Ejercicio resuelto de Orgánica · Química · Cantabria · 2022

Conteste a las siguientes cuestiones sobre el pentanal:

a) Se utiliza ${\text{H}}_2$ para reducir catalíticamente pentanal; razone y nombre el o los productos obtenidos. [1 punto]

b) Si en vez de reducir el pentanal se lleva a cabo una oxidación del mismo, razone y nombre el o los productos de la oxidación. [1 punto]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Se}}\mathbf{\text{utiliza}}\mathbf{\text{H₂}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{reducir}}\mathbf{\text{catal}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{ticamente}}\mathbf{\text{pentanal;}}\mathbf{\text{razone}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{nombre}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{productos}}\mathbf{\text{obtenidos.}}\mathbf{\text{[1}}\mathbf{\text{punto]}}$

El pentanal es un $\mathbf{\text{aldeh}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{do}}$, $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}$, con el grupo carbonilo en un carbono del extremo de la cadena.

Reducirlo consiste en añadir hidrógeno al doble enlace $\mathrm{C}=\mathrm{O}$: uno de los átomos va al carbono y el otro al oxígeno, que queda como hidroxilo.

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}+{\mathrm{H}}_2\stackrel{\mathrm{N}\mathrm{i}}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\mathrm{H}$

El producto es el $\mathbf{\text{pentan-1-ol}}$, un alcohol $\mathbf{\text{primario}}$.

Que sea primario no es casual: el carbono del carbonilo de un aldehído está en el extremo de la cadena, así que al reducirse conserva dos hidrógenos junto al $-\mathrm{O}\mathrm{H}$. Una cetona, en cambio, daría un alcohol secundario. El estado de oxidación de ese carbono pasa de $+1$ a $-1$: gana dos electrones, como corresponde a una reducción.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Si}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{vez}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{reducir}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{pentanal}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{lleva}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{cabo}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{oxidaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{mismo,}}\mathbf{\text{razone}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{nombre}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{productos}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{oxidaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}\mathbf{\text{[1}}\mathbf{\text{punto]}}$

Los aldehídos se oxidan con mucha facilidad, porque el carbono del carbonilo todavía conserva un hidrógeno que puede perder. El producto es el ácido carboxílico correspondiente:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}+[\mathrm{O}]\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}$

El producto es el $\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido}}\mathbf{\text{pentanoico}}$. El carbono funcional pasa de $+1$ a $+3$.

Sirve casi cualquier oxidante —$\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_4$, ${\mathrm{K}}_2\mathrm{C}{\mathrm{r}}_2{\mathrm{O}}_7$ o incluso el oxígeno del aire—, y esa facilidad es la base de los ensayos clásicos que distinguen aldehídos de cetonas: el reactivo de Tollens deposita un espejo de plata y el de Fehling da un precipitado rojo de $\mathrm{C}{\mathrm{u}}_2\mathrm{O}$. Una cetona no reacciona con ninguno de los dos, porque para seguir oxidándose tendría que romper la cadena carbonada.