---
title: "Los carbonilos: adiciones nucleófilas, acetales y protección"
book: "Química universitaria — primer año"
subject: chemistry
language: es
chapter: 23
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/23-los-carbonilos-adiciones-nucleofilas-acetales-y-proteccion
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)"
---

# Capítulo 23 — Los carbonilos: adiciones nucleófilas, acetales y protección

Disuélvase glucosa en agua y casi nada de ella permanece como el aldehído de cadena abierta que dibujan los libros: la molécula se curva, su propio grupo hidroxilo se adiciona a su aldehído y se cierra un anillo de seis miembros. La misma adición de un alcohol a un grupo carbonilo, repetida una vez más con un [catalizador](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/9-mecanismos-de-reaccion-etapas-elementales-y-aproximaciones#def-b1-elementary-steps-catalyst) ácido, da los [acetales](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal), compuestos estables frente a las bases y a los [nucleófilos](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#def-b1-electronic-effects-nucleophile) más reactivos. Esa estabilidad es una herramienta: un aldehído que un [reactivo de Grignard](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/21-los-compuestos-organomagnesianos#def-b1-organomagnesium-organometallic) destruiría puede ocultarse en forma de [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal), atravesar la reacción y recuperarse al final. Este capítulo estudia el grupo carbonilo como [electrófilo](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#def-b1-electronic-effects-nucleophile), las adiciones de agua y de alcoholes, y la estrategia de la [protección](#def-b1-acetals-protection-protecting-group).

**Lo que ya sabes.**

Las adiciones de Grignard a los compuestos carbonílicos ([Capítulo 21](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/21-los-compuestos-organomagnesianos#ch-b1-organomagnesium)); el [cociente de reacción](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/7-describir-un-sistema-quimico-avance-actividades-q-y-k#def-b1-extent-q-and-k-quotient) $Q$ y la evolución de un sistema mientras $Q \neq K$ ([Capítulo 7](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/7-describir-un-sistema-quimico-avance-actividades-q-y-k#ch-b1-extent-q-and-k)); las [flechas curvas](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#def-b1-electronic-effects-curly-arrow), los [nucleófilos](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#def-b1-electronic-effects-nucleophile) y los [electrófilos](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#def-b1-electronic-effects-nucleophile) ([Capítulo 18](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#ch-b1-electronic-effects)). El volumen escolar (año 12) introdujo la idea de proteger un grupo durante una síntesis.

## 23.1 El grupo carbonilo como electrófilo

El enlace C=O está polarizado hacia el oxígeno ([Capítulo 2](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/2-periodicidad#ch-b1-periodicity)), y una [forma resonante](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/3-estructuras-de-lewis-resonancia-y-modelo-rpecv#def-b1-lewis-resonance-vsepr-resonance) $\ce{C+-O-}$ sitúa una carga positiva completa en el carbono: el carbono es [electrófilo](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#def-b1-electronic-effects-nucleophile), y los [nucleófilos](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#def-b1-electronic-effects-nucleophile) lo atacan perpendicularmente al plano del grupo. Los [nucleófilos](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#def-b1-electronic-effects-nucleophile) fuertes ([reactivos de Grignard](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/21-los-compuestos-organomagnesianos#def-b1-organomagnesium-organometallic), hidruro, cianuro) se adicionan directamente. Los [nucleófilos](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#def-b1-electronic-effects-nucleophile) débiles — el agua, los alcoholes — necesitan ayuda.

**Definición 23.1 (Activación electrófila).**

La *activación electrófila* de un grupo carbonilo es su protonación (o su coordinación a un [ácido de Lewis](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/3-estructuras-de-lewis-resonancia-y-modelo-rpecv#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis-acid)) en el oxígeno. El catión $\ce{C=OH+}$, cuya carga positiva comparte el carbono a través de la [forma resonante](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/3-estructuras-de-lewis-resonancia-y-modelo-rpecv#def-b1-lewis-resonance-vsepr-resonance) $\ce{C+-OH}$, es atacado incluso por [nucleófilos](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#def-b1-electronic-effects-nucleophile) débiles.

