Aldehídos

Los aldehídos son compuestos orgánicos que contienen el grupo funcional formilo (–CHO), es decir, un grupo carbonilo (C=O) situado en el extremo de una cadena y unido al menos a un átomo de hidrógeno. Su fórmula general es R–CHO. Son responsables del aroma de la canela, la vainilla o las almendras amargas, y algunos, como el formaldehído, tienen una enorme importancia industrial.

¿Qué son los aldehídos?

En química orgánica, un aldehído es una molécula en la que un átomo de carbono forma un doble enlace con un oxígeno y, además, está unido a un hidrógeno y a una cadena carbonada (R) o, en el caso más sencillo, a otro hidrógeno. Ese carbono es siempre terminal, de modo que el grupo –CHO solo puede aparecer al final de una cadena.

Aldehídos y cetonas forman la familia de los compuestos carbonílicos. La diferencia está en lo que rodea al carbonilo: en un aldehído hay al menos un hidrógeno (R–CHO); en una cetona, dos cadenas carbonadas (R–CO–R′).

El nombre lo propuso el químico alemán Justus von Liebig en 1835 a partir del latín alcohol dehydrogenatum, «alcohol deshidrogenado», porque estos compuestos se obtienen al quitar hidrógeno a un alcohol.

Características y propiedades

El grupo carbonilo es polar: el oxígeno, más electronegativo, atrae los electrones del enlace covalente doble, y el carbono queda con una carga parcial positiva. De ahí derivan sus propiedades:

• Puntos de ebullición intermedios: más altos que los de los alcanos de masa similar, por las interacciones dipolo-dipolo, pero más bajos que los de los alcoholes, porque los aldehídos no pueden formar puentes de hidrógeno entre sus propias moléculas (no tienen enlaces O–H).
• Solubilidad en agua: los más pequeños son muy solubles, porque el oxígeno del carbonilo acepta puentes de hidrógeno del agua. La solubilidad disminuye al crecer la cadena.
• Estado físico: el metanal es un gas a temperatura ambiente; el etanal hierve a unos 20 °C; los siguientes son líquidos y los de cadena larga, sólidos.
• Olor intenso: los de bajo peso molecular son irritantes; muchos de mayor tamaño, especialmente los aromáticos, tienen olores agradables.
• Gran reactividad: se oxidan con facilidad, lo que los convierte en buenos reductores, y experimentan reacciones de adición sobre el doble enlace C=O.

Nomenclatura de los aldehídos

Según las normas de la IUPAC:

• Se elige la cadena más larga que contenga el grupo –CHO y se sustituye la «-o» final del alcano por el sufijo -al: metano → metanal; etano → etanal; propano → propanal.
• El carbono del grupo –CHO es siempre el número 1, por lo que no hace falta indicar su posición: CH₃CH(CH₃)CHO es el 2-metilpropanal.
• Si hay dos grupos –CHO en los extremos, se usa -dial: OHC–CHO es el etanodial (glioxal).
• Cuando el –CHO está unido a un anillo, se emplea el sufijo -carbaldehído: ciclohexanocarbaldehído. El derivado del benceno conserva su nombre aceptado, benzaldehído (C₆H₅CHO).
• Si en la molécula hay un grupo de mayor prioridad, como un ácido carboxílico, el aldehído se nombra con el prefijo formil- u oxo-.

Muchos conservan nombres tradicionales derivados del ácido carboxílico correspondiente: formaldehído (de ácido fórmico) y acetaldehído (de ácido acético).

Clasificación de los aldehídos

• Alifáticos: el –CHO está unido a una cadena abierta. Pueden ser saturados (propanal) o insaturados (propenal o acroleína, CH₂=CH–CHO).
• Aromáticos: el –CHO está unido directamente a un anillo aromático, como en el benzaldehído o la vainillina.
• Monoaldehídos y dialdehídos: según tengan uno o dos grupos –CHO, como el glutaraldehído, usado como desinfectante.

