Aldeidos e cetonas

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Aldeidos e cetonas

  1. 1. Curso: Engenharia de AlimentosDisciplina: Química OrgânicaÍndice • Introdução: Aldeídos e Cetonas, compostos carbonilados. • Aldeídos – Nomenclatura • Cetonas - Nomenclatura • Propriedades Físicas • Acetal e Hemicetal • Reações envolvendo Aldeídos e Cetonas • Aplicação à Engenharia de Alimentos • BibliografiaIntrodução: Aldeídos e Cetonas, compostos carbonilados.Aldeídos e Cetonas são grupos funcionais que contêm o oxigênio ligado duplamente a umátomo de carbono: O Grupo Carbonila. O arranjo , é um dos grupos funcionais maisimportantes da química orgânica. Além de Aldeídos e Cetonas, o grupo carbonila está presenteem ácidos carboxílicos, ésteres, haletos ácidos e amidas.Grupo CarbonilaEsse grupo possui um átomo de carbono sp² ligado a um átomo de oxigênio que tambémpossui hibridização sp² por uma ligação dupla e a outros dois substituintes; como o átomo decarbono é trigonal, esses substituintes se encontram no mesmo plano que o átomo de oxigênioe seus dois pares de elétrons livres:
  2. 2. Como existe uma ligação dupla entre os átomos de carbono e oxigênio este grupo possui umaligação sigma e uma ligação pi. A ligação dupla carbono-oxigênio é forte, mesmo assim, possuiuma reatividade considerável porque há uma diferença de eletronegatividade entre o carbono eoxigênio sendo este último mais eletronegativo ele atrai a densidade de elétrons do carbonopara aumentar a polarização da ligação onde o oxigênio ficará negativo e o carbono positivo.Aldeídos – NomenclaturaOs aldeídos são compostos orgânicos caracterizados pela presença do grupamento formila,que é o grupo carbonila ligado à um hidrogênio (H—C=O) e este grupo é ligado a um radicalalifático ou aromático. É obtido através da oxidação de álcoois primários em meio ácido.Grupo AldeídoO odor dos aldeídos que têm baixo peso molecular é irritante, porém, à medida que o númerode carbonos aumenta, torna-se mais agradável. Os aldeídos de maior peso molecular, quepossuem de 8 a 12 átomos de carbono, são muito utilizados na indústria de cosméticos nafabricação de perfumes sintéticos.Segundo a IUPAC, nomeia-se o aldeído substituindo-se a terminação do nome do alcenocorrespondente por “al” como o grupo aldeído deve estar no final da cadeia carbônica, suaposição não precisa ser indicada. Contudo, quando outros substituintes estiverem presentes,considera-se que o grupo carbonila ocupe a posição “1”. Vejamos as estruturas a seguir:O procedimento de nomeação de Aldeídos, ramificados ou não deve seguir os seguintespassos:
  3. 3. 1º - Assinalar a cadeia principal. 2º - Numerar a cadeia a partir do carbono do grupo aldeídoque irá adquirir o número 1. 3º - Começar o nome indicando a ramificação ou ramificações.Exemplo 1:Metanal Etanal Propanal 2-Metilpropanal(Formaldeído) (Acetaldeído) (Propionaldeído) (Isobutilaldeído)5-Cloro-Pentanal Benzaldeído 3-Fenil-4-PentinalCetonas – NomenclaturaAs cetonas são compostos orgânicos caracterizados pela presença do grupamento carbonila,ligado a dois radicais orgânicos. Apresentam uma fórmula geral R-C(=O)-R, onde R e Rpodem ser iguais ou diferentes; alifáticos ou aromáticos; saturados ou insaturados. R e Rpodem também estar unidos. Nesse caso, compõem um ciclo. R e R’ só não podem serhidrogênios, pois caracteriza-se um aldeído.
  4. 4. Grupo CetonaAs Cetonas são formadas pela oxidação de álcoois secundários. Um átomo de hidrogênio(ligado ao oxigênio) é retirado e o átomo de oxigênio passa a fazer uma ligação dupla com ocarbono da cadeia.A nomenclatura das cetonas é feita substituindo-se a terminação “O” do nome do alcanocorrespondente por “ONA”, numera-se então a cadeira de maneira a dar ao carbonocarbonílico o menor número possível e usa-se este número para indicar sua posição.Exemplo 2:3-Buten-2-Ona 2,2,4-trimetilpentanona(Isopropil-terc-butil-cetona)Acetofenona Ciclohexanona BenzofenonaPropriedades FísicasO grupo carbonila é um grupo apolar, portanto, os aldeídos e cetonas possuem um ponto deebulição maior do que dos hidrocarbonetos de mesmo peso molecular, porém, como osaldeídos e cetonas não podem formar pontes de hidrogênios entre si, realizando apenasinterações dipolo-dipolo o que resulta em um um ponto de ebulição menor do que os álcooiscorrespondentes.