![Activación de un aldehído por un ácido: la protonación del oxígeno produce un catión cuya forma resonante lleva la carga en el carbono.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-acetals-protection/fig-c4423a3b6b10.svg)

*Activación de un aldehído por un ácido: la protonación del oxígeno produce un catión cuya [forma resonante](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/3-estructuras-de-lewis-resonancia-y-modelo-rpecv#def-b1-lewis-resonance-vsepr-resonance) lleva la carga en el carbono.*

## 23.2 Hidratos y hemiacetales

El agua se adiciona de forma reversible a los aldehídos y a las cetonas, $\ce{R2C=O + H2O <=>
R2C(OH)2}$; el hidrato suele ser minoritario en las cetonas y puede ser mayoritario en el metanal. Un alcohol se adiciona del mismo modo.

**Definición 23.2 (Hemiacetal y acetal).**

Un *hemiacetal* es un compuesto en el que un carbono lleva a la vez un grupo OH y un grupo OR, formado por la adición de un alcohol a un grupo carbonilo. Un *acetal* es un compuesto en el que un carbono lleva dos grupos OR, formado a partir de un hemiacetal y de una segunda molécula de alcohol, con pérdida de agua.

Los [hemiacetales](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) de cadena abierta suelen ser minoritarios en su equilibrio con el aldehído y el alcohol; cuando el OH y el C=O pertenecen a la misma molécula y puede cerrarse un anillo de cinco o seis miembros, predomina el [hemiacetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) cíclico. Es el caso de la glucosa, y del más sencillo 5-hidroxipentanal.

![El 5-hidroxipentanal y su hemiacetal cíclico, un anillo de seis miembros que contiene el oxígeno. El OH del carbono 5 se ha adicionado al aldehído del carbono 1; predomina la forma cíclica, como en la glucosa.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-acetals-protection/fig-52af601b23ca.svg)

*El 5-hidroxipentanal y su [hemiacetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) cíclico, un anillo de seis miembros que contiene el oxígeno. El OH del carbono 5 se ha adicionado al aldehído del carbono 1; predomina la forma cíclica, como en la glucosa.*

## 23.3 Los acetales

**Proposición 23.3 (Mecanismo de formación de los acetales).**

En medio ácido, un aldehído o una cetona y un alcohol dan el [hemiacetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) y después el [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal), según las etapas: protonación del C=O; adición del alcohol; pérdida de un protón ([hemiacetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal)); protonación del OH; pérdida de agua, que da un [carbocatión](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#def-b1-electronic-effects-intermediates) estabilizado por el grupo OR restante (un ion oxocarbenio); adición de un segundo alcohol; pérdida de un protón. Todas las etapas son reversibles.

**Demostración.** Cada etapa es una transferencia de protón ácido–base o la adición (o la pérdida) de un [nucleófilo](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#def-b1-electronic-effects-nucleophile) a (o desde) un carbono [electrófilo](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#def-b1-electronic-effects-nucleophile), como se describe en el [Capítulo 18](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#ch-b1-electronic-effects). La pérdida de agua es posible porque el catión formado, $\mathrm{R_2C^+{-}OR}$, tiene una [forma resonante](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/3-estructuras-de-lewis-resonancia-y-modelo-rpecv#def-b1-lewis-resonance-vsepr-resonance) $\mathrm{R_2C{=}O^+R}$ en la que todos los átomos tienen octeto ([Proposición 18.8](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#prop-b1-electronic-effects-carbocation-order)). El ácido se consume en las protonaciones y se regenera en las desprotonaciones: es un [catalizador](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/9-mecanismos-de-reaccion-etapas-elementales-y-aproximaciones#def-b1-elementary-steps-catalyst). ∎

![La formación de un acetal, en dos líneas: primero el hemiacetal (activación, adición del alcohol, pérdida de un protón) y después el acetal (protonación del OH, pérdida de agua hasta el catión estabilizado, adición de un segundo alcohol, pérdida de un protón).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-acetals-protection/fig-74708075ea62.svg)

![La formación de un acetal, en dos líneas: primero el hemiacetal (activación, adición del alcohol, pérdida de un protón) y después el acetal (protonación del OH, pérdida de agua hasta el catión estabilizado, adición de un segundo alcohol, pérdida de un protón).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-acetals-protection/fig-9d92772774d7.svg)

*La formación de un [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal), en dos líneas: primero el [hemiacetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) (activación, adición del alcohol, pérdida de un protón) y después el [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) (protonación del OH, pérdida de agua hasta el catión estabilizado, adición de un segundo alcohol, pérdida de un protón).*

La reacción global, $\mathrm{RCHO} + 2\,\mathrm{R'OH} \rightleftharpoons \mathrm{RCH(OR')_2} + \ce{H2O}$, tiene una constante de equilibrio modesta, y el agua es un producto.

