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Debido a que el grupo
carbonilo es el grupo funcional de aldehídos, cetonas, ácidos orgánicos y
derivados carboxílicos, es uno de los grupos funcionales más importantes en
química orgánica. Las propiedades químicas de este grupo funcional son
sencillas, y la comprensión de sus pocos temas de reacción característicos
conduce muy rápidamente a la comprensión de una amplia variedad de reacciones
orgánicas.
El grupo funcional de
un aldehído es un grupo carbonilo unido a un átomo de hidrógeno y un átomo de
carbono.
Figura 2‑1. Representación
rústica del grupo carbonilo unido a una cadena de carbonos en una punta, cuando
el grupo carbonilo se ubica en una punta estamos hablando de un aldehído.
En metanal (siempre
llamado formaldehído), el aldehído más simple, el grupo carbonilo está unido a
dos átomos de hidrógeno. En otros aldehídos, está unido a un átomo de hidrógeno
y un átomo de carbono.
Figura 2‑2. Representación
rústica del formaldehído.
El grupo funcional de una cetona es un grupo carbonilo unido a dos átomos de carbono. La cetona más simple es la propanona, que siempre se llama acetona.
Figura 2‑3. Representación
rústica de la propanona.
De acuerdo con la
teoría del enlace de valencia, el doble enlace carbono-oxígeno consiste en un
enlace sigma formado por la superposición de orbitales híbridos sp2 de carbono
y oxígeno y un enlace pi formado por la superposición de orbitales 2p
paralelos. Los dos pares de electrones no enlazantes del oxígeno se encuentran
en los orbitales híbridos sp2 restantes.
Figura 2‑4. Representación
del enlace de valencia, en amarillo tenemos los enlaces sigma (amarillo) y en
verde el único enlace pi (verde). La geometría de este grupo es trigonal plana.
Hemiacetales
Un
hemiacetal o un hemicetal tienen la fórmula general R1R2C(OH)OR, donde R1 o R2
es hidrógeno o un sustituyente orgánico, que informalmente podríamos denominar
como falsos éteres, pues aunque se encuentra el grupo funcional del éter C-O-C,
uno de los carbonos está asociado a un grupo hidroxilo C-O-C(OH). Por lo
general, resultan de la adición de un alcohol a un aldehído o una cetona,
aunque estos últimos a veces se denominan hemicetales. La mayoría de los
azúcares son hemiacetales.
Muchos
aldehídos con grupos hidroxilo en su cadena existen en un equilibrio entre la
forma lineal (aldehído) y la forma de hemiacetal (falso éter cíclico) en
solución acuosa ácida, lo cual incluye a los azúcares biológicos de importancia
como la glucosa, de allí que estos azúcares puedan ser representados en
fórmulas lineales o en fórmulas cíclicas del hemiacetal.
Figura 2‑5. Formación
de un hemiacetal en un aldehído hidroxilado.
Tenga en
cuenta que los hemiacetales no se consideran éteres debido a sus propiedades
químicas que serán los de una aldehído. La formación de la estructura cíclica
no necesariamente involucra a un alcohol primario o de punta, tam,bien puede
ocurrir en alcoholes secundarios, por lo que Puede existir equilibrios más
complejos de formas cíclicas variables como por ejemplo las piranosas y las
furanosas.
Figura 2‑6. En la
piranosa el hemiacetal forma un ciclo con el alcohol terminal opuesto o
primario, mientras que en la furanosa, el ciclo se forma con un carbono
secundario generando una ramificación aparente.
