Aldehído

Estructura de un aldehído.
-R es el grupo unido al grupo aldehído.

Un aldehído es un compuesto orgánico que contiene un grupo carbonilo terminal. Este grupo funcional, llamado grupo aldehído, está formado por un átomo de carbono unido a un átomo de hidrógeno con un enlace covalente simple y a un átomo de oxígeno con un enlace doble. Así, la fórmula química de un grupo funcional aldehído es -CH=O, y la fórmula general de un aldehído es R-CH=O. El grupo aldehído se denomina ocasionalmente grupo formilo o metanoilo. Otras clases de compuestos orgánicos que contienen grupos carbonilo son las cetonas y los ácidos carboxílicos.

Nomenclatura

La palabra aldehído parece haber surgido del alcohol deshidrogenado. En el pasado, los aldehídos recibían a veces el nombre de los alcoholes correspondientes, por ejemplo aldehído vínico para el acetaldehído. (Vinous es del latín vinum = vino, la fuente tradicional de etanol; compárese con vinilo.)

Nombres de la IUPAC para los aldehídos

La IUPAC prescribe la siguiente nomenclatura para los aldehídos:

1. Los aldehídos alifáticos cíclicos se nombran como derivados de la cadena de carbono más larga que contiene el grupo aldehído. Así, HCHO se nombra como un derivado del metano, y CH3CH2CH2CHO se nombra como un derivado del butano. El nombre se forma cambiando el sufijo -e del alcano padre por -al, de modo que HCHO se denomina metanal, y CH3CH2CH2CHO se denomina butanal.
2. En otros casos, como cuando un grupo -CHO está unido a un anillo, puede utilizarse el sufijo -carbaldehído. Así, C6H11CHO se conoce como ciclohexanecarbaldehído.
3. Si está presente otro grupo funcional que las reglas de la IUPAC prescriben que debe nombrarse como sufijo, el grupo aldehído se nombra con el prefijo formil-. Este prefijo se prefiere al metanoil-.
4. Si la sustitución del grupo aldehído por un grupo carboxilo (-COOH) diera lugar a un ácido carboxílico con un nombre trivial, el aldehído puede nombrarse sustituyendo el sufijo -ácido cítrico o -ácido óico de este nombre trivial por -aldehído. Por ejemplo:

• HCHO puede llamarse formaldehído.
• CH3CHO puede llamarse acetaldehído.
• C6H5CHO puede llamarse benzaldehído.

Otra nomenclatura

El átomo de carbono adyacente a un grupo carbonilo se llama carbono α. Los átomos de carbono más alejados del grupo pueden denominarse β para el átomo de carbono unido al carbono α, γ para el siguiente, etc. Los átomos de hidrógeno unidos a estos átomos de carbono se denominan del mismo modo: un hidrógeno α es un átomo de hidrógeno unido al carbono α y así sucesivamente.

Una reacción que introduce un grupo aldehído se conoce como reacción de formilación.

Química

El grupo aldehído es polar. El oxígeno, más electronegativo que el carbono, atrae hacia sí los electrones del enlace carbono-oxígeno, creando una deficiencia de electrones en el átomo de carbono.

El átomo de H que forma parte del grupo -CH=O se conoce como átomo de α-hidrógeno. Este átomo de hidrógeno es más ácido que un átomo de hidrógeno en un alcano (con un pKa típico de 17). Esta propiedad se explica en términos de lo que se denomina «estabilización por resonancia» de la base conjugada.

Síntesis

Hay varios métodos para preparar aldehídos:

• Reaccionar un alcohol primario con un agente oxidante. En el laboratorio esto puede lograrse calentando el alcohol con un reactivo de cromo (VI) y una solución acidificada de dicromato de potasio, que se reduce a Cr3+ verde durante la reacción. El exceso de dicromato oxidará aún más el aldehído para formar un ácido carboxílico, por lo que se destila el aldehído a medida que se forma (si es volátil), o se utilizan métodos y reactivos más suaves como la oxidación PCC, el ácido IBX, el periodinano Dess-Martin o la oxidación Swern. La reacción se ilustra a continuación con la oxidación del propan-1-ol para formar propionaldehído, y de nuevo con la oxidación del pentan-1-ol para formar pentanal.

CH3CH2CH2OH – → CH3CH2CHO

• Al reaccionar un alqueno (si hay un hidrógeno vinílico) con ozono se formará un ozónido (un intermedio inestable y explosivo) que da lugar a un aldehído al reducirse con zinc y ácido a temperaturas reducidas. Este proceso se denomina ozonólisis.
• La reacción de un éster con hidruro de diisobutilo y aluminio (DIBAL-H) o con hidruro de aluminio y sodio puede provocar la reducción, dando lugar a un aldehído.
• Reducción de un cloruro ácido mediante la reducción de Rosenmund o utilizando hidruro de tri-t-butoxialuminio de litio (LiAlH(O-t-C4H9)3).
• Reacción de cetonas con metoximetilentrifenilfosfina en una reacción de Wittig modificada.
• Pueden utilizarse diversas reacciones de formilación, como la reacción de Vilsmeier-Haack, para introducir un grupo aldehído.
• En la reacción de Nef, los aldehídos se forman por hidrólisis de sales de compuestos nitro primarios.
• Los aldehídos de Zincke se forman por reacción de sales de piridinio con aminas secundarias seguida de hidrólisis.
• En la síntesis de aldehídos de Stephen se forman aldehídos a partir de nitrilos, cloruro de estaño y ácido clorhídrico.

Tautomería ceto-enol

Los aldehídos pueden existir en los tautómeros ceto o enol. El tautomerismo ceto-enol es catalizado por un ácido o una base.