**Proposición 23.4 (Desplazar la acetalización).**

Si el agua formada se elimina de forma continua, la acetalización continúa hasta que se agota el compuesto carbonílico (o el alcohol).

**Demostración.** El [cociente de reacción](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/7-describir-un-sistema-quimico-avance-actividades-q-y-k#def-b1-extent-q-and-k-quotient) $Q = [\text{acetal}][\ce{H2O}]/([\text{aldehído}]
[\mathrm{R'OH}]^2)$ se mantiene por debajo de $K$ mientras se elimina el agua: según el [Capítulo 7](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/7-describir-un-sistema-quimico-avance-actividades-q-y-k#ch-b1-extent-q-and-k), la reacción sigue avanzando, sea cual sea el valor de $K$. Con un diol (el etano-1,2-diol), el [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) es cíclico, y el equilibrio es además más favorable, pues una molécula de diol sustituye a dos de alcohol. ∎

![Un aparato de Dean–Stark. Los vapores de tolueno y de agua se condensan y caen en el colector graduado; el agua, más densa y no miscible con el tolueno, se hunde y se queda, y el tolueno rebosa de vuelta al matraz. El volumen de agua recogido mide el avance de la reacción.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-acetals-protection/fig-57eae0242139.svg)

*Un aparato de Dean–Stark. Los vapores de tolueno y de agua se condensan y caen en el colector graduado; el agua, más densa y no [miscible](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/4-fuerzas-intermoleculares-y-disolventes#def-b1-intermolecular-forces-solvents-miscibility) con el tolueno, se hunde y se queda, y el tolueno rebosa de vuelta al matraz. El volumen de agua recogido mide el [avance de la reacción](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/7-describir-un-sistema-quimico-avance-actividades-q-y-k#def-b1-extent-q-and-k-extent).*

**Proposición 23.5 (Estabilidad de los acetales).**

Los [acetales](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) son estables en medio neutro y básico y frente a los [nucleófilos](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#def-b1-electronic-effects-nucleophile), los [reactivos de Grignard](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/21-los-compuestos-organomagnesianos#def-b1-organomagnesium-organometallic) y los reactivos de tipo hidruro; el ácido acuoso los hidroliza de nuevo al compuesto carbonílico y el alcohol.

**Demostración.** El carbono de un [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) no lleva ningún [grupo saliente](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#def-b1-electronic-effects-nucleophile) que una base o un [nucleófilo](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#def-b1-electronic-effects-nucleophile) puedan expulsar: $\ce{RO-}$, una [base fuerte](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/10-equilibrios-acidobase-y-metodo-de-la-reaccion-predominante#def-b1-predominant-reaction-strong-acid), no se va, y ya no queda ningún C=O que atacar. En ácido acuoso, el mecanismo anterior transcurre en sentido inverso: el gran exceso de agua hace que $Q < K$ para la reacción inversa. ∎

## 23.4 Proteger y desproteger

**Definición 23.6 (Grupo protector).**

Un *grupo protector* es un grupo que se introduce en una molécula para enmascarar temporalmente una función, de modo que no reaccione en una etapa dirigida a otra parte de la molécula. Su introducción es la *protección*, y su eliminación, la *desprotección*.

**Método 23.7 (Proteger, reaccionar, desproteger).**

1. Se identifica la función que reaccionaría, o que destruiría el reactivo, en la etapa prevista.
2. Se elige un [grupo protector](#def-b1-acetals-protection-protecting-group) estable en esa etapa y que pueda eliminarse en condiciones que el resto de la molécula tolere (para un aldehído o una cetona frente a bases, [nucleófilos](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#def-b1-electronic-effects-nucleophile) o hidruros: un [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) cíclico).
3. Se protege; se lleva a cabo la etapa prevista; se desprotege.
4. Se cuenta el coste: dos etapas más, cada una con su [rendimiento](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/7-describir-un-sistema-quimico-avance-actividades-q-y-k#def-b1-extent-q-and-k-fractional-extent) .

