Química Orgánica

1. ALDEHÍDOS Y
CETONAS
QUÍMICA Y LABORATORIO II
PROFESORA INGENIERO QUÍMICO LAURA COLOM
AÑO 2021

2. ALDEHÍDOS Y CETONAS: ESTRUCTURA
• El grupo carbonilo C=O tiene un enlace doble carbono-oxígeno con dos grupos
más de átomos unidos al carbono en ángulos de 120°. Puesto que el átomo de
oxígeno en el grupo carbonilo es mucho más electronegativo que el átomo de
carbono, el grupo carbonilo tiene un dipolo con una carga parcial negativa (d-)
en el oxígeno y una carga parcial positiva (d+) en el carbono. La polaridad del
grupo carbonilo influye enormemente en las propiedades físicas y químicas de
aldehídos y cetonas.
• En un aldehído, el carbono del grupo carbonilo está enlazado por lo menos a un
átomo de hidrógeno. Dicho carbono también puede estar enlazado a otro átomo
de hidrógeno, a un carbono de un grupo alquilo o a un anillo aromático.
• Hay muchas formas de dibujar el grupo carbonilo en las fórmulas estructurales
condensadas de aldehídos y cetonas. En un aldehído, el grupo carbonilo puede
dibujarse como átomos separados o puede escribirse como –CHO (no como –
COH) ya que da a entender que se trata de un grupo hidroxilo). El grupo
carbonilo en una cetona (C=O), que se ubicaría en alguna parte en medio de la
cadena de carbono, puede escribirse como CO.

3. ALDEHÍDOS Y CETONAS: ESTRUCTURA
• En las fórmulas de esqueleto de aldehídos y cetonas, el grupo carbonilo se
muestra como un doble enlace a un átomo de oxígeno.

4. ALDEHÍDOS Y CETONAS: ESTRUCTURA
• Representaciones de fórmulas estructurales y de esqueleto de un aldehído y una
cetona de C3H6O:
• La diferencia estructural entre aldehídos y cetonas afecta a sus propiedades de
dos formas: a) los aldehídos se oxidan con facilidad; mientras que las cetonas
solo lo hacen con dificultad; b) los aldehídos suelen ser más reactivos que las
cetonas en adiciones nucleofílicas.

5. ALDEHÍDOS Y CETONAS: ESTRUCTURA
• El carbono del grupo carbonilo está unido a otros tres átomos mediante enlaces
sigma (s), que utilizan orbitales sp2 y se mantien en un plano que los separa
entre sí 120°. El orbital p restante del carbono solapa un p del oxígeno para
establecer un enlace p, por lo que el carbono y el oxígeno quedan unidos por un
doble enlace. La parte inmediata de la molécula que rodea al carbono
carbonílico es plana; el oxígeno, el carbono carbonílico y los dos átomos
directamente enlazados a éste se encuentran en un plano:
• Los electrones que se encuentran en la nube p, son atraídos por el átomo más
electronegativa, el oxígeno.

6. ALDEHÍDOS Y CETONAS: NOMENCLATURA
• Nomenclatura de aldehídos: en el sistema IUPAC para nombrar un aldehído se
sustituye la o del nombre del alcano correspondiente por la terminación al. No
se necesita número para el grupo aldehído porque siempre debe considerarse
como el comienzo de la cadena. Sin embargo, los aldehídos con cadenas de
carbono de uno a cuatro átomos de carbono con frecuencia se denominan por
nombres comunes, que terminan en aldehído. Las raíces de los nombres (form,
acet, propion y butir) de estos nombres se derivan de palabras griegas o latinas.

7. ALDEHÍDOS Y CETONAS: NOMENCLATURA
• Ejemplo: como nombrar aldehídos
• Proporcione el nombre IUPAC de cada uno de los aldehídos siguientes:
• Inciso a) solución: para nombrar la cadena de carbono más larga, sustituir la
terminación o en el nombre del alcano por al. La cadena de carbono más larga
que contiene al grupo carbonilo tiene cinco átomos de carbono. Para nombrarla,
se sustituye la o en el nombre del alcano por al para obtener pentanal.
• Para nombrar y numerar los sutituyentes, contar el grupo carbonilo como
carbono 1. El sustituyente, que es el grupo –CH3 en el carbono 3, es metilo. El
nombre IUPAC es 3-metilpentanal.

