Просмотр кода страницы Кетоны

{{перенаправление|Кетон|Кетон (значения)}}
[[Файл:Ketone Structural Formula V.2.svg|150px|right|thumb|Кетоны]]
'''Кето́ны''' — органические вещества, в молекулах которых [[карбонильная группа]] связана с двумя [[Углеводородный радикал|углеводородными радикалами]]. Общая формула кетонов: R<sub>1</sub>-CO-R<sub>2</sub>.

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

== Этимология ==
Слово ''кетон'' произошло от старого {{Lang-de|Aketon}} (ацетон). Придумал его в 1848 году немецкий химик [[Гмелин, Леопольд|Леопольд Гмелин]] (1788—1853)<ref>http://www.etymonline.com/index.php?term=ketone {{Wayback|url=http://www.etymonline.com/index.php?term=ketone |date=20121017190959 }} Online Etymology Dictionary</ref>.

== Номенклатура ==
{{основная статья|Систематическая номенклатура альдегидов и кетонов}}

Названия [[Алифатические соединения|алифатических]] и [[Алициклические соединения|алициклических]] кетонов образуют, прибавляя суффикс ''-он'' или ''-дион'' (для дикетонов) к названию родоначального углеводорода<ref>{{Cite web|lang=en|url=https://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/79/r79_267.htm|title=Правила наименования  алифатических кетонов по IUPAC|access-date=2022-02-15|archive-date=2022-02-15|archive-url=https://web.archive.org/web/20220215180545/https://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/79/r79_267.htm|deadlink=no}}</ref>. Дикетоны ароматического ряда с кетонными группами в ядре называют сокращённым названием углеводорода, добавляя суффикс ''-хинон''<ref>{{cite web|lang=en|url=https://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/79/r79_286.htm|title=Правила наименования хинонов по IUPAC|publisher=ACD/Labs|archiveurl=https://www.webcitation.org/616OND4PZ?url=http://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/|archivedate=2011-08-21|accessdate=2009-08-24}}</ref>.

=== Другие номенклатуры ===
'''Тривиальная номенклатура'''. Для простейших кетонов используются их тривиальные названия, например, [[ацетон]] (для пропанона) и [[бензофенон]] (для дифенилкетона).

'''Радикало-функциональная номенклатура'''. Допускается название кетонов по радикально-функциональной номенклатуре, при этом название составляется из радикалов при кетогруппе (в алфавитном порядке) и названия класса соединений (функции) -''кетон'' (например, [[метилэтилкетон]] — CH<sub>3</sub>-CO-CH<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub>).

== История открытия кетонов ==
[[Ацетон]] был открыт [[Бойль, Роберт|Робертом Бойлем]] в 1661 году при нагревании [[Ацетат кальция|ацетата кальция]] (ацетон происходит от {{lang-la|acetum}} — [[уксус]]):
:: <math>\mathsf{ Ca(CH_3COO)_2 \xrightarrow t {} (CH_3)_2CO + CaCO_3}</math>
Похожая реакция была описана [[Либавий, Андреас|Андреасом Либавием]] — ацетон образовывался при нагревании свинцового сахара ([[Ацетат свинца(II)|ацетата свинца(II)]]). Установить состав этого вещества удалось только в 1852 году [[Уильямсон, Александр Уильям|Александру Уильяму Уильямсону]]<ref>{{книга
 |автор          = Аксёнова М., Леенсон И.
 |заглавие       = Химия. Энциклопедия для детей
 |издательство   = Аванта+
 |год            = 2007
 |pages          = 357—359
 |isbn           = 978-5-98986-036-4
}}</ref>.

== 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 соотношениях. Невозможность образования межмолекулярных [[Водородная связь|водородных связей]] обуславливает несколько бо́льшую их летучесть, чем у [[спирт]]ов и [[карбоновая кислота|карбоновых кислот]] с той же молекулярной массой (например, [[ацетон]] кипит при 56,1 °C, а [[пропанол-2]] — при 82,4 °C).

== Методы синтеза ==
* Ароматические кетоны могут быть получены по [[Реакция Фриделя-Крафтса|реакции Фриделя-Крафтса]].
* Гидролизом кетиминов.
* Из третичных пероксоэфиров [[Реакция Криге|перегруппировкой Криге]].
* Кислотным гидролизом [[Вицинальный|вициальных]] [[Диолы|диолов]].
* Окислением вторичных [[спирт]]ов.<ref>{{Cite web|url=http://medlec.org/lek2-52112.html|title=Получение.|publisher=medlec.org|accessdate=2016-07-20}}</ref>
** Окисление с помощью [[Диметилсульфоксид|ДМСО]].
**# [[Реакция Сверна]]. [[Файл:Reaction Svern.gif|безрамки|669x669пкс]]
**# [[Реакция Корнблюма]]. [[Файл:Kornblum reaction.gif|безрамки|489x489пкс]]
**# [[Реакция Кори-Кима]]. [[Файл:Kori Kim Reaction.gif|безрамки|576x576пкс]]
**# [[Реакция Париха-Деринга]]. [[Файл:Parih Dering Reaction.gif|безрамки|636x636пкс]]