**Ejemplo 23.8 (Una cetona que estorba).**

Para adicionar un [reactivo de Grignard](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/21-los-compuestos-organomagnesianos#def-b1-organomagnesium-organometallic) al grupo aldehído de una molécula que lleva también una cetona, no existe ninguna elección sencilla de [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) (los aldehídos forman [acetales](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) con más facilidad que las cetonas, de modo que se protegería el grupo equivocado); hay que cambiar el orden de las etapas o los reactivos. La [protección](#def-b1-acetals-protection-protecting-group) es una estrategia, no un reflejo.

## 23.5 Ejercicios

**Ejercicio 23.1 ★.**

Identifíquense los carbonos de [hemiacetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal), [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal), hidrato, éter o alcohol en: $\ce{CH3CH(OH)OCH3}$, $\ce{CH3CH(OCH3)2}$, $\ce{CH3CH(OH)2}$, $\ce{CH3OCH3}$, $\ce{(CH3)2C(OCH2CH3)2}$.

**Solución de Ejercicio 23.1.**

$\ce{CH3CH(OH)OCH3}$: [hemiacetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal). $\ce{CH3CH(OCH3)2}$: [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal). $\ce{CH3CH(OH)2}$: hidrato. $\ce{CH3OCH3}$: éter. $\ce{(CH3)2C(OCH2CH3)2}$: [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) (de una cetona).

**Ejercicio 23.2 ★.**

Escríbanse la ecuación global de la formación del [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) del propanal con metanol y la del [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) cíclico de la propanona con etano-1,2-diol.

**Solución de Ejercicio 23.2.**

$\ce{CH3CH2CHO + 2CH3OH <=> CH3CH2CH(OCH3)2 + H2O}$; la propanona con etano-1,2-diol da 2,2-dimetil-1,3-dioxolano y agua, $\ce{(CH3)2CO + HOCH2CH2OH <=> C5H10O2 + H2O}$.

**Ejercicio 23.3 ★.**

¿Cuáles de estos reactivos dejan un [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) sin cambios: la disolución de hidróxido de sodio, el bromuro de metilmagnesio, el ácido sulfúrico diluido en agua, el borohidruro de sodio?

**Solución de Ejercicio 23.3.**

El hidróxido de sodio, el bromuro de metilmagnesio y el borohidruro de sodio lo dejan sin cambios; el ácido sulfúrico diluido en agua lo hidroliza.

**Ejercicio 23.4 ★.**

Dibújese el [hemiacetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) cíclico que forma el 4-hidroxibutanal. ¿Cuál es el tamaño del anillo?

**Solución de Ejercicio 23.4.**

El OH del carbono 4 se adiciona al carbono 1 del aldehído: un anillo de cinco miembros, de cuatro carbonos y un oxígeno, con un OH en el carbono contiguo al oxígeno del anillo.

**Ejercicio 23.5 ★★.**

Escríbase con [flechas curvas](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/18-efectos-electronicos-e-intermedios-reactivos#def-b1-electronic-effects-curly-arrow) el mecanismo completo de la formación, catalizada por ácido, del [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) dimetílico del etanal, y demuéstrese que el ácido se regenera.

**Solución de Ejercicio 23.5.**

Protonación del C=O; el metanol se adiciona al carbono; pérdida de $\ce{H+}$: [hemiacetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal); protonación de su OH; pérdida de agua hasta $\ce{CH3CH=O+CH3}$; se adiciona un segundo metanol; pérdida de $\ce{H+}$: $\ce{CH3CH(OCH3)2}$. Los dos protones tomados se devuelven: el ácido es un [catalizador](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/9-mecanismos-de-reaccion-etapas-elementales-y-aproximaciones#def-b1-elementary-steps-catalyst).

**Ejercicio 23.6 ★★.**

Escríbase el mecanismo de la hidrólisis ácida del 2,2-dimetoxipropano. ¿Por qué se usa una gran cantidad de agua?

**Solución de Ejercicio 23.6.**

Protonación de uno de los OCH3; pérdida de metanol hasta $\ce{(CH3)2C=O+CH3}$; se adiciona el agua; pérdida de $\ce{H+}$: [hemiacetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal); protonación, pérdida de metanol, pérdida de $\ce{H+}$: propanona. El exceso de agua mantiene $Q$ por debajo de $K$ para la hidrólisis, que se completa.

**Ejercicio 23.7 ★★.**

Se sigue con un aparato de Dean–Stark la acetalización de $0.250\,\mathrm{mol}$ de una cetona. ¿Qué volumen de agua debería recogerse con la conversión completa (densidad de aproximadamente $1.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mL}$)? Al cabo de una hora se han recogido $3.2\,\mathrm{mL}$: ¿cuál es la conversión?

