Keton
En keton er en organisk forbindelse , der er en del af familien af carbonylforbindelser , hvoraf et af carbonerne bærer en carbonylgruppe.
I modsætning til aldehyder (som kun har et primært kulstof omkring denne gruppe), er det et sekundært kulstof (bundet til nøjagtigt 2 tilstødende kulstofatomer), der bærer carbonylgruppen til ketoner.
En keton indeholder derfor sekvensen R-CO-R 1 (billede modsat), hvor R og R 1 er carbonkæder og ikke simple hydrogenatomer bundet til den centrale carbonatom bærer carbonylfunktionen.
Nomenklatur
- Carbonylfunktion , der er til stede i hovedgruppen (den længste carbonkæde ): navnet på ketonen opnås ved at tilføje suffikset -one til navnet på det tilsvarende carbonhydrid og angive stedet for carbonylbindingen i carbonkæden.
- Carbonylfunktion er kun til stede i en sekundær gruppe: præfikset oxo- tilføjes , hvilket angiver dets plads i kulstofkæden i den sekundære gruppe.
Eksempel
Nævnes kan eksempelvis være fremstillet af acetone (den standardiserede navn er propan-2-on) CH 3 -CO-CH 3 .
Hovedketoner
Egenskaber, reaktivitet
De er generelle over for aldehyder og ketoner, især med hensyn til deres keto / enolbalance. Se den generelle artikel carbonylforbindelse .
Uddannelse
Ketoner opnås med kontrolleret oxidation af en sekundær alkohol . Det kræver et stærkt oxidationsmiddel. Men her er der ingen "risiko": en keton efter dannelse kan ikke længere oxideres, i modsætning til aldehyd, som stadig kan være i carboxylsyre .
Ved industriel oxidation
- Oxidation med O 2 luft. Katalysator kan bruges som Fe 2 O 3 eller MnO 3 til 400 ° C , eller en sølv katalysator til 600 ° C .
- Katalytisk dehydrogenering af sekundære alkoholer Alkohol er kulsyreholdig. CuO omkring 400 til 500 ° C , Ag, Cu omkring 300 ° C , ZnO eller ZrO omkring 300 til 400 ° C anvendes som katalysator .
- Wacker-Hœchst-proces
Ved kemisk oxidation
Kaliumdichromat eller Cr (VI) (via PCC for eksempel) anvendes ofte , men den mest almindeligt anvendte reagens er Jones 'reagens : CrO 3 i nærvær af svovlsyre i acetone. Nogle gange, hvis tilstedeværelsen af en syre er besværlig, Sarett reagens : CrO 3 er i pyridin anvendes.
Ved hydrolyse af alkyner
Ved at tilsætte vand til en alkyn i et surt medium dannes en carbonylgruppe på carbonet, der bærer den tredobbelte binding med de færreste hydrogener ( Markovnikov-reglen ), forudsat at det har oxideret kviksølv +2 som en katalysator (Hg 2+ ). Det andet kulstof, der bærer den tredobbelte binding, reduceres ved at få to hydrogenatomer .
Ved ozonolyse af alkener
Den ozonolyse til behandling af en reaktiv for ozon og vand . Her, de alken til gennemgår ozonolyseprodukterne danner en gruppe carbonyl , forudsat at have som katalysator af ethansyre (eller eddikesyre) og zink oxideret 2 (Zn 2+ ). Dette danner et meget ustabilt cyklisk mellemprodukt: ozonid, som derefter bliver til en keton eller et aldehyd . For at opnå en keton fra en alken skal mindst et carbon, der bærer dobbeltbindingen, udelukkende være bundet til andre carbonatomer, ellers dannes et aldehyd. Reaktionen frigiver også hydrogenperoxid .
For eksempel opnår man propanon (en keton), ethanal eller acetaldehyd (et aldehyd) og hydrogenperoxid ved at behandle 2-methylbut-2-en med ozon og vand (med de nødvendige katalysatorer) .
Ved en Friedel-Crafts-reaktion på en aromatisk forbindelse
Princippet består i at bringe en benzen med en acylchlorid og AICI 3 . Resultatet er en keton bundet til benzen og HCI. Reaktionsmekanismen følger princippet om en elektrofil addition til en aromatisk, dermed tilstedeværelsen af AlCl 3 (Lewis-syre), der vil blive brugt til at skabe en elektrofil (se Friedel-Crafts-reaktion ) .
Brug af ketoner
Ketoner anvendes til fremstilling af plast, som opløsningsmidler, men også som farvestoffer i parfume og til lægemidler som aldehyder .