* Циклокетоны можно получить [[Циклизация Ружички|циклизацией Ружички]].
* Гидратация гомологов [[ацетилен]]а ([[реакция Кучерова]]).
* Кетоны с хорошими выходами получаются при взаимодействии хлорангидридов кислот с диалкилкупратами лития и алкилкадмиевыми соединениями:
:: <math>\mathsf{R_2CuLi + R'COCl \rightarrow RC(O)R' + LiCl+ CuR}</math>
:: <math>\mathsf{2RCOCl + Cd(C_2H_5)_2 \rightarrow 2RC(O)C_2H_5 + CdCl_2}</math>
* По [[Реакция Губена — Гёша|реакции Губена — Гёша]]

== Химические свойства ==

=== Кето-енольная таутомерия ===
[[Файл:Keto enol tautomerism.svg|thumb|right|250px|Кето-енольная таутомеризация. {{s|'''1''' – кето-форма;}} '''2''' — енольная форма.]]
Кетоны, которые имеют по крайней мере один альфа-водородный атом, подвергаются кето-[[Енолы|енольной]] [[Таутомерия|таутомеризации]]. Таутомеризация [[катализ]]ируется как [[кислота]]ми, так и [[Основание (химия)|основаниями]]. Как правило, кето-форма является более стабильной, чем енольная. Это равновесие позволяет получать кетоны путём [[Гидратация|гидратации]] [[Алкины|алкинов]]. Относительная стабилизация енольной формы сопряжением является причиной довольно сильной кислотности кетонов (p''K''<sub>a</sub> ≈ 20) в сравнении с [[Алканы|алканами]] (p''K''<sub>a</sub> ≈ 50).

=== Гидрирование ===
Присоединение водорода к кетонам происходит в присутствии катализаторов гидрирования ([[Никель|Ni]], [[Кобальт|Co]], [[Медь|Cu]], [[Платина|Pt]], [[Палладий|Pd]] и др.). В последнее время в качестве гидрирующего агента часто используют [[алюмогидрид лития]]. При этом кетоны превращаются во [[Спирты#Классификация спиртов|вторичные спирты]]:
:: <math>\mathsf{R_2CO + 2H \rightarrow  R_2CH(OH)}</math>

При восстановлении кетонов водородом в момент выделения (с помощью [[Щелочные металлы|щелочных металлов]] или [[Амальгама|амальгамы]] [[Магний|магния]]) образуются также [[гликоли]] ([[пинаконы]]):
:: <math>\mathsf{2R_2CO + 2H \rightarrow  R_2C(OH){-}CR_2(OH)}</math>

=== Реакции нуклеофильного присоединения ===
* Реакции с [[Реакция Гриньяра|реактивами Гриньяра]] приводит к вторичным спиртам.
* Реакция с [[Синильная кислота|синильной кислотой]] приводит к α-оксинитрилам, [[омыление]]м которых получают α-гидроксикислоты:

:: <math>\mathsf{(CH_3)_2CO + HCN \rightarrow  (CH_3)_2C(OH)CN}</math>
:: <math>\mathsf{(CH_3)_2C(OH)CN + 2H_2O \rightarrow  (CH_3)_2C(OH)COOH + NH_3}</math>

* С [[аммиак]]ом реагируют очень медленно:

:: <math>\mathsf{(CH_3)_2CO \xrightarrow[OH-]{}  (CH_3)_2C{=}CH{-}C(O){-}CH_3 \xrightarrow[+NH_3]{} (CH_3)_2C(NH_2)CH_2{-}C(O){-}CH_3}</math>

* Присоединение [[Гидросульфит натрия|гидросульфита натрия]] даёт гидросульфитные (бисульфитные) производные (в реакцию в жирном ряду вступают лишь метилкетоны):

:: <math>\mathsf{RC(O)CH_3+ HSO_3Na \rightarrow  R{-}C(OH)(SO_3Na){-}CH_3}</math>

При нагревании с раствором [[Карбонат натрия|соды]] или минеральной [[Кислота|кислотой]] гидросульфитные производные разлагаются с выделением свободного кетона:

:: <math>\mathsf{2R{-}C(OH)(SO_3Na){-}CH_3 + Na_2CO_3  \rightarrow 2RC(O)CH_3 + 2Na_2SO_3 + CO_2 + H_2O }</math>

* С [[гидроксиламин]]ом кетоны образуют [[Оксимы|кетоксимы]], выделяя воду:

:: <math>\mathsf{(CH_3)_2CO + NH_2OH \rightarrow  H_2O + (CH_3)_2C{=}N{-}OH}</math>

* С [[гидразин]]ом в зависимости от условий образуются [[гидразоны]] (соотношение гидразина к кетону 1:1) или [[Азины_(ациклические)|азины]] (1:2):

:: <math>\mathsf{(CH_3)_2CO + N_2H_4 \rightarrow (CH_3)_2C{=}N{-}NH_2 + H_2O}</math>

:: <math>\mathsf{2(CH_3)_2CO + N_2H_4 \rightarrow (CH_3)_2-C{=}N{-}N{=}C-(CH_3)_2 + 2H_2O}</math>
Как и в случае альдегидов, при нагревании с твёрдым [[Гидроксид калия|KOH]] гидразоны кетонов выделяют [[азот]] и дают предельные [[углеводороды]] ([[Реакция Кижнера — Вольфа|реакция Кижнера]])

* [[Ацетали]] кетонов получаются сложнее, чем ацетали альдегидов, — действием на кетоны эфиров ортомуравьиной HC(OC<sub>2</sub>H<sub>5</sub>)<sub>3</sub> или ортокремниевой кислоты.