8. ALDEHÍDOS Y CETONAS: NOMENCLATURA
• Solución del Inciso b): para nombrar la cadena de carbono más larga, sustituir la
terminación o en el nombre del alcano por al. La cadena de carbono más larga
consta de un anillo de benceno unido a un grupo carbonilo, que se nombra
benzaldehído.
• Para nombrar y enumerar los sustituyentes, contar el grupo carbonilo como
carbono 1. En el caso de los anillos aromáticos, se considera como carbono 1 al
carbono donde se une el grupo carbonilo, por lo que el cloro se encuentra en el
carbono 4 del anillo aromático.
• Nomenclatura de cetonas: En el sistema IUPAC para obtener el nombre de una
cetona se sustituye la terminación o en el nombre del alcano correspondiente
por la terminación ona. Sin embargo, también están en uso los nombres
comunes para cetonas no ramificadas. Luego, los grupos alquilo enlazados en
cualquier lado del grupo carbonilo se mencionan en orden alfabético seguidos

9. ALDEHÍDOS Y CETONAS: NOMENCLATURA
• Para las cetonas cíclicas se usa el prefijo ciclo enfrente del nombre de la cetona.
Para localizar cualquier sustituyente, se numera el anillo a partir del carbono
perteneciente al grupo carbonilo como carbono 1. El anillo se numera de modo
que los sustituyentes tengan el numero más bajo posible.
• Ejemplo: como nombrar cetonas
Proporcionar el nombre IUPAC de la cetona siguiente:
• Solución: Para nombrar la cadena de carbono más larga, sustituir la terminación
o en el nombre del alcano por ona.

10. ALDEHÍDOS Y CETONAS: NOMENCLATURA
• Enumerar la cadena de carbono desde el extremo más cercano al grupo
carbonilo e indicar la posición de este último.
• Nombrar y enumerar cualquier sustituyente en la cadena de carbono. Si se
cuenta desde el extremo más cercano al grupo carbonilo, el grupo metilo se
localiza en el carbono 4.
Algunos aldehídos y cetonas importantes
• Formaldehído es el aldehído más simple; es un gas incoloro con un olor picante.
Una disolución acuosa llamada formol o formalina, que contiene 40% de
formaldehído, se usa como germicida y también para conservar especímenes
biológicos. La exposición al vapor del formaldehído puede irritar nariz, ojos y
vías respiratorias altas, así como causar sarpullido en la piel, dolores de cabeza,
mareo y fatiga general. Se clasifica como carcinógeno.
• Acetona, también conocida como propanona (la cetona más simple) es un
líquido incoloro con un olor suave que se usa ampliamente como solvente en

11. ALDEHÍDOS Y CETONAS IMPORTANTES
Algunos aldehídos y cetonas importantes (continuación):
• Los procesos metabólicos normales de los seres humanos y los animales
producen pequeñas cantidades de acetona. Se pueden producir cantidades más
grandes de acetona en caso de diabetes no controlada, durante el ayuno
prolongado y en dietas ricas en proteínas cuando se metabolizan grandes
cantidades de grasas para obtener energía y después de consumir cantidades
abundantes de alcohol.
• La glucosa es un monosacárido importante que se obtiene de frutas, verduras y
miel. Consiste en una columna vertebral de seis carbonos con cinco grupos
hidroxilo (-OH) y un grupo aldehído (es un polihidroxialdehído). Se produce en
las plantas durante la fotosíntesis. En los animales, los almidones del arroz,
trigo y otros granos se descomponen durante la digestión y producen glucosa,
que el cuerpo aprovecha para obtener energía.

