ALDEHIDOS Y CETONAS. REACCIONES. CÓMO DISTINGUIRLOS.

En este vídeo podemos aprender diferentes tipos de reacciones de química orgánica que se producen a partir de aldehído y cetonas, ambos contenedores de un grupo carbonilo (C=O), y cómo algunos de estos tipos de reacción pueden servir para discriminar experimentalmente si se trata de uno u otro tipo de molécula el sustrato que hacemos reaccionar.

REACCIONES DE ADICIÓN NUCLEÓFILA A ALDEHIDOS Y CETONAS

La polaridad del enlace doble C=O en aldehidos y cetonas y la del propio reactivo atacante es clave para la formación de alcoholes a partir de reacciones de adición nucleófila, tan como se ejemplifica en el vídeo adjunto.

A partir de los ejemplos mostrados se aprecia que cuando empezamos con un aldehido terminamos con un alcohol secundario. Y cuando empezamos con una cetona obtenemos un alcohol terciario.

FORMACIÓN DE ALCOHOLES A PARTIR DE REACTIVOS DE GRIGNARD

Los alcoholes son un tipo de compuesto orgánico que se caracteriza por poseer un grupo funcional OH. En Química Orgánica es muy importante conocer las reacciones químicas que dan pie a la formación de diversos productos de interés y los mecanismos a través de los cuales acontecen. Hay diversos tipos de reacciones químicas que se corresponden con diferentes mecanismos de reacción.

La formación de alcoholes a partir de reactivos de Grignand se incluye dentro de las reacciones de adición nucleófilica. Tanto las reacciones de adición nucleofílicas como las electrofílicas se enmarcan en el grupo de las reacciones heterolíticas, que son aquellas que se producen a partir de la rotura de un enlace, generalmente múltiple, en el sustrato orgánico, de forma tal que los dos electrones del enlace roto se los queda uno de los átomo que lo formaba, quedando éste ionizado negativamente (anión), mientras que el otro queda ionizado positivamente (catión). Un requisito para que se produzca una rotura heterolítica, es que el enlace sea polar, lo cual se debe normalmente a la diferencia de electronegatividades de sus átomos constituyentes.

El reactivo de Grignand se forma por la intermediación de un alcalino o alcalinotérreo, como el litio o el magnesio, entre un radical orgánico y un halógeno que formaban un haluro de alquilo. En el ejemplo del magnesio, el metal introducido cede fácilmente dos electrones para convertirse en un octeto de Lewis, quedando ionizado positivamente. Los dos electrones cedidos, uno es captado por el halógeno, para igualmente conseguir la estructura del octeto, y el otro lo incorpora el radical orgánico. De esta forma, el reactivo de Grignard pasa fácilmente  de tener una estructura R-Mg-X con enlaces covalentes simples (donde R es el radical y X el halógeno), a formar enlaces prácticamente iónicos.

Los reactivos de Grignard atacan fácilmente a las cetonas, un grupo funcional caracterizado por la posesión de un carbono y un oxígeno unidos por un enlace doble: C=O. 

Este enlace es claramente polar, estando la densidad de carga negativa desplazada hacia el oxígeno, dado que los electrones compartidos del enlace sienten mayor atracción por el núcleo de oxígeno al tener éste mayor número de protones que el de carbono.

Así, el reactivo de Grignard, con enlaces prácticamente iónicos, se rompe fácilmente, de forma que su anión se vea atraído por la baja densidad de carga del carbono del enlace doble de la cetona, el cual se rompe asímismo para formar un nuevo enlace. Así se inicia el mecanismo de la reacción que conduce a la creación de alcoles, favorecida en medio ácido, a partir de reactivos de Grignand, para detalles y posteriores pasos recomendamos ver el vídeo que se ha adjuntado a esta entrada.

CIANHIDRINAS

Retomamos la actividad del blog con la idea de ahondar un poco más en la Química Orgánica, área amplia, extensa, inabarcable según como, para los millones y millones de moléculas que incluye en su dominio. El enfoque será el de partir de casos concretos, de alguna forma elegidos al azar, para ir desgranándolos, pasando de lo concreto a lo general.

Fíjate en la imagen asociada a esta entrada. ¿Qué es lo que ves? ¿Qué preguntas nos puede sugerir?

• Vemos que es una molécula que se dispone en el espacio. No es plana. Tiene una distribución tridimensional. El trazo discontinuo acabado en un radical R' indica que éste se ha dibujado como si quedara por detrás del plano de la pantalla o del papel. El trazo grueso en cuña asociado al otro radical R indica que éste se ha dibujado como si quedara por delante del plano de la pantalla o del papel. Los otros dos radicales, grupo hidroxilo OH y el grupo ciano (CN), has dibujarse con un trazo en linea recta continua y de grosor fijo, indica que éstos se encuentran en el propio plano de la pantalla o del papel.
• Los dos radicales R y R' pueden ser cualquier derivado una de las posibles moléculas orgánicas.
• Los radicales que vemos que son fijos son estos dos: el grupo ciano (CN) y el grupo hidroxilo (OH), dos de los posibles grupos funcionales.
• El grupo ciano tiene un enlace triple entre el carbono y el nitrógeno.
• Tanto el carbono del grupo ciano como el carbono central no se dibujan.
• El carbono central tiene sus cuatro enlaces simples con 4 átomos o grupos de átomos diferentes. Por este hecho, a este carbono se lo denomina asimétrico o quiral (se le suele etiquetar con un asterisco, como un exponente, cuando es dibujado). Los carbono asimétricos o quirales presentan una importante propiedad: presentan isomería óptica.
• Las cianhidrinas se forman a partir de reacciones de adición nucleófica a partir de aldehidos y cetonas que son atacadas con ácido cianhídrico.
• Las cianohidrinas son importantes precursores industriales de los ácidos carboxílicos y algunos aminoácidos.