  5. 5. Quanto a solubilidade, ambos grupos funcionais formam pontes de hidrogênio com a água,aquelas estruturas que possuírem pequeno peso molar são totalmente solúveis na água.Tabela 1.1 – Propriedades Físicas dos Aldeídos e Cetonas Ponto de Fusão Ponto de Ebulição Solubulidade emFórmula Nome (°C) (°C) ÁguaHCHO Formaldeído -92 -21 Muito SolúvelCH3CH2CHO Propanal -81 49 Muito SolúvelCH3COCH2CH3 Butanona -86 79,6 Muito Solúvel 3-CH3CH2COCH2CH3 -42 102 Solúvel Pentanona 2-CH3COCH2CH2CH3 -39 102 Solúvel PentanonaC6H5COCH3 Acetofenona 21 202 InsolúvelC6H5CHO Benzaldeído -26 178 Pouco SolúvelCH3COCH3 Acetona -95 56,1 InfinitoCH3(CH2)4CHO Hexanal -51 131 Pouco SolúvelCH3(CH2)3CHO Pentanal -91,5 102 Pouco SolúvelAcetal e Hemicetal (Cetal)Quando se dissolve um aldeído em um álcool, um equilibrio se estabelece entre o aldeído e umgrupo chamado hemiacetal, ele é formado por uma adição do álcool ao grupo carbonila.
  6. 6. A maior parte dos hemiacetais de cadeia aberta não é estável o suficiente para permitir o seuisolamento, porém, os hemicetais de cadeia fechada (cíclicos), com anéis de 5 ou 6 membrossão geralmente muito mais estáveis e são açúcares.O mecanismo para a formação de um acetal envolve uma eliminação de água, catalisada porácido, seguida de uma segunda adição do álcool. Todas as etapas na formação de um acetal apartir de um aldeído são reversíveis, quando se dissolve um aldeído em um grande excesso de
  7. 7. álcool anidro e se adiciona uma pequena quantidade de ácido o equilíbrio favorecerá aformação do acetal.Depois que o equilibrio é estabelecido, pode-se isolar o acetal pela evaporação do excessodeste álcool, se então o acetal for colocado em água e adicionada outra quantidade de ácido,todas as etapas se revertem e sob as mesmas condições (excesso de água), o equilibriofavorece a formação do aldeído.Apesar dos acetais e cetais cíclicos (hemicetais) serem hidrolisados a aldeído e cetona emácido aquoso, eles são estáveis em base aquosa, devido a esta propriedade eles nos dão ummétodo conveniente para proteger grupos de aldeídos e cetonas em soluções básicas ereações indesejáveis.Reações envolvendo Aldeídos e CetonasO compostos carbonílicos são preparados por oxidação de álcoois, utilizando o Cromo +6; Osálcoois primários oxidam para aldeídos e os álcoois secundários oxidam para cetonas. 1. Obtenção de Aldeídos a partir de Álcoois primáriosOs aldeídos podem ser preparados por diversos métodos que envolvem a oxidação e redução.Os álcoois primários podem ser oxidados a aldeídos, um reagente utilizado com este propósitoé o complexo formado quando o óxido crômico (CrO3) ou o dicromato de sódio (Na2Cr2O7)reage com a piridina (C5H5N):
  8. 8. Pelo esquema acima, podemos ver que o Álcool é oxidado à Aldeído, e se o processo tiveruma continuidade ele se transformará em um ácido carboxílico. Por exemplo, a oxidação de 1-Pentanol em Pentanal: 1. Obtenção de Cetonas a partir de Álcoois SecundáriosOs álcoois secundários podem ser oxidados a cetonas, em geral, a reação para no estado decetona porque uma oxidação posterior requer a quebra de uma ligação carbono-carbono.O reagente utilizado é a adição de CrO3 ao ácido sulfúrico, á medida que o ácido crômicooxida o álcool á cetona, o cromo é reduzido do estado de oxidação +6 para o estado deoxidação +3, quando isto ocorre há uma mudança de açor que acompanha esta mudança deestado. As oxidações dos álcoois secundários dão, em geral, cetonas de exelente rendimento.3) Adição de água a Aldeídos e CetonasA água, que é um nucleófilo, é capaz de atacar o grupamento carbonila dos aldeídos ecetonas, esse processo é chamado de hidratação. O processo de hidratação gera umcomposto chamado de hidrato, esta reação é catalisada por um ácido ou por uma base. Aredação de hidratação é reversível, o produto é um diol, duas moléculas “OH”. 1. HidrogenaçãoSe aldeídos e cetonas são resultados da oxidação de álcoois primários e secundáriosrespectivamente, se sofrerem um processo de hidrogenação (redução), eles voltam aosestados anteriormente. Quando ocorre uma redução com aldeído, ao entrar em contato comníquel e platina ele se transforma em um álcool primário, o mesmo ocorre com a cetona, queoriginará um álcool secundário.