Reacciones comunes

Reducción y oxidación

• El grupo aldehído puede reducirse al grupo -CH2OH, cambiando el aldehído en un alcohol primario.
• El grupo aldehído puede oxidarse al grupo -COOH, dando lugar a un ácido carboxílico. Los agentes oxidantes adecuados incluyen permanganato de potasio, ácido nítrico, óxido de cromo (VI) y dicromato de potasio acidificado.
  • Otra reacción de oxidación es la prueba del espejo de plata. En esta prueba, se trata un aldehído con el reactivo de Tollens, que se prepara añadiendo una gota de solución de hidróxido de sodio en una solución de nitrato de plata para dar un precipitado de óxido de plata(I), y añadiendo a continuación la cantidad suficiente de solución de amoníaco diluida para redisolver el precipitado en amoníaco acuoso y producir el complejo +. Este reactivo convierte los aldehídos en ácidos carboxílicos sin atacar los dobles enlaces carbono-carbono. El nombre de prueba del espejo de plata surge porque esta reacción producirá un precipitado de plata cuya presencia puede utilizarse para comprobar la presencia de un aldehído.

Reacciones de adición nucleofílica

En las reacciones de adición nucleofílica un nucleófilo puede añadirse al átomo de carbono en el grupo carbonilo, dando lugar a un compuesto de adición en el que este átomo de carbono tiene una geometría molecular tetraédrica. Junto con la protonación del átomo de oxígeno en el grupo carbonilo (que puede tener lugar antes o después de la adición), se obtiene un producto en el que el átomo de carbono en el grupo carbonilo está unido al nucleófilo, un átomo de hidrógeno y un grupo hidroxilo.

En muchos casos, se elimina una molécula de agua después de la adición; en este caso, la reacción se clasifica como una reacción de adición-eliminación o adición-condensación.

Hay varios ejemplos de reacciones de adición nucleofílica.

• En la reacción de acetalización, en condiciones ácidas o básicas, un alcohol se añade al grupo carbonilo y se transfiere un protón para formar un hemiacetal. En condiciones ácidas, el hemiacetal y el alcohol pueden seguir reaccionando para formar un acetal y agua. Los hemiacetales simples suelen ser inestables, aunque los cíclicos, como la glucosa, pueden ser estables. Los acetales son estables, pero vuelven al aldehído en presencia de ácido.
• Los aldehídos pueden reaccionar con el agua (en condiciones ácidas o básicas) para formar hidratos, R-C(H)(OH)(OH), aunque éstos sólo son estables cuando hay grupos fuertes que retiran electrones, como en el hidrato de cloral. El mecanismo es idéntico al de la formación de hemiacetales.
• En la alquilimino-de-oxo-bisustitución, una amina primaria o secundaria se añade al grupo carbonilo y se transfiere un protón del átomo de nitrógeno al de oxígeno para crear una carbinolamina. En el caso de una amina primaria, se puede eliminar una molécula de agua de la carbinolamina para dar lugar a una imina. Esta reacción es catalizada por el ácido.
• El grupo ciano del HCN puede añadirse al grupo carbonilo para formar cianohidrinas, R-C(H)(OH)(CN).
• En la reacción de Grignard, un reactivo de Grignard se añade al grupo, dando lugar finalmente a un alcohol con un grupo sustituido del reactivo de Grignard.
• La hidroxilamina (NH2OH) puede añadirse al grupo carbonilo. Tras la eliminación del agua, esto dará lugar a una oxima.
• Un derivado del amoníaco de la forma H2NNR2 como la hidracina (H2NNH2) o la 2,4-dinitrofenilhidracina puede añadirse al grupo carbonilo. Tras la eliminación del agua, esto dará lugar a la formación de una hidrazona.

Reacciones más complejas

• Si un aldehído se convierte en una hidrazona simple (RCH=NHNH2) y ésta se calienta con una base como el KOH, el carbono terminal se reduce completamente mediante la reacción de Wolff-Kishner a un grupo metilo. La reacción de Wolff-Kishner puede realizarse como una reacción de una sola vez, dando la conversión global RCH=O → RCH3.
• La reacción de los aldehídos con agentes reductores como el magnesio da dioles en una reacción de acoplamiento de Pinacol.
• La reacción de Wittig lleva los aldehídos a alquenos y la reacción de Corey-Fuchs lleva los aldehídos a alquinos. Ambas utilizan un reactivo de trifenilfosfina. El reactivo de Corey-Chaykovsky es un ylido de sulfonio que convierte los aldehídos en epóxidos.

Ejemplos de aldehídos

• Metanal (Formaldehído)
• Etanal (Acetaldehído)
• Propionaldehído (propanal)
• Butraldehído (butanal)
• Glucosa
• Benzaldehído
• Cinamaldehído

Ver también

• Ácido carboxílico
• Grupo funcional
• Cetona
• Química orgánica

Todos los enlaces recuperados el 25 de febrero, 2016.

• Aldehídos Compendio de Terminología Química de la IUPAC – el Libro de Oro.

Grupos funcionales

Clase química: Ácido carboxílico – Aldehído – Alcano – Alqueno – Alquino – Amida – Amina – Compuesto azoico – Derivado del benceno – Cianato – Ester – Éter – Haloalcano – Imina – Isocianuro – Isocianato – Cetona – Nitrilo – Compuesto nitro – Compuesto nitroso – Peróxido – Derivado fosfórico Ácido sulfónico – Sulfona – Ácido sulfónico – Sulfóxido – Tioéter – Tiol – Derivado del tolueno