Кетоны

Кетоны

Кетоны — это органические вещества, в молекулах которых карбонильная группа связана с двумя углеводородными радикалами.

Общая формула кетонов: R₁–CO–R₂.

Среди других карбонильных соединений наличие в кетонах именно двух атомов углерода, непосредственно связанных с карбонильной группой, отличает их от карбоновых кислот и их производных, а также альдегидов.

Физические свойства

Кетоны — летучие жидкости или легкоплавкие твёрдые вещества, низшие представители хорошо растворимы в воде и смешиваются с органическими растворителями, некоторые (ацетон) смешиваются с водой в любых отношениях. Невозможность образования межмолекулярных водородных связей обуславливает несколько бо́льшую их летучесть, чем у спиртов и карбоновых кислот с той же молекулярной массой.

Методы синтеза

• Ароматические кетоны могут быть получены по реакции Фриделя-Крафтса.
• Гидролизом кетиминов.
• Из третичных пероксоэфиров перегруппировкой Криге.
• Кислотным гидролизом виц-диолов.
• Окислением вторичных спиртов.
• Циклокетоны можно получить циклизацией Ружички.

Химические свойства

Существует три основных типа реакций кетонов.

Первый связан с нуклеофильной атакой по атому углерода карбонильной группы. Например, взаимодействие кетонов с цианид-анионом или металлорганическими соединениями. К этому же типу (нуклеофильного присоединения) относится взаимодействие карбонильной группы со спиртами, приводящее к ацеталям и полуацеталям.

Взаимодействие со спиртами:

CH₃COCH₃ + 2C₂H₅OH → C₂H₅—O—C(CH₃)₂—O—C₂H₅ + H₂O

c реактивами Гриньяра:

C₂H₅—C(O)—C₂H₅ + C₂H₅MgI → (C₂H₅)₃—COMgI → (C₂H₅)₃—COH, третичный спирт. Реакции с альдегидами, и особенно с метаналем идут заметно активнее, при этом с альдегидами образуются вторичные спирты, а с метаналем — первичные.

Также кетоны реагируют с азотистыми основаниями, например, с аммиаком и первичными аминами с образованием иминов:

CH₃—C(O)—CH₃ + CH₃NH₂ → CH₃—C(N—CH₃)—CH₃ + H₂O

Второй тип реакций — депротонирование бета-углеродного атома, по отношению к карбонильной группе. Образующийся карбанион стабилизирован за счёт сопряжения с карбонильной группой, лёгкость удаления протона возрастает, поэтому карбонильные соединения являются сравнительно сильными С—Н кислотами.

Третий — координация электрофилов по неподелённой паре атома кислорода, например, таких кислот Льюиса, как AlCl₃.

К отдельному типу реакций можно отнести восстановление кетонов — восстановление по Лейкарту с выходами близкими к количественным.

Важнейшие кетоны

Название	Формула	Температура плавления	Температура кипения
Диметилкетон	CH3COCH3	−95 °C	56,1 °C
Метилэтилкетон	CH3CH2COCH3	−86 °C	80 °C
Диэтилкетон	CH3CH2COCH2CH3	−40 °C	102 °C
Ацетофенон		19 °C	202 °C
Бензофенон		47.9 °C	305.4 °C
Циклогексанон		−16.4 °C	155.65 °C
Диацетил	CH3COCOCH3	−3 °C	88 °C
Ацетилацетон	CH3COCH2COCH3	−23 °C	140 °C
Парабензохинон		115 °C	—

Биологическое действие

Токсичны. Обладают раздражающим и местным действием, проникают через кожу, особенно хорошо ненасыщенные алифатические. Отдельные вещества обладают канцерогенным и мутагенным эффектом. Галогенпроизводные кетонов вызывают сильное раздражение слизистых оболочек и ожоги при контакте с кожей. Алициклические кетоны обладают наркотическим действием.

Литература

• Общая токсикология / под ред. А. О. Лойта. Спб.: ЭЛБИ-СПб., 2006

В Викисловаре есть статья «кетон»