ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по Химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.

 
Всё о Химии - Ximia.org

КЕТОНЫ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


КЕТОНЫ, карбонильные соед., в к-рых группа С=О связана с двумя атомами С. По номенклатуре ИЮПАК, назв. К. образуют путем присоединения к назв. соответствующих углеводородов суффикса "он" или к назв. радикалов, связанных с кетогруппой С=О, слова "кетон"; при наличии старшей группы кетогруппу обозначают префиксом "оксо". Напр., соед. СН3СН2СОСН2СН2СН3 наз. 3-гексанон или этилпропилкетон, соед. СН3СОСН2СН2СООН - 4-оксопентановая к-та. Для нек-рых К. приняты тривиальные назв. (см. табл.).
361_380-49.jpg
Особый класс циклич. ненасыщ. дикетонов - хиноны.

В ИК спектрах К. характеристич. полосы поглощения валентных колебаний группы С=О лежат в области частот (vC=O) 1720-1700 см-1 (алифатич. К.), 1820-1700см-1 (циклич. К.), причем vC=O возрастает с увеличением напряженности цикла. При сопряжении группы С=О с кратными связями или арилом vC=O снижается на 20-40 см-1. Хим. сдвиги протонов a-метиленовых групп К. в спектрах ПМР находятся в области 2-3 м.д., а метиленовой группы, соседней с двумя карбонилами (для дикетонов), - в области 3-4 м. д.; хим. сдвиги группы 13С=О в спектрах ЯМР 13С лежат в области 200-220 м.д. Электронные спектры К. содержат типичные полосы с lмакс 270-300 нм (e 15-20), отвечающие п:p-переходу. Для сопряженных моно-, ди- и полиеновых К. наиб. характерны полосы поглощения в области p:p* - переходов, lмакс 200-300 нм (e 10000 и выше). В масс-спектрах К. имеются пики, соответствующие a-разрыву молекулы К., причем предпочтительно отщепляется большая алкильная группа. Так, масс-спектры алифатич. метилкетонов содержат наиб. интенсивный пик с т/z 43 (361_380-50.jpg). Для метилкетонов характерен также b-разрыв мол. иона с миграцией Н от g-атома С (перегруппировочный пик с m/z 58). По степени окисленности К., как и альдегиды, занимают промежут. положение между спиртами и к-тами, что во многом определяет их хим. св-ва. К. восстанавливаются до вторичных спиртов гидридами металлов, напр. LiAlH4 или NaBH4, водородом (кат. - Ni, Pd), изопропаволом в присут алкоголята Аl (р-ция Меервейна - Понндорфа - Верлея). При восстановлении К. натрием или электрохимически (катодное восстановление) образуются пинаконы:
361_380-51.jpg
При взаимод. К. с амальгамированным Zn и конц. НСl (р-ция Клемменсена) или с гидразином в щелочной среде (р-ция Кижнера - Вольфа) группа С=О восстанавливается до СН2. В отличие от альдегидов, многие К. устойчивы при хранении к действию О2. К., содержащие a-метиленовую группу, окисляются SeO2 до 1,2-дикетонов более энергичными окислителями, напр. КМnО4 - до смеси карбоновых к-т (см. Попова правило). Циклич. К. при взаимод. с HNO3 или КМnО4 подвергаются окислит. расщеплению цикла, напр. из циклогексанона образуется адипиновая к-та. Линейные К. окисляются надкислотами до сложных эфиров, циклические - до лактонов (р-ция Байера - Виллигера). К., содержащие a-атомы Н, относятся к СН-кислотам средней силы (рКа 10-20). Для них характерно превращ. в енолы или енолят-анионы:
361_380-52.jpg
На этом основана способность таких К. реагировать как С-или О-нуклеофилы. Концентрация енольной формы зависит от строения К. и составляет (в %): 0,0025 (ацетон), 2 (циклогексанон), 80 (ацетилацетон). Енолизация катализируется к-тами и основаниями. К. образуют продукты замещения a-атомов Н при галогенировании действием Вr2, N-бромсукцинимидом, SO2Cl2, при тиилировании дисульфидами. При алкилировании и ацилировании енолятов К. образуются либо продукты замещения a-атомов Н в К., либо О-производные енолов. Большое значение в орг. синтезе имеют альдольная и кретоновая конденсации, напр.:
