Ketone

ケトンとは、カルボニル基（炭素と酸素の二重結合）が二つの炭素含有基（R および R' と表記されることが多い）に結合した有機化合物である。最も単純なケトンはアセトンであり、両方の基がメチル基である。多くのケトンは、特定の糖（ケトース）、テストステロンなどのステロイド、溶媒のアセトンなど、生物学や産業において重要な役割を果たす。

「ケトン」という用語は、アセトンを意味する古いドイツ語の Aketon に由来する。IUPAC命名法では、ケトンの名称は、元となるアルカンの接尾辞 -ane を -anone に置き換え、カルボニル基の位置を示す数字を付けることが多い。しかし、アセトンやベンゾフェノンなどの一般的な非体系名は、IUPAC名として保持される。別の方法として、カルボニルに結合した二つのアルキル基を列挙し、その後に「ケトン」を付けて命名することもできる。伝統的には複雑さの順に並べるが、IUPAC規則では現在アルファベット順が要求される。アルキル基が同一の場合は、接頭辞「ジ-」が使用される。置換基の位置はギリシャ文字で示され、α-炭素がカルボニルに隣接する。ケトン基が最優先でない場合は接頭辞「オキソ」が使用され、「ケト」は生化学的な文脈で現れる。

ケトンの炭素は通常 sp² 混成であり、その周りは三方平面構造で、結合角は約120°である。ケトンは、カルボニルが鎖の末端で一つの炭素と一つの水素に結合するアルデヒドや、カルボン酸、エステル、アミドなどの他のカルボニル基とは異なる。カルボニル基は酸素の高い電気陰性度のために極性を持ち、ケトンは酸素で求核性、炭素で求電子性を示す。ケトンは水から水素結合を受け入れることができ、関連するメチレン化合物と比較して溶解度が高まるが、自身同士で水素結合を供与することはできない。この自己会合の欠如により、ケトンは同程度の分子量のアルコールやカルボン酸よりも揮発性が高く、香料や溶媒としての使用に寄与している。

ケトンは置換基によって分類される：対称型（例：アセトン、ベンゾフェノン）または非対称型（例：アセトフェノン）。ジケトンには、かつてバター香料として使用されたジアセチルや、主にエノールとして存在し、そのエノラートが配位化学において一般的な配位子であるアセチルアセトンが含まれる。不飽和ケトンはアルケンまたはアルキン単位を含み、例えばα,β-不飽和カルボニル化合物であるメチルビニルケトンがある。環状ケトンