Reacciones Redox 26/06/2012 C 3 H 8 + 5O 2 3CO 2 + 4H 2 O. Academia de Química, Depto. Ciencia Básicas ITESM, campus qro. 1

Transcripción

1 C 3 H 8 + 5O 2 3CO 2 + 4H 2 O Básicas ITESM, campus qro. 1

2 Reacciones donde hay transferencia de electrones. Cuando un átomo de carbono, en el reactivo orgánico, forma más enlaces con el O, C, N, halógenos y menos con el H es una reacción de Oxidación, lo contrario corresponde a una reacción de Reducción. Frecuentemente en una oxidación se agrega O (o es sustituido un H por un átomo más electronegativo) En una reducción se adiciona H (o se sustituye un átomo electronegativo por H) Algunas reacciones de adición, eliminación o sustitución también pueden ser REDOX. Reacción de Oxidación Reacción de Reducción Oxidación = pérdida de electrones (aumento no. oxidación) Reducción= ganancia de electrones (disminución no. oxidación) Básicas ITESM, campus qro. 2

3 Para que exista una reacción redox, en el sistema debe haber una especie que ceda electrones (agente reductor) y otra especie que las acepte (agente oxidante). En química orgánica las reacciones se clasifican en función de lo que le sucede (oxida, reduce) al compuesto orgánico Reacción de Oxidación Básicas ITESM, campus qro. 3

4 Un agente oxidante también llamado oxidante o comburente puede definirse como: 1. Un compuesto químico que fácilmente transfiere átomos de oxígeno 2. Una sustancia que gana electrones en una reacción redox. 3. El agente oxidante se reduce. En la tabla aparecen algunos agentes oxidantes y los compuestos que forman o en que se transforman. Básicas ITESM, campus qro. 4

5 El hidruro de diisobutilaluminio, menos reactivo que el hidruro de litio y aluminio, reduce el grupo carboxilo parcialmente y la reducción se detiene en el aldehído. Un agente reductor también llamado reductor puede definirse como: 1. Un compuesto químico que fácilmente transfiere átomos de hidrógeno 2. Una sustancia que pierde electrones en una reacción redox. 3. El agente reductor se oxida. Algunos agentes reductores importantes en química orgánica. Boro hidruro de sodio, NaBH4 Hidruro de litio y aluminio, LiAlH4, es uno de los pocos reactivos que puede reducir un ácido carboxílico a alcohol. H2/Pt (reducción catalítica). El hidruro de diisobutilaluminio, menos reactivo que el hidruro de litio y aluminio, reduce el grupo carboxilo parcialmente y la reducción se detiene en el aldehído. Los metales alcalinos son buenos reductores porque tienen una gran tendencia a ceder su electrón más externo. Básicas ITESM, campus qro. 5

6 En diferentes compuestos orgánicos el carbono posee un estado de oxidación diferente. Por tanto, puede deducirse que unas funciones orgánicas pueden obtenerse de otras por oxidación o reducción. Dependiendo de dónde nos encontremos en el árbol redox" y a dónde queramos ir utilizaremos una u otra. Básicas ITESM, campus qro. 6

7 Oxidación de alcanos. Los alcanos son los más utilizados como combustibles. La combustión es un proceso general de todas las moléculas orgánicas, en la cual los átomos de carbono de la molécula se combinan con el oxígeno convirtiéndose en moléculas de dióxido de carbono (CO 2 ) y los átomos de hidrógeno en agua líquida (H 2 O). La combustión es una reacción exotérmica, el calor desprendido se llama calor de combustión y en muchos casos puede determinarse con exactitud, lo que permite conocer el contenido energético de las moléculas. El metano hídrico es una sustancia cristalina parecida al hielo, compuesta de moléculas de agua y metano. Básicas ITESM, campus qro. 7

8 Oxidación de alquenos. El permanganato reacciona con los alquenos, en solución acuosa fría y condiciones neutras, formando dioles vecinales sin Oxidación de alquenos con ozono El resultado global de la ozonólisis es la ruptura del doble enlace carbono-carbono de la molécula, el oxígeno se une a cada uno de los dos átomos que forman el doble enlace original formando aldehídos o cetonas. Permite deducir la estructura del aqueno Básicas ITESM, campus qro. 8

9 Se realiza con un reactivo de cromo (VI) anhidro llamado clorocromato de piridinio (PCC o CrO 3 (Py) 2 ), este reactivo da muy buenos rendimientos en la oxidación de alcoholes primarios a aldehídos Otros oxidantes como permanganato o dicromato producen la sobreoxidación del alcohol a ácido carboxílico. Básicas ITESM, campus qro. 9

10 Los alcoholes secundarios se oxidan a cetonas. El reactivo más utilizado es el CrO 3 /H + /H 2 O, conocido como reactivo de Jones. Otros oxidantes son el dicromato de potasio en medio ácido y el permanganato de potasio que puede trabajar tanto en medios ácidos como básicos. IMPORTANTE: Los alcoholes terciarios no pueden ser oxidados Básicas ITESM, campus qro. 10

11 Prueba de Fehling Se emplea como oxidante el ión cúprico en medio básico, la precipitación de oxido cuproso (rojo) indica la presencia de un aldehído. Prueba de Tollens Utiliza como reactivo una disolución amoniacal de plata, con presencia de un aldehído se produce un precipitado de plata elemental en forma de espejo de plata. Las cetonas no se oxidan Básicas ITESM, campus qro. 11

12 El hidruro de litio y aluminio (LiAlH 4 ) ataca a los ácidos carboxílicos reduciéndolos a alcoholes Básicas ITESM, campus qro. 12

13 Reducción de aldehídos y cetonas La reacción de la amalgama zinc-mercurio en medio ácido con aldehídos y cetonas, produce la reducción de los mismos a alcanos Reducción de alquenos Los alquenos reaccionan con hidrógeno en presencia de un catalizador (platino, paladio), convirtiéndose en alcanos. Básicas ITESM, campus qro. 13

14 Todas las reacciones de adición de hidrógeno son reacciones de reducción. Básicas ITESM, campus qro. 14

15 Moléculas que pueden actuar como Centros Redox en Proteínas Nombre de la molécula orgánica Riboflavina Hemoglobina Estructura En donde se encuentran y cuál es su utilidad Sus fuentes naturales son las carnes y lácteos, cereales, levaduras y vegetales verdes. El oxigeno no "viaja" suelto dentro de los glóbulos rojos sino "enganchado" a una proteína que se llama Hemoglobina (hemo) La mayoría de las reacciones de transferencia de electrones que tienen lugar in vivo involucran bien parejas de proteínas redox o a una proteína redox y un sustrato capaz de alterar su estado redox al interaccionar con la proteína. Básicas ITESM, campus qro. 15