  9. 9. R − CHO + H2 Pt,Ni→ RCH2OH álcool aldeído primário R1 − C = O – R2 + H2 Pt,Ni→ RCHR - OH Cetona álcool secundárioAplicação na Engenhaia de AlimentosAlguns aldeídos possuem aromas importantes na indústria de alimentos e são usados comoaromatizantes:AcetaldeídoO acetaldeído é usado como aromatizante de frutas, principalmente maçã, pode ser adicionadoem balas, doces e sucos artificiais. Alguns aldeídos e cetonas também são resultantes dadecomposição de carboidratos durante a torração do café e compreendem cerca de 0,04% docafé torrado, como a 2-Butanona e 3-metil-butanal. Alguns destes aldeídos são encontradosem grande quantidade no café torrado fresco, mas são perdidos durante a estocagem pelasreações de volatização e oxidação.AcetonaSojaA acetona (Propanona) se apresenta como um líquido de odor irritante e se dissolve tanto emágua como em solventes orgânicos, na indústria alimentícia possui uma importante utilização:extração de óleos e gorduras de semente de plantas, que em geral, são a soja, girassol eamendoim.Malonaldeído
  10. 10. Há poucas dúvidas que o Malonaldeído, um produto secundário da oxidação de um lipídeo sejatóxico as células do corpo, este aldeído por ser formado dentro do alimento ou já vir em suacomposição química, acredita-se que o mesmo é cancerígeno, a maior parte destes produtosda oxidação têm chamado a atenção da comunidade científica com sua provável relação naincidência de câncer. A oxidação lipídica é associada as carnes e o sal é utilizado como umcatalisador desta oxidação aumentando a quantidade de ácido tiobarbiturico (TBA) ediminuindo a cor dos alimentos.Bibliografia- LivrosT. W. Graham Solomons, Química Orgânica Vol. 2, LTC, Rio de Janeiro, 1983.T. W. Graham Solomons, Química Orgânica Vol. 3, LTC, Rio de Janeiro, 1983.K. Peter C. Vollardt, Quimica Orgânica, Bookman, Porto Alegre, 2004.Paulo A. Bobio e Florinda O. Bobio, Química de Processamento de Alimentos, Campinas,fundação Cargill, 1984.- Siteswww.unb.br/iq/litmo/disciplinas/QOF/Alde%EDdos%20e%20Cetonas.pptwww.fisica.net/quimica/resumo31.htmhttp://www2.ufp.pt/~pedros/qo2000/aldeidos.htmhttp://www.klickeducacao.com.br/2006/materia/22/display/0,5912,IGP-22-22-982-5714,00.htmlhttp://www.pucrs.br/quimica/professores/arigony/aldeidos/obtencao.htmwww.unb.br/iq/litmo/disciplinas/QOF/Alde%EDdos%20e%20Cetonas.ppt
  11. 11. http://www.fisica.net/quimica/resumo30.htm- ArtigosIdentificação e Quantificação de Voláteis de Café através de cromatografia gasosa de altaresolução / Espectrometria de massas empregando um amostrador automático de “Headspace”Leonardo César AMSTALDEN,*, Flávio LEITE, Hilary Castle de MENEZESPapel do Sal Iodado na Oxidação Lipídica em hambúrgueres bovino e suíno (misto) ou defrango.E.A.F.S. TORRES, C.D. RIMOLI3, R. OLIVO, M.K. HATANO, M. SHIMOKOMAKI

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