12. ALDEHÍDOS Y CETONAS: PROPIEDADES
FÍSICAS
• A temperatura ambiente el metanal (formaldehído) y el etanal (acetaldehído) son
gases. Aldehídos y cetonas que contienen de 3 a 10 átomos de carbono son
líquidos. El grupo carbonilo polar con un átomo de oxígeno parcialmente
negativo y un átomo de carbono parcialmente positivo influye en los puntos de
ebullición y la solubilidad de aldehídos y cetonas en agua.
• Puntos de ebullición de aldehídos y cetonas: el grupo carbonilo polar en
aldehídos y cetonas proporciona atracciones dipolo-dipolo, que no tienen los
alcanos. Por tanto, aldehídos y cetonas tienen puntos de ebullición más altos
que los alcanos. Sin embargo, aldehídos y cetonas no pueden formar enlaces
por puente de hidrógeno entre ellos como lo hacen los alcoholes (no tienen H
unido a un O en sus moléculas). En consecuencia, los alcoholes tienen puntos
de ebullición más altos que los aldehídos y cetonas de masa molar similar.
• En el caso de aldehídos y cetonas los puntos de ebullición aumentan a medida
que se incrementa el número de átomos de carbono de la cadena. Conforme las

13. ALDEHÍDOS Y CETONAS: PROPIEDADES
FÍSICAS
• Solubilidad de alcoholes y cetonas en agua: aunque aldehídos y cetonas no
formen enlaces por puente de hidrógeno entre ellos, el átomo de oxígeno
electronegativo sí forma enlaces por puente de hidrógeno con moléculas de
agua. Los aldehídos y cetonas con uno a cuatro átomos de carbono son muy
solubles en agua. Los que tienen cinco o más átomos de carbono no son muy
solubles, porque las largas cadenas de hidrocarburos no polares reducen el
efecto de la solubilidad del grupo carbonilo polar.

14. ALDEHÍDOS Y CETONAS: OXIDACIÓN
• Al ver la teoría sobre alcoholes, se describió como los mismos se producen
mediante la oxidación de alcoholes primarios que se oxidan con facilidad a
ácidos carboxílicos. De hecho, los aldehídos se oxidan con facilidad a ácidos
carboxílicos al exponerse al aire. Por lo contrario, las cetonas producidas por la
oxidación de alcoholes secundarios no experimentan más oxidación. A
continuación se dan algunos ejemplos de la oxidación de alcoholes primarios y
secundarios que forman aldehídos y cetonas:
• Prueba de Tollens: la facilidad de oxidación de los aldehídos permite que ciertos
agentes oxidantes suaves oxiden el grupo funcional aldehído sin oxidar otros
grupos funcionales como alcoholes o éteres. En el laboratorio, la prueba de
Tollens puede servir para distinguir entre aldehídos y cetonas. El reactivo de
Tollens, que es una solución de Ag+(AgNO3) y amoniaco, oxida aldehídos, pero

15. ALDEHÍDOS Y CETONAS: OXIDACIÓN
• En el comercio se utiliza un proceso similar para fabricar espejos que consiste en aplicar
una disolución de AgNO3 y amoniaco sobre vidrio con una pistola rociadora.
• Otra prueba que se emplea para distinguir entre aldehídos y cetonas es la del reactivo de
Fehling, formado por dos soluciones denominadas A y B, que al momento de ser empleadas
en el laboratorio se mezclan en cantidades iguales para obtener el reactivo. A mezclar la
solución A con B se forma hidróxido de cobre Cu(OH)2 que es de color azul intenso.
• Al añadir al reactivo de Fehling un aldehído y someterlo al calor a la llama del mechero, el
hidróxido de cobre es reducido, el aldehído se transforma en ácido (se oxida) y se forma un
precipitado de color ladrillo de óxido de cuproso: Si en lugar de
un aldehído se
añade una
cetona esta no
reacciona (no
se oxida).

16. ALDEHÍDOS Y CETONAS: OXIDACIÓN
Prueba de Tollens: se
forma el espejo de plata.
Prueba de Fehling: el aldehído
reacciona (rojizo) y la cetona
(azul) no.

17. ALDEHÍDOS Y CETONAS: REDUCCIÓN
• Aldehídos y cetonas se reducen mediante hidrógeno (H2) o borohidruro de sodio
(NaBH4). En la reducción de compuestos orgánicos hay una disminución del
número de enlaces carbono-oxígeno. Los aldehídos se reducen a alcoholes
primarios y las cetonas se reducen a alcoholes secundarios. Para la adición de
hidrógeno se necesita un catalizador como níquel, platino o paladio.