Acetalisering
Den acetalisering er en reversibel reaktion til omdannelse af en carbonylforbindelse og to alkoholer (eller diol) i acetal . Denne reaktion beskytter faktisk carbonylgruppen eller alkoholen.
Reaktion
Vilkår og Betingelser
Karakteristika og bemærkninger
Når der anvendes et aldehyd, kaldes det opnåede produkt "acetal". Når vi bruger en keton, kalder vi produktet "ketal". Imidlertid bruges udtrykket acetal mere og mere som en generisk betegnelse for at betegne de 2 produkter. På den anden side kaldes reaktionen (både for aldehyder og ketoner) altid " acetalisering ".
Denne reaktion er generelt mod ketalen (i modsætning til acetaler). Hvis vi vil fremme det i retning af dets dannelse, bruger vi et overskud af alkohol (som samtidig fungerer som opløsningsmiddel). Det er også nødvendigt at destillere vandet (heteroazeotropisk destillation) ved hjælp af apparatet fra Dean og Stark. For at fremme den omvendte reaktion er det det modsatte: vi lægger et overskud af vand for at hydrolysere ketalen.
Når vi ønsker at beskytte carbonylfunktionen, bruger vi normalt en diol, såsom ethan-1,2-diol :
Denne reaktion kan også meget vel tjene til at beskytte en alkoholfunktion, især vicinaldiolerne .
- I nogle tilfælde kan reaktionen stoppe med hemiacetal (tilfælde af cykliske hemiacetaler).
Virkning af et Grignard-reagens
Et Grignard-reagens reagerer med en keton til dannelse af et tertiært alkoholat . Det carbon, der bærer organomagnesium , sættes til det carbon, der bærer carbonylgruppen. I et vandigt medium får alkoholatet, en stærk base, en proton til dannelse af en alkohol.
Wittig reaktion
The Wittig-reaktionen fik en keton i en ethylen-derivat. Det omdanner faktisk C = O-bindingen til en C = C-binding.
Shapiros reaktion
Ketonreduktion
I alkoholer IndustrieltDen anvendte dihydrogen H 2 i et inert opløsningsmiddel i nærvær af en katalysator ( heterogen katalyse ). Disse er ofte metaller, såsom platin (Pt), palladium (Pd), nikkel (Ni) eller rhodium (Rh).
Hvis ketonen også har en C = C-binding, er denne også hydrogeneret (reaktionen er lettere på C = C end på C = O). For at undgå dette skal der udføres en nukleofil tilsætning af hydrider. Reaktionen er eksoterm .
Se nukleofil tilsætning af hydrider (nedenfor).
I alkanNukleofile tilføjelser
af hydrid (LiA 4 , NaBH 4 )Tilsætningen af hydrider muliggør reduktion af oxygenet i carbonylgruppen uden dog at ændre en dobbeltbinding ( alkendelen ) af et molekyle sammenlignet med den enkle tilsætning af hydrogen.
En keton, der også bærer en alken, producerer, når den behandles med et hydrid, et alkoholat, der bærer en alken. Dette alkoholat, der behandles med en svag syre (såsom vand), omdannes derefter til alkohol, der bærer en alken.
blandede organomagnesians eller organolitere .
Ketolisering (kondensering af 2 ketoner)
Baeyer-Villiger oxidation
Transformation til en ester ved anvendelse af et peroxid, såsom hydrogenperoxid eller en persyre, såsom meta-chlorperbenzoesyre (mCPBA).
Det er også muligt at opnå et carbonylderivat (keton eller aldehyd) ved hydrolyse af en iminfunktion med den almene formel RR'C = N, i syre- eller basisk katalyse. Denne hydrolyse gør det f.eks. Muligt at opnå en keton som slutprodukt ved tilsætningen af et Grignard-reagens (blandet organomagnesium) til en nitril.
Anerkendelsestest
- Tilsætninger af forbindelser af Z-NH2- typen (aminer): dannelse af et bundfald.
- Haloform-reaktion: karakteriserer alfa-methylerede ketoner. I nærvær af et halogen i et basisk medium dannes en haloform. For eksempel med iod og propanon ville vi have en iodform (gul bundfald).
Men disse metoder ødelægger det ved hjælp af kemiske reaktioner med ketonen. Spektrometri-metoder (NMR og infrarød) anvendes nu lettere, hvilket gør det muligt at detektere denne funktion uden at ødelægge prøven.