ALDEHÍDOS

DEFINICIÓN

La palabra aldehído proviene del latín científico alcohol dehydrogenatum que significa alcohol deshidrogenado. En este sentido, los aldehídos son compuestos orgánicos caracterizados por poseer el grupo funcional –CHO. A diferencia de los demás grupos funcionales que contienen un grupo carbonilo C=O, los aldehídos sólo están unidos a un radical y por otro enlace, a un hidrógeno.

ESTRUCTURA

La geometría de los aldehídos es trigonal plana pues su carbono principal posee hibridación con 3 orbitales atómicos sp2 y 1 orbital p. Estos orbitales atómicos unidos con los orbitales atómicos de los demás carbonos son 1sp2-s, con el hidrógeno, 1sp2-sp2 y 1p-p, ambos con el oxígeno y por último, 1sp2-sp3, con el radical. Como consecuencia, los aldehídos tienen 3 enlaces sigma y un enlace pi. Así, los ángulos que forman los enlaces del carbono con los tres átomos enlazados es aproximadamente de 120.

3.    

Estructura y ángulos del formaldehído y el acetaldehído.
guatequimica.com

Orbitales atómicos, enlaces
Autoría

      

   

Estructura aldehído
esacademic.com

            

PROPIEDADES FÍSICAS

1. Entre las propiedades físicas de los aldehídos se pueden distinguir el punto de ebullición y de fusión de los mismos, pues éste es más alto que el de los hidrocarburos de peso molecular similar. No obstante, al no poder formar enlaces de hidrógeno fuerte entre sus moléculas, tienen temperaturas de fusión y ebullición menores al de los alcoholes. Los primeros dos compuestos con aldehído, metanal y etanal, son gases a temperatura ambiente (27ºC), mientras que los demás son líquidos.

2. Por otro lado, la solubilidad de este grupo funcional depende exclusivamente de la longitud de la cadena principal. Los aldehídos que tienen hasta 5 átomos de carbono, presentan alta solubilidad, mientras que los que tienen más de 5 átomos, y a medida que aumenta su peso molecular y el número de carbonos, la insolubilidad de los mismos comienza a hacerse notoria. Por esto puede decirse que los aldehídos son principalmente polares, pero ha medida que aumenta el número de carbonos de la cadena principal, prima la apolaridad del mismo.

3. La densidad de los aldehídos aumenta ha medida que el número de carbonos aumenta. A continuación se muestra una tabla que contiene específicamente los puntos de fusión, ebullición, densidad y solubilidad de los aldehídos con menor peso molecular y otros más populares.

http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r53778.PDF

PROPIEDADES QUÍMICAS

Las reacciones químicas de los aldehídos son función del grupo carbonilo. Caracterizado por su alta electronegatividad, el oxígeno atrae el par electrónico más hacia él alejándolo del carbono. Po esta razón, la distribución electrónica del enlace no resulta simétrica; el oxígeno es ligeramente negativo y el carbono ligeramente positivo. Al adicionar reactivos al doble enlace carbono-oxígeno, se observa que la parte positiva del reactivo siempre es atraído por el oxígeno, y el fragmento negativo se une al carbono. 

1.   Reacciones de adición nucleófila:

             La reacción general de adición para los aldehídos es:

             La parte nucleofila del reactivo choca con el carbono del carbonilo, rompiendo el enlace pi (π) y haciendo desplazar los electrones hacia el oxígeno, además originándose un intermediario bipolar.

             El enlace X – H de dicho intermediario se encuentra muy polarizado gracias a la carga positiva sobre X y tenderá a perder el ión hidrógeno. El átomo de oxígeno cargado negativamente adquirirá el ión hidrógeno, de la siguiente manera:

Esta reacción de adición permite a los aldehídos agregar agua para formar hidratos, ácido cianhídrico para formar cianhidrinas, alcoholes para formar hemiacetales o hemicetales y bisulfito de sodio, entre otros.

2.   Reacciones de condensación con derivados de amoniaco (base) y ácidos:

         Cuando un compuesto carbonílico entra en contacto con una base acuosa diluida y no se encuentre presente un halógeno, se da una reacción de condensación. Un ejemplo de esto es cuando se adiciona amoníaco y algunos compuestos derivados de forma NH2 – Y. Se forman productos condensados en los que el carbono carbonilo se une con el nitrógeno del compuesto adicionado en un doble enlace. La reacción universal para este proceso es:

  

Este proceso también se puede dar en presencia de ácidos.

