Compuesto de carbonilo

Un compuesto de carbonilo es un compuesto orgánico que tiene un doble enlace entre un átomo de carbono y un átomo de oxígeno , estando el átomo de carbono unido comúnmente a átomos de hidrógeno o de carbono. De hecho, la organización IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) especifica que las funciones éster o los ácidos carboxílicos y sus derivados también forman parte de los compuestos carbonílicos, aunque su nivel de oxidación del carbono es diferente. En este último caso, hablamos de un grupo carboxilo .

Sin más condiciones, los compuestos dotados de función carbonilo forman la familia de las cetonas , pero también incluyen la de los aldehídos en la que el carbono está unido a un átomo de hidrógeno y a un átomo de carbono y no a dos átomos de carbono. La presencia de un átomo de hidrógeno en un carbono vecino clasifica esta vez al compuesto en la familia de los compuestos carbonílicos enolizables .

Nomenclatura

Si el grupo carbonilo es el grupo funcional principal, por lo tanto en aldehídos y cetonas , el nombre del compuesto es el del alcano correspondiente con reemplazo del sufijo -e del alcano por -al o por -one ( por ejemplo : metanal y metanona). Cuando ambas funciones están presentes, se considera que el grupo aldehído tiene prioridad sobre el grupo cetona y, por lo tanto, impone el sufijo -al , si es el grupo principal.

Cuando el grupo carbonilo no es el grupo principal (por tanto, se considera un sustituyente), impone el prefijo oxo- , tanto en el caso de las cetonas como de los aldehídos.

La nomenclatura de aldehídos y cetonas ha evolucionado. En el pasado, el átomo de carbono unido directamente al grupo carbonilo se llamaba alfa , el siguiente como beta y así sucesivamente según el alfabeto griego . Posteriormente, las posiciones se designan con números, al carbono del grupo carbonilo se le asigna el número 1.

Caracteristicas

Físico

• El cambio de temperatura de estado es mayor que en los alcanos equivalentes.
• A diferencia del agua o los alcoholes , los átomos de hidrógeno generalmente están unidos a átomos de carbono , de electronegatividad similar. Por lo tanto, no están cargados positivamente, lo que da como resultado la ausencia de formación de enlaces de hidrógeno . Esto explica las temperaturas de cambio de estado más bajas que en los alcoholes equivalentes (→ síntesis de aldehídos ).

Energía de unión

La energía del enlace C = O es muy alta (enlace, por lo tanto, difícil de romper), en promedio alrededor de 750  kJ / mol, es decir, más del doble del enlace CO (lo que lo diferencia del enlace C =. C , cuya energía es menos del doble la energía de un enlace de CC).

Geometría

• Duración: alrededor de las 120 hs. Se trata de una conexión corta, por tanto fuerte.
• Geometría VSEPR: el enlace C = O y los otros dos átomos unidos al carbono tienen una geometría trigonal plana (ángulos de aproximadamente 120 ° ).

Polaridad

El enlace C = O está fuertemente polarizado y las moléculas que lo contienen (en particular los aldehídos y cetonas) presentan por tanto momentos dipolares significativos (acentuados por los dobletes libres de oxígeno). Por lo general, se incluyen en la escala Debye de 1,5 a 4.

Espectroscopia

Infrarrojo

El enlace C = O de los compuestos carbonílicos exhibe una banda fuerte entre 1690 y 1750  cm -1 (vibración de extensión del enlace C = O). A veces puede caer por debajo de 1700  cm −1 en caso de fenómenos de conjugación .

Para los aldehídos, dos bandas promedio de valencia de CH (en CHO) entre 2750 y 2900  cm −1 .

Resonancia magnética nuclear

RMN de protón: solo para aldehídos, = 9,5 - 10 δ{\ Displaystyle \ delta}

Este protón está fuertemente protegido debido a la circulación de electrones del doble enlace C = O. π{\ Displaystyle \ pi}

Usos químicos

Disolventes

• Los compuestos de carbonilo son compuestos apróticos y polares . Los aldehídos son demasiado reactivos para usarse como disolventes. Por otro lado, ciertas cetonas, en particular acetona (propan-2-ona) y butan-2-ona (o metil etil cetona, MEK) son de uso común como un polar aprótico disolvente . Si la función carbonilo tiene un hidrógeno alfa del carbono, entonces existe la posibilidad de un equilibrio con el enol correspondiente; el disolvente es entonces ligeramente prótico debido a que este hidrógeno tiene un carácter ácido. Aunque esta reacción es lenta, esta reacción se vuelve problemática en presencia de una base fuerte, por lo tanto, estos disolventes no se utilizarán en estas condiciones y se preferirán otros disolventes apróticos polares, como dimetilsulfóxido (DMSO), N, N-dimetilformamida ( DMF) o acetonitrilo .
• Dado que solo el átomo de oxígeno puede participar en los enlaces de hidrógeno , la solubilidad de estos compuestos en agua es limitada. Tanto más cuanto que la cadena de carbono (hidrófoba) es larga. Por tanto, la acetona es miscible (soluble en todas las proporciones) con agua pero más allá de una cadena de seis átomos de carbono, la solubilidad se vuelve mínima.

Compuestos de carbonilo enolizables

Los compuestos de carbonilo enolizables son compuestos de carbonilo que tienen al menos un átomo de hidrógeno en el carbono α de la función carbonilo. Así, se puede producir un equilibrio tautomérico entre el compuesto carbonilo y el enol correspondiente, es decir, un alqueno con función alcohol en posición vinilo.

Equilibrio ceto-enólico:

Notas y referencias

1. "  Libro de oro de la IUPAC - compuestos de carbonilo  " , en goldbook.iupac.org (consultado el 4 de mayo de 2016 )

Ver también