361_380-53.jpg
При конденсации с альдегидами К. реагируют гл. обр. как СН-кислоты, напр. из К. и СН2О в присут. основания получают a,b-ненасыщенные К.: RCOCH3 + СН2О : RCOCH=CH2 + Н2О Вследствие полярности карбонильной группы 361_380-54.jpg К. могут вступать в р-ции как С-электрофилы, напр. при конденсации с производными карбоновых к-т (конденсация Штоббе, р-ция Дарзана и т. п.):
361_380-55.jpg
Особенно легко нуклеоф. атаке подвергаются a,b-непределъные кетоны, но в этом случае атакуется двойная связь (р-ция Михаэля), напр.:
361_380-56.jpg
При взаимод. с илидами Р (алкилиденфосфоранами) К. обменивают атом О на алкилиденовую группу (р-ция Виттига): R2C=O + Ph3P=CHR' : R2C=CHR' + Ph3PO С циклопентадиеном К. образуют фулъвены, напр.:
361_380-57.jpg
При конденсации К. с гидроксиламином получаются кетоксимы R2C=NOH, с гидразином - гидразоны R2C=N— —NH2 и азины R2C=N—N=CR2, с первичными аминами - Шиффовы основания R2C=NR', со вторичными аминами - енамины. К. способны присоединять по карбонильной группе воду, спирты, бисульфит Na, амины и др. нуклеофилы, хотя эти р-ции протекают не так легко, как в случае альдегидов. Поскольку в спиртовых р-рах равновесие между К. и его полукеталем сильно смещено влево, получить кетали из К. и спиртов трудно: RCOR' + R:OH D RR'C(OH)OR: Для этой цели используют р-цию К. с эфирами ортомуравьиной к-ты. К. взаимод. с С-нуклеофилами, напр. с литий-, цинк- или магнийорг. соед., а также с ацетиленами в присут. оснований (р-ция Фаворского), образуя третичные спирты:
361_380-58.jpg
В присут. оснований к кетонам присоединяется HCN, давая a-гидроксинитрилы (циангидрины): R2C=O + HCN : R2C(OH)CN При катализе к-тами К. реагируют как С-электрофилы с ароматич. соед., напр.:
361_380-59.jpg
Гомолитич. присоединение К. к олефинам приводит к a-алкилзамещенным К., фотоциклoприсоединение к оксетанам, напр.:
361_380-60.jpg
К. играют важную роль в метаболизме в-в в живых организмах. Так, убихинон участвует в окислит. - восстановит. р-циях тканевого дыхания. К соед., содержащим кетонную группу, относятся нек-рые важные моносахариды (D-фруктоза и др.), терпены (ментон, карвон), компоненты эфирных масел (камфора, жасмон), прир. красители (индиго, ализарин, флавоны), стероидные гормоны (кортизон, прогестерон). Общие пром. методы синтеза К.- каталитич. окисление насыщ. углеводородов и олефинов кислородом, а также дегидрирование и окислит. дегидрирование вторичных спиртов. К. синтезируют также окислит. расщеплением третичных 1,2-гликолей действием Рb(ОСОСН3)4 или НIO4, пиролизом Са- или Ва-солей карбоновых к-т, пропусканием паров к-т над оксидами Со или Тh, взаимод. зфиров или ортоэфиров карбоновых к-т и ацилгалогенидов с реактивами Гриньяра или кадмийорг. соед., ацилированием арома-тич. соед. (р-ция Фриделя-Крафтса), гидролизом геминальных дигалогенидов и др. К. применяют как р-рители, экстрагенты, для синтеза полимеров, пестицидов, стабилизаторов, фотоматериалов, лек. и душистых в-в и др. См. также Ацетон, Ацетофенон, Бензофенон, Метилизобутилкетон, Метилэтилкетон, Циклогексанон и др. О специфич. св-вах дикетонов см. Дикарбонильные соединения. Лит. Бюлер К., Пирсон Д.. Органические синтезы, пер. с англ., ч. 2, М„ 1973; Общая органическая химия, пер. с англ., т. 2, М., 1982, с. 570-692, 765-847; The chemistry of the carbonyl group, v. 1, ed. by S. Patai, L. N. Y. Sydney, 1966; там же, v. 2, ed by J. Zabicky, L, 1970; Houben Weyl, Methoden der organischen Chemie, Bd 7/2a, 2b, 2c Ketone (TI 1 3), 4 Aufl, Stuttg., 1973 77. М. Г Виноградов.


===
Исп. литература для статьи «КЕТОНЫ»: нет данных

Страница «КЕТОНЫ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учителей, учеников, студентов и просто химиков