3.    Oxidación del aldehídos:

Los aldehídos oxidan fácilmente y se convierten en el ácido carboxílico respectivo. La reacción general para el proceso de oxidación es:

Al ver ambas estructuras se puede notar que en el producto de la reacción, el oxígeno adicionado se ha unido al hidrógeno original del aldehído, formando así la estructura de un ácido carboxílico. Existen tres tipos de oxidación en aldehídos, al tratar la utilización de oxidantes relativamente débiles, como soluciones alcalinas de compuestos cúpricos o argentosos, las cuales reciben el nombre de reactivos de Fehling, Benedict y Tollens.

4.   Reducción de aldehídos:

Los aldehídos se reducen con facilidad, a los correspondientes alcoholes primarios. Pueden emplearse una gran variedad de agentes reductores, siendo el mas simple la mezcla de hidrógeno y metal.

Todas las imágenes sacadas de: http://galeon.hispavista.com/melaniocoronado/ALDEHIDOS.pdf

OBTENCIÓN QUÍMICA

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.

1.     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.     2.   Ozonólisis 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.

I3   3.   Oxidación de metilbenceno:

La oxidación de metilbencenos se usa para producir benzaldehído. En éste, se da la cloración por radicales libres de un metilbenceno, luego, el aislamiento del isómero dicloro. Por último, debe producirse agua para formar el aldehído. 

OBTENCIÓN NATURAL

Los aldehídos se encuentran ampliamente presentes en la naturaleza, pues como se ampliará próximamente en los usos de los aldehídos, los aromas de las frutas, canela, vainilla, verduras, plantas, arboles e incendios se dan por este grupo funcional. Además, cabe resaltar que el carbohidrato glucosa es un aldehído llamado polihidroxialdehído. 

ORIGEN HISTÓRICO

El científico alemán Justus von Liebig (1803-1873) fue el primero en nombrar este grupo orgánico. En su experimento, al deshidrogenizar dos átomos de hidrógeno del etanol forma el primer aldehído llamado comúnmente aceltaldehído.

Primera reacción que produce aldehído
http://books.google.com.co/books?id=UxA3kcGM-i0C&pg=PA159&lpg=PA159&dq=deshidrogenacion+del+etanol&source=bl&ots=5WF3N2alDP&sig=G_v05Uy5h0eib7rL1fAOYkBkzgg&hl=es&sa=X&ei=tBKLUfbDA6HY0gGE-4CQAw&redir_esc=y#v=onepage&q=deshidrogenacion%20del%20etanol&f=false

USOS GENERALES

1. Explosivos:

El aldehído fórmico, también conocido como metanal, es utilizado fundamentalmente en la industria para la obtención de resinas fenólicas y alquídicas, junto con la elaboración de explosivos como el pentaeritrol y el tetranitrato de pentaeritrol (TNPE). Además, este producto también se utiliza para obtener poliuretano expandido. 

Pentaetritrol
spanish.alibaba.com

2. Plásticos:

La elaboración de plásticos termoestables como la bakelita, se da gracias a la intervención del formaldehído. Además, los aldehídos se usan en las industrias mecánicas para la elaboración de plásticos técnicos que sustituyen las piezas metálicas en los automóviles y en la maquinaria. Del mismo modo, estos plásticos obtenidos también son utilizados como cubiertas resistentes a choquen en aparatos eléctricos.

Producto hecho de bakelita
sjplasticos.wordpress.com

3. Perfumería:

Uno de los usos más comunes de los aldehídos es el que se le da en la industria de la perfumería puesto que ellos se encuentran en gran medida en las fragancias de las frutas y las flores. Por esta cualidad, los aldehídos se utilizan no sólo para la creación de fragancias sino también para la fijación de la misma. Compuestos como el benzaldehído(olor de almendras amargas), el aldehído anísico (esencia de anís), la vainillina, el piperonal (esencia de sasafrás), el aldehído cinámico (esencia de canela), la vainillina (saborizante principal de la vainilla), aportan a la creación de diferentes fragancias. Por otra lado, la muscona y la civetona son utilizados para fijar los aromas, evitando su evaporación.

html.rincondelvago.com

corinto.pucp.edu.pe

4. Desinfección y conservación:

No es raro pensar que el más importante de los aldehídos en términos de industria, sea el formaldehído pues sus usos van desde la formación de plásticos hasta la desinfección. Sin embargo, a pesar de poseer otras utilidades en la industria textil, es ampliamente utilizado en su solución acuosa. Ésta recibe el nombre del conocido formol o formalina y es comúnmente utilizado para la preservación de tejidos ante la descomposición. A continuación es mostrado mediante las imágenes los diferentes usos de este producto. 

Producto formol para la preservación
solventesindustrialesuni.blogspot.com

IMPACTO AMBIENTAL 

Al reutilizar y recalentar el aceite para las fritura, en especial el aceite de girasol, se genera una degradación de los ácidos grasos del aceite y como resultado, se forman aldehídos tóxicos. Esta emisión de aldehídos con bajo peso molecular, se van en el ambiente contaminando la atmosfera y contribuyendo al efecto invernadero, pues al reaccionar con oros gases, propicia la formación de radicales peróxidos, R-C-O-O que oxidan al NO2 produciendo O3 y lluvia acida.