=== Реакции конденсации ===
В жёстких условиях (в присутствии щелочей) кетоны подвергаются [[альдольная конденсация|альдольной конденсации]]. При этом образуются β-кетоспирты, легко теряющие молекулу воды.

В ещё более жестких условиях, например при нагревании с концентрированной [[Серная кислота|серной кислотой]], кетоны подвергаются межмолекулярной [[реакция дегидратации|дегидратации]] с образованием непредельных кетонов:

:: <math>\mathsf{2(CH_3)_2CO \rightarrow  H_2O + (CH_3)_2C{=}CH{-}C(O){-}CH_3 }</math>

[[Окись мезитила]] может реагировать с новой молекулой ацетона с образованием [[форон]]а:

:: <math>\mathsf{(CH_3)_2C{=}CH{-}C(O){-}CH_3 + (CH_3)_2CO \rightarrow  (CH_3)_2C{=}CH{-}C(O){-}CH{=}C(CH_3)_2  }</math>

К отдельному типу реакций можно отнести восстановление кетонов — [[реакция Лейкарта — Валлаха]].

== Важнейшие кетоны ==
{| class="standard"
!Название
!Формула
!Температура плавления
!Температура кипения
|-
|[[Ацетон|Ацетон (диметилкетон)]]
|<center><chem>CH3-CO-CH3</chem><br>[[Файл:Aceton.svg|95px]]</center>
| −95 °C
|56,1 °C
|-
|[[Метилэтилкетон]]
|<chem>CH3CH2-CO-CH3</chem>
| −86 °C
|80 °C
|-
|[[Диэтилкетон]]
|<chem>CH3CH2COCH2CH3</chem>
| −40 °C
|102 °C
|-
|[[Ацетофенон]]
|[[Файл:Acetophenone structure.svg|65px]]
|19 °C
|202 °C
|-
|[[Бензофенон]]
|[[Файл:Benzophenone-2D-skeletal.png|95px]]
|47.9 °C
|305.4 °C
|-
|[[Циклогексанон]]
|[[Файл:Cyclohexanone-2D-skeletal.png|38px]]
| −16.4 °C
|155.65 °C
|-
|[[Диацетил]]
|<chem>CH3COCOCH3</chem>
| −3 °C
|88 °C
|-
|[[Ацетилацетон]]
|<chem>CH3COCH2COCH3</chem>
| −23 °C
|140 °C
|-
|[[Хинон|Парабензохинон]]
|[[Файл:P-Benzochinon.svg|30px]]
|115 °C
| —
|}

== Биохимия ==
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.

Кетоны играют важную роль в метаболизме веществ в живых организмах. Так, [[Кофермент Q|убихинон]] участвует в окислительно-восстановительных реакциях тканевого дыхания. К соединениям, содержащим кетонную группу, относятся некоторые важные моносахариды ([[фруктоза]] и др.), терпены ([[ментон (вещество)|ментон]], [[карвон]]), компоненты эфирных масел ([[камфора]], [[жасмон]]), природные красители ([[индиго]], [[ализарин]], [[флавон (вещество)|флавоны]]), [[стероидные гормоны]] ([[кортизон]], [[прогестерон]]), мускус ([[мускон]]), [[антибиотик]] [[тетрациклин]].

В процессе фотосинтеза 1,5-дифосфат-D-эритро-пентулозы (фосфолированная кетопентоза) является катализатором. [[Ацетоуксусная кислота]] — промежуточный продукт в цикле Кребса.

Наличие в моче и крови человека избыточного количества кетонов говорит о [[кетоз]]е или [[кетоацидоз]]е, что может быть связано с особенностями метаболизма углеводов или связанных с ним патологических процессах.

== Применение ==
В промышленности кетоны используют как растворители, фармацевтические препараты и для изготовления различных полимеров. Важнейшими кетонами являются ацетон, метилэтиловый кетон и циклогексанон<ref>{{статья|автор=Hardo Siegel, Manfred Eggersdorfer|заглавие="Ketones" |язык=en|издание=Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry|год=2005|doi=10.1002/14356007.a15_077}}</ref>.

== См. также ==
* [[Кетоновые тела]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
{{Навигация
|Викисловарь = кетон
}}
* Общая токсикология / под ред. А. О. Лойта. Спб.: ЭЛБИ-СПб., 2006
* Химическая Энциклопедия в 5 томах ред. И. Л. Кнунянц 2 том

{{ВС}}
{{Органические вещества}}

[[Категория:Кетоны| ]]