Cómo se obtienen

• Oxidación de alcoholes primarios: es el método clásico de laboratorio. Un alcohol primario se oxida a aldehído; si el oxidante es fuerte, la reacción continúa hasta ácido carboxílico. Para detenerla en el aldehído se usan oxidantes suaves, como el clorocromato de piridinio (PCC), o se destila el aldehído a medida que se forma. Por ejemplo, el etanol da etanal. Los alcoholes secundarios, en cambio, dan cetonas.
• Oxidación catalítica del metanol: así se produce industrialmente el metanal, sobre catalizadores de plata o de óxidos de hierro y molibdeno.
• Proceso Wacker: oxidación del eteno con oxígeno, catalizada por sales de paladio y cobre, para obtener etanal.
• Hidroformilación (proceso oxo): un alqueno reacciona con monóxido de carbono e hidrógeno y forma un aldehído con un carbono más.
• Ozonólisis de alquenos: la ruptura del doble enlace con ozono puede generar aldehídos.

Reacciones principales

Oxidación

Los aldehídos se oxidan muy fácilmente a ácidos carboxílicos, incluso con oxidantes débiles; las cetonas, no. Esta diferencia es la base de dos ensayos clásicos de identificación, ligados al concepto de oxidación:

• Reactivo de Tollens: disolución amoniacal de nitrato de plata, que contiene el ion [Ag(NH₃)₂]⁺. El aldehído reduce la plata(I) a plata metálica, que se deposita en las paredes del tubo formando un espejo de plata: RCHO + 2 [Ag(NH₃)₂]⁺ + 3 OH⁻ → RCOO⁻ + 2 Ag + 4 NH₃ + 2 H₂O.
• Reactivo de Fehling: disolución azul de iones Cu²⁺ complejados con tartrato en medio básico. Al calentar con un aldehído alifático, el cobre se reduce y se forma un precipitado rojo ladrillo de óxido de cobre(I), Cu₂O. Los aldehídos aromáticos, como el benzaldehído, no suelen dar esta prueba, aunque sí la de Tollens.

La oxidación del etanal a ácido acético es, por ejemplo, un paso de la conversión del vino en vinagre.

Reducción

Con hidrógeno y un catalizador metálico, o con reductores como el borohidruro de sodio (NaBH₄), los aldehídos se reducen a alcoholes primarios: el propanal da propan-1-ol.

Adición nucleofílica

El carbono del carbonilo, con carga parcial positiva, es atacado por especies ricas en electrones:

• Con alcoholes forman hemiacetales y acetales; la glucosa, por ejemplo, se cierra en anillo formando un hemiacetal interno.
• Con cianuro de hidrógeno forman cianhidrinas.
• Con aminas primarias forman iminas.
• Con reactivos de Grignard dan alcoholes secundarios (o primarios, en el caso del metanal).
• En medio básico, dos aldehídos con hidrógenos en el carbono α pueden unirse mediante la condensación aldólica.

Ejemplos de aldehídos

También son aldehídos, en su forma de cadena abierta, los azúcares llamados aldosas, como la glucosa, y el retinal, la molécula de la retina que capta la luz.

Usos e importancia

• Industria de polímeros: el formaldehído se combina con fenol, urea o melamina para fabricar resinas como la baquelita, colas para tableros de madera y aglomerados.
• Conservación y desinfección: el formol, disolución acuosa de metanal al 37 %, se ha usado para conservar tejidos y muestras biológicas; el glutaraldehído se emplea para esterilizar material sanitario.
• Alimentación y perfumería: vainillina, cinamaldehído, benzaldehído o citral (aroma de limón) se usan como aromas y fragancias.
• Síntesis química: son intermediarios para fabricar alcoholes, ácidos, fármacos y colorantes.
• Biología: el acetaldehído se forma en el hígado al metabolizar el etanol y contribuye a sus efectos tóxicos.

Algunos aldehídos requieren precaución: la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) clasifica el formaldehído como carcinógeno para el ser humano, por lo que su uso y su emisión en interiores están regulados.

Ejercicios resueltos

Preguntas frecuentes

Referencias

• McMurry, J. Química orgánica. Cengage Learning.
• Clayden, J., Greeves, N. y Warren, S. Organic Chemistry. Oxford University Press.
• IUPAC. Nomenclature of Organic Chemistry: IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013. Royal Society of Chemistry.