IMPACTO EN LA SALUD 

Así mismo, La agencia SINC descubrió por medio de un experimento que algunos aldehídos tóxicos como el 4-hidroxi-[E]-2-nonenal, permanecían en el aceite, y como son compuestos muy reactivos, podían reaccionar con proteínas, hormonas y enzimas. Y tras investigaciones estos compuestos se encontraron en diversos tipos de cáncer, enfermedades neurodegenerativas, como el alzhéimer y el párkinson.

Por último, el gran conocido formaldehído, al ser altamente tóxico, es sumamente peligroso en la salud humana puesto que el contacto con el mismo trae consigo consecuencias mortales en los seres humanos. Un ejemplo de esto es el contacto con la piel que resultará en una senación de quemazón y picor, además de ser relacionado como un producto cancerígeno. Por esta razón, las industrias de los cosméticos han comenzado a prevenir de los posibles efectos del uso de este producto sobre el cuerpo para la desinfección.

Producto innovado sin formol
bogotadc.quebarato.com.co 

IMPORTANCIA EN LA ECONOMÍA

Teniendo en cuenta los usos de los aldehídos, es evidente la influencia de ellos en la economía mundial pues gracias a ellos la industria de la perfumería, por ejemplo, es lo que es hoy por hoy.

Adicionalmente, durante la segunda guerra mundial, en Alemania, distintos alcoholes eran necesarios para la fabricación de productos en las industrias. Estos debían ser versátiles en sus reacciones y accesible en grandes cantidades a un bajo precio. He aquí la importancia de los aldehídos, pues estos son los principales para obtener alcoholes simples por medio del proceso oxo de alquenos. Los alquenos reaccionan con monóxido de carbono e hidrógeno para generar aldehídos y estos pueden reducirse fácilmente a alcoholes primarios mediante una hidrogenación catalítica. Así las industrias economizaban en la compra de alcoholes, y gracias a ese descubrimiento hoy en día, industrias de química alifática (hidrocarburos) utilizan este proceso para la obtención de estos mismos.

A continuación el proceso oxo de alquenos

http://organica1.org/qo1/ok/alcohol/alco16.htm

PROYECCIONES EN LA INNOVACIÓN DE PRODUCTOS

El Dr. Juan Asenjo con la ayuda La Corporación Farmacéutica Recalcine y la universidad de Chile, está liderando un proyecto para el desarrollo de la primera vacuna contra el alcoholismo utilizando aldehídos. Existe una mutación genética presente en el 20 % de la población asiática. Esta mutación causa en este porcentaje consecuencias severas al ingerir alcohol, debido a la ausencia del gen que produce la enzima que lo metaboliza en el cuerpo: “aldehído deshidrogenasa”. Como los resultados después de beber son tan fuertes, la gente simplemente no lo prueba y evita la adicción. Es por esto que la vacuna reprimirá la producción de la enzima, incrementando los síntomas de mareo, nauseas entre otros, y así el adicto no querrá beber más. Desde el 2012 se están llevando acabo pruebas clínicas en humanos para probar su efectividad y así ver cuando se iniciaría su comercialización.

blogs.elcomercio.pe

BIBLIOGRAFÍA

- Maria D. Guillén, Patricia S. Uriarte. “Aldehydes contained in edible oils of a very different nature after prolonged heating at frying temperature”. Food Chemistry 131: Abril de 2012. Consultado el 6 de mayo del 2013. Disponible en la siguiente página web:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814611013562

- EL OCCIDENTAL, Organización Editorial Mexicana. “Pide Secretaría del Medio Ambiente no contaminar en fiestas de fin de año” 29 de diciembre del 2012. Consultado el 6 de mayo del 2013. Disponible en la siguiente página web:http://www.oem.com.mx/eloccidental/notas/n2824253.htm

- RIUS Carlos Antonio, SUGERENCIAS Alonso, “Fuente Industrial”. UNAM. Consultado el día 7 de Mayo del 2013. Disponible en la siguiente página web: http://organica1.org/qo1/ok/alcohol/alco16.htm

- COHEN, Bryan: “First alcoholism vaccine undergoes preclinical trial in Chile”. Publicado el 28 de Enero del 2013. Disponible en la siguiente pagina web: http://vaccinenewsdaily.com/vaccine_development/321888-first-alcoholism-vaccine-undergoes-preclinical-trial-in-chile/

Integrantes:

Andrea Cabarcas 

Natalia Celis

Juliana Flórez

María Camila Otálora

Juliana Yamal