**Solución de Ejercicio 23.7.**

Una molécula de agua por [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal): $0.250 \times 18.0 = 4.5\,\mathrm{g}$, unos $4.5\,\mathrm{mL}$. Al cabo de una hora, $3.2/18.0 = 0.178\,\mathrm{mol}$: una conversión del $71\,\%$.

**Ejercicio 23.8 ★★.**

Explíquese por qué un [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) cíclico con etano-1,2-diol se forma de manera más completa que el [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) con dos moléculas de metanol, para el mismo compuesto carbonílico.

**Solución de Ejercicio 23.8.**

Con el diol, una molécula sustituye a dos: la reacción no disminuye el número de moléculas (un aldehído y un diol dan un [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) y un agua), y el segundo OH se mantiene cerca del carbono que reacciona, lo que cierra el anillo con facilidad. Ambas razones hacen más favorable el [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) cíclico.

**Ejercicio 23.9 ★★.**

¿Por qué hay que eliminar (o neutralizar) el [catalizador](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/9-mecanismos-de-reaccion-etapas-elementales-y-aproximaciones#def-b1-elementary-steps-catalyst) ácido antes de tratar un compuesto protegido con un [reactivo de Grignard](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/21-los-compuestos-organomagnesianos#def-b1-organomagnesium-organometallic)?

**Solución de Ejercicio 23.9.**

El ácido destruiría el [reactivo de Grignard](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/21-los-compuestos-organomagnesianos#def-b1-organomagnesium-organometallic) (transferencia de protón); también hay que eliminar las trazas de agua y de diol.

**Ejercicio 23.10 ★★★.**

Propóngase una síntesis de la 5-hidroxi-5-metilhexan-2-ona, $\ce{(CH3)2C(OH)CH2CH2COCH3}$, a partir de la 4-clorobutan-2-ona y de la propanona, usando una [protección](#def-b1-acetals-protection-protecting-group). Dense cada etapa, sus reactivos y la función de cada uno.

**Solución de Ejercicio 23.10.**

1. Se protege la cetona de la 4-clorobutan-2-ona como [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) cíclico (etano-1,2-diol, [catalizador](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/9-mecanismos-de-reaccion-etapas-elementales-y-aproximaciones#def-b1-elementary-steps-catalyst) ácido, Dean–Stark). 2. Magnesio en éter seco: el [reactivo de Grignard](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/21-los-compuestos-organomagnesianos#def-b1-organomagnesium-organometallic) del cloruro protegido, que su propio carbonilo ya no destruye. 3. Se añade propanona; tratamiento con cloruro de amonio acuoso: el alcohol terciario. 4. Ácido acuoso diluido: [desprotección](#def-b1-acetals-protection-protecting-group) a 5-hidroxi-5-metilhexan-2-ona.

**Ejercicio 23.11 ★★★.**

Demuéstrese con el [cociente de reacción](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/7-describir-un-sistema-quimico-avance-actividades-q-y-k#def-b1-extent-q-and-k-quotient) que un gran exceso de metanol también desplaza la acetalización de un aldehído, y compárese este método con la eliminación del agua.

**Solución de Ejercicio 23.11.**

$Q = [\text{acetal}][\ce{H2O}]/([\text{aldehído}][\ce{CH3OH}]^2)$: un gran exceso de metanol, elevado al cuadrado en el denominador, mantiene $Q < K$ hasta que queda poco aldehído. Eliminar el agua actúa sobre el numerador; usar el metanol como disolvente es más sencillo, pero exige un producto fácil de separar.

**Ejercicio 23.12 ★★★.**

Explíquese por qué el [hemiacetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) cíclico de la glucosa es atacado, en metanol ácido, para dar un [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) de metilo (un metil glucósido), mientras que los demás grupos OH de la glucosa no se convierten en éteres.

**Solución de Ejercicio 23.12.**

Solo el OH del [hemiacetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) puede salir como agua dando un catión estabilizado por el oxígeno vecino del anillo ($\ce{C=O+}$); los demás grupos OH tendrían que salir de carbonos ordinarios, dando cationes no estabilizados. El metanol se adiciona al catión estabilizado: un [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) de metilo.

