolventes así como su empleo en la fabricación de telas,
perfumes, plásticos y medicinas. En la naturaleza se encuentran ampliamente
distribuidos como proteínas, carbohidratos y ácidos nucleicos tanto en el reino
animal como vegetal.
OBTENCIÓN DE ALDEHÍDOS Y
CETONAS.
Entre
los métodos de laboratorio para la elaboración de estos compuestos hay algunos
que implican oxidación o reducción, procesos mediante los cuales se convierte
un alcohol, hidrocarburo o cloruro de ácido en un aldehído o cetona con el
mismo número de átomos de carbono. Otros métodos pueden generar la creación de
nuevos enlaces carbono-carbono y dan aldehídos y cetonas con un número de
carbonos mayor que el de la materia prima del que se originan.
Sin
embargo, en los procesos industriales muchas veces se implican método
especiales o modificaciones de los métodos de laboratorio utilizando reactivos
más baratos para reducir costes. Así, los más importantes desde el punto de
vista industrial como son el metanol (formaldehído) y acetona, se originan por
oxidación de metanol y alcohol isopropílico (2-propanol) respectivamente, pero
utilizando aire y en presencia de un catalizador.
PREPARACIÓN DE ALDEHÍDOS.
Los
aldehídos pueden prepararse por varios métodos en los que intervienen la
oxidación o la reducción, pero hay que tener en cuenta que como los aldehídos
se oxidan y se reducen con facilidad, deben emplearse técnicas o reactivos
especiales.
Ya
hemos visto algunas formas de obtención de aldehídos y cetonas cuando se
explicaron los temas de alquenos (ruptura oxidativa) y los alcoholes
(oxidación) y que exponemos de forma sencilla:
1.- Oxidación de alcoholes primarios.
Los
alcoholes primarios pueden ser oxidados a aldehídos, sin embargo, este proceso
presenta el inconveniente de que el aldehídos puede ser fácilmente oxidado a
ácido carboxílico, por lo cual se emplean oxidantes específicos como son el
complejo formado por CrO3 con piridina y HCl (clorocromato de
piridinio) o una variante del mismo que es el Reactivo de Collins (CrO3 con piridina), utilizando
normalmente el CH2Cl2 como disolvente.
También
se puede emplear el K2Cr2O7 disuelto en
acetona (Reactivo de Jones) pero hay
que tener mucho cuidado con su utilización por el peligro de posterior
oxidación a ácido carboxílico.
2.- Ruptura oxidativa de alquenos.
La ruptura oxidativa
(ozonólisis) de un alqueno con al menos un hidrógeno vinílico da lugar a la
formación de un aldehído. Si el compuesto fuese cíclico se obtendría un compuesto con dos grupos aldehído.
3.- Métodos de reducción.
Ciertos derivados de los ácidos
carboxílicos pueden ser reducidos a aldehídos empleando algunos reactivos
específicos, como en los siguientes casos:
Un procedimiento análogo es
el conocido como Reducción de Rosenmund,
que consiste en la reducción de un cloruro de ácido.
PREPARACIÓN DE CETONAS.
Para
la preparación de las cetonas se utilizan los siguientes métodos:
1.- Oxidación de alcoholes secundarios.
La oxidación de los
alcoholes secundarios con cualquiera de los oxidantes indicados en la oxidación
de los aldehídos es efectiva para la oxidación, siendo la oxidación posterior
muy difícil y la cetona es estable.
2.- Acilación de Friedel-Crafts.
Este procedimiento emplea
los cloruros de ácido sobre un sustrato aromático mediante el empleo de
catalizadores como el AlCl3 u otro ácido de Lewis.
R
puede ser un hidrógeno, halógeno o un grupo activador y R1 puede ser
un radical alquilo o arilo.
3.- Reacción de compuestos organometálicos con
cloruros de ácido.
Los compuestos de
dialquilcuprato de litio reaccionan con los cloruros de ácido produciendo una
cetona.
4.- Reacción de un reactivo de Grignard o de
organolitio con nitrilos.
Los reactivos de Grignard o
de organolitio son capaces de reaccionar con los nitrilos, debido al carácter
polar del enlace carbono-nitrógeno, dando una imina que por hidrólisis origina
la cetona.
5.- Otros métodos de obtención.
También se pueden obtener
cetonas mediante una ozonólisis de un alqueno, en el cual los carbonos del
doble enlace no tengan hidrógeno, es decir sea disustituido.
Otro procedimiento es la
hidrólisis de los alquinos terminales catalizada por el ion mercúrico y que da
lugar a las metilcetonas.
En
el caso de los alquinos internos la hidrólisis da lugar a una mezcla de
cetonas.
Otro
proceso es la denominada Oxidación de
Oppenauer que es una oxidación suave que utiliza la acetona como oxidante y
como catalizador el isopropilato de aluminio (Ip3Al).
Esta reacción es un equilibrio que se desplaza para obtener más cetona añadiendo un exceso de acetona como reactivo.
Métodos Industriales.
El aldehído más importante desde el punto de vista industrial es el metanal (formaldehido) y la cetona más importante es la propanona (acetona). El metanal se obtiene a partir del metanol mediante una oxidación catalizada por plata.
En lo que respecta a la acetona los principales métodos de obtención son los siguientes:
§ Oxidación del propeno con aire y catalizador de PdCl2-CuCl2 (método Wacker-Hoechst).
§ Por oxidación del 2-propanol
§ En el proceso de obtención del fenol a partir del cumeno, se obtiene la acetona como producto secundario.
linne:
https://www.youtube.com/watch?v=sihVDAqREhE
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