18. ALDEHÍDOS Y CETONAS: REDUCCIÓN –
MECANISMO DE REACCIÓN
• La reacción típica de aldehídos y cetonas es la adición nucleofílica.
• En el reactivo el carbono es trigonal (esta disposición de los átomos hace que
los reactivos se acerquen con más facilidad); en el estado de transición, el
carbono empieza a adquirir una configuración tetraédrica que tendrá en el
producto: los grupos unidos a él se acercan entre sí.
• En el estado de transición, el oxígeno empieza a adquirir electrones (y la carga
negativa) que tendrá en el producto. La tendencia del oxígeno a adquirir
electrones (su capacidad para soportar una carga negativa) es la verdadera
causa de la reactividad del grupo carbonilo ante nucleófilos. El carbono del
Estado de
transición
Carga negativa
parcial sobre el
oxígeno
Producto
Tetraédrico
Carga negativa
sobre el oxígeno
Reactivo
Trigonal

19. ALDEHÍDOS Y CETONAS: REDUCCIÓN –
MECANISMO DE REACCIÓN
• Por lo general los aldehídos sufren la adición nucleofílica con mayor facilidad
que las cetonas. Esta diferencia de reactividad concuerda con los estados de
transición implicados y parece deberse a una combinación de factores
electrónicos y estéricos. Donde el aldehído tiene un hidrógeno, una cetona tiene
un segundo grupo alquilo o arilo, que es más grande que el hidrógeno del
primero. Un grupo alquilo libera electrones, por lo que debilita el estado de
transición al intensificar la carga negativa que se desarrolla en el oxígeno.
• En presencia de un ácido, un protón se une al oxígeno carbonílico. El oxígeno
adquiere así los electrones p sin tener que aceptar una carga negativa.

20. HEMIACETALES Y ACETALES
• Cuando un alcohol reacciona con un aldehído o cetona en presencia de un
catalizador ácido, el resultado es un hemiacetal, que contiene dos grupos
funcionales en el mismo átomo de C: un grupo hidroxilo (-OH) y un grupo
alcoxi (-OR). Sin embargo, en general los hemiacetales son inestables y
reaccionan con una segunda molécula del alcohol para formar un acetal estable
y agua. El acetal tiene dos grupos alcoxi (-OR) unidos al mismo átomo de
carbono. Comercialmente, los acetales se usan para producir vitaminas, tintes y
perfumes.
• En general, los aldehídos son más reactivos que las cetonas porque el carbono
del carbonilo es más positivo en los aldehídos. Además, la presencia de dos
grupos alquilo en las cetonas hace más difícil que una molécula forme enlaces
con el carbono en el grupo carbonilo.

21. HEMIACETALES Y ACETALES
• En general, los aldehídos son más reactivos que las cetonas porque el carbono
del carbonilo es más positivo en los aldehídos. Además, la presencia de dos
grupos alquilo en las cetonas hace más difícil que una molécula forme enlaces
con el carbono en el grupo carbonilo.
• Hemiacetales cíclicos
• Un tipo muy importante de hemiacetal que puede aislarse es un hemiacetal
cíclico, que se forma cuando el grupo carbonilo y el grupo –OH están en la
misma molécula.

22. HEMIACETALES Y ACETALES
• Los hemiacetales y acetales cíclicos de cinco y seis átomos de carbono son más
estables que sus estructuras de cadena abierta. La importancia de comprender
los acetales se demuestra en el caso de la glucosa, un carbohidrato, que tiene
grupos tanto carbonilo como hidroxilo que pueden formar enlace acetal. La
glucosa forma un hemiacetal cíclico cuando el grupo hidroxilo en el carbono 5
se enlaza con el grupo carbonilo en el carbono 1. El hemiacetal de la glucosa es
tan estable que casi toda la glucosa (99%) existe como hemiacetal cíclico en
disolución acuosa.

23. HEMIACETALES Y ACETALES
• Un alcohol puede reaccionar con el hemiacetal cíclico para formar un acetal
cíclico. Esta reacción también es muy importante en la química de
carbohidratos, ya que es el vínculo que enlaza moléculas de glucosa a otras
moléculas de glucosa en la formación de monosacáridos y polisacáridos.
• La maltosa es un disacárido que consiste en dos moléculas de glucosa y se
produce a partir de la hidrólisis del almidón de los granos. En la maltosa, un
enlace acetal (que es muestra en rojo) une dos moléculas de glucosa. Una
molécula de glucosa conserva el enlace hemiacetal cíclico (que se muestra en
verde).

24. MAPA CONCEPTUAL