## 23.6 Problema: un reactivo de Grignard que lleva un aldehído

**Problema 23.1.**

Problema de fin de semana — por qué el 4-bromobutanal no puede dar un reactivo de Grignard, su protección como acetal cíclico con un aparato de Dean–Stark, la adición de Grignard a la propanona, la desprotección y el volumen de agua recogido

Una química necesita 5-hidroxi-5-metilhexanal, $\ce{(CH3)2C(OH)CH2CH2CH2CHO}$, y piensa prepararlo a partir del 4-bromobutanal, $\ce{BrCH2CH2CH2CHO}$, y de la propanona. Parte de $15.09\,\mathrm{g}$ de 4-bromobutanal. Masas molares ($\mathrm{g}/\mathrm{mol}$): $\ce{C4H7BrO}$ 150.9, $\ce{C2H6O2}$ 62.0, $\ce{C6H11BrO2}$ 194.9, $\ce{C3H6O}$ 58.0, $\ce{C9H18O3}$ 174.0, $\ce{C7H14O2}$ 130.0, $\ce{H2O}$ 18.0; densidad del agua, $0.997\,\mathrm{g}/\mathrm{mL}$.

**Parte I — El problema.**

1. Escríbase el [reactivo de Grignard](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/21-los-compuestos-organomagnesianos#def-b1-organomagnesium-organometallic) que daría el 4-bromobutanal.
2. ¿Por qué no puede existir ese reactivo? Escríbase la reacción que lo destruye.
3. ¿Qué función hay que proteger, y frente a qué?
4. ¿Por qué conviene un [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) ?
5. ¿Por qué se prefiere un [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) cíclico (con etano-1,2-diol)?
6. Calcúlese la cantidad de 4-bromobutanal.
7. Calcúlese la masa de diol para un exceso del $20\,\%$ .

**Parte II — La [protección](#def-b1-acetals-protection-protecting-group).**

8. Escríbase la ecuación de la acetalización con etano-1,2-diol.
9. ¿Cuál es la función del [catalizador](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/9-mecanismos-de-reaccion-etapas-elementales-y-aproximaciones#def-b1-elementary-steps-catalyst) ácido (ácido 4-metilbencenosulfónico)?
10. Descríbase el funcionamiento del aparato de Dean–Stark.
11. Explíquese con $Q$ y $K$ por qué eliminar el agua desplaza la reacción.
12. ¿Por qué vuelve al matraz el tolueno, y no el agua?
13. ¿Cómo sabe la química que la reacción ha terminado?
14. Calcúlese la masa de bromuro protegido esperada con la conversión completa.

**Parte III — La etapa de Grignard.**

15. Escríbase la formación del [reactivo de Grignard](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/21-los-compuestos-organomagnesianos#def-b1-organomagnesium-organometallic) a partir del bromuro protegido.
16. Escríbanse su adición a la propanona y el [alcóxido](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/22-los-alcoholes-activar-el-grupo-oh#def-b1-alcohol-activation-alkoxide) formado.
17. ¿Por qué el tratamiento de esta etapa debe ser ligeramente básico o neutro (por ejemplo, cloruro de amonio acuoso) y no ácido?
18. Calcúlese la masa de alcohol protegido para un [rendimiento](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/7-describir-un-sistema-quimico-avance-actividades-q-y-k#def-b1-extent-q-and-k-fractional-extent) del $70\,\%$ en esta etapa.

**Parte IV — La [desprotección](#def-b1-acetals-protection-protecting-group).**

19. Escríbase la [desprotección](#def-b1-acetals-protection-protecting-group) en ácido acuoso.
20. ¿Por qué el alcohol terciario sobrevive al ácido acuoso suave?
21. El producto puede cerrar un anillo de seis miembros adicionando su OH al aldehído. Dibújese ese [hemiacetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) cíclico.
22. Calcúlese la masa de hidroxialdehído con un [rendimiento](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/7-describir-un-sistema-quimico-avance-actividades-q-y-k#def-b1-extent-q-and-k-fractional-extent) de [desprotección](#def-b1-acetals-protection-protecting-group) del $90\,\%$ .
23. ¿Qué [rendimiento](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/7-describir-un-sistema-quimico-avance-actividades-q-y-k#def-b1-extent-q-and-k-fractional-extent) global desde el 4-bromobutanal alcanza la química?
24. Calcúlese la masa de agua formada en la etapa de [protección](#def-b1-acetals-protection-protecting-group) con la conversión completa.
25. Dese el volumen de agua recogido en el aparato de Dean–Stark con la conversión completa.

**Solución de Problema 23.1.**

**1.** $\ce{BrMgCH2CH2CH2CHO}$. **2.** Su carbono, de carácter carbaniónico, atacaría el aldehído de otra molécula (o de sí misma): $\ce{RMgBr}$ se adiciona a $\mathrm{R'CHO}$, dando un [alcóxido](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/22-los-alcoholes-activar-el-grupo-oh#def-b1-alcohol-activation-alkoxide). **3.** El aldehído, frente al [reactivo de Grignard](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/21-los-compuestos-organomagnesianos#def-b1-organomagnesium-organometallic). **4.** Los [acetales](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) son estables frente a los [reactivos de Grignard](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/21-los-compuestos-organomagnesianos#def-b1-organomagnesium-organometallic) y a las bases, y se eliminan con ácido acuoso. **5.** Se forma de manera más completa (un diol por dos moléculas de alcohol) y es fácil de hidrolizar. **6.** $15.09/150.9 = 0.1000\,\mathrm{mol}$. **7.** $1.20 \times 0.1000 \times 62.0 = 7.44\,\mathrm{g}$. **8.** $\ce{BrCH2CH2CH2CHO + HOCH2CH2OH <=> C6H11BrO2 + H2O}$ (2-(3-bromopropil)-1,3-dioxolano). **9.** Activa el carbonilo y permite la pérdida de agua en la segunda [fase](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/7-describir-un-sistema-quimico-avance-actividades-q-y-k#def-b1-extent-q-and-k-system); se regenera. **10.** El tolueno y el agua destilan juntos, se condensan y caen en el colector; el agua se hunde y se queda, y el tolueno rebosa de vuelta. **11.** $Q$ contiene $[\ce{H2O}]$ en su numerador; eliminar el agua mantiene $Q < K$, y la reacción avanza. **12.** El agua es más densa y no se mezcla con el tolueno: se acumula en el fondo; solo la capa superior llega al brazo de retorno. **13.** Cuando el agua deja de acumularse, en el volumen esperado. **14.** $0.1000 \times 194.9 = 19.5\,\mathrm{g}$. **15.** $\ce{C6H11BrO2 + Mg -> C6H11BrMgO2}$ (éter seco). **16.** El reactivo se adiciona a $\ce{(CH3)2CO}$: el [alcóxido](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/22-los-alcoholes-activar-el-grupo-oh#def-b1-alcohol-activation-alkoxide) $\ce{(CH3)2C(O^-)CH2CH2CH2-}$ sobre la cadena protegida, con $\ce{MgBr+}$. **17.** El ácido eliminaría el [grupo protector](#def-b1-acetals-protection-protecting-group) demasiado pronto y podría deshidratar el alcohol terciario. **18.** $0.0700 \times 174.0 = 12.2\,\mathrm{g}$. **19.** El [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) + $\ce{H2O}$ $\to$ el aldehído + etano-1,2-diol ([catalizador](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/9-mecanismos-de-reaccion-etapas-elementales-y-aproximaciones#def-b1-elementary-steps-catalyst) ácido). **20.** Su pérdida de agua exige un [ácido fuerte](https://one-course.com/books/chemistry/2/es/chapter/10-equilibrios-acidobase-y-metodo-de-la-reaccion-predominante#def-b1-predominant-reaction-strong-acid) y calor; el ácido acuoso suave y frío hidroliza el [acetal](#def-b1-acetals-protection-hemiacetal) mucho más deprisa. **21.** El OH del carbono 5 se adiciona al carbono 1 del aldehído: un anillo de seis miembros (cinco carbonos y un oxígeno) con dos grupos metilo en el carbono contiguo al oxígeno del anillo y un OH en el otro carbono contiguo a él. **22.** $0.0700 \times 0.90 = 0.0630\,\mathrm{mol}$, $8.19\,\mathrm{g}$. **23.** $0.0630/0.1000 = 63\,\%$ (tomando la [protección](#def-b1-acetals-protection-protecting-group) como completa). **24.** $0.1000 \times 18.0 = 1.80\,\mathrm{g}$. **25.** $1.80/0.997 =$ **$1.8\,\mathrm{mL}$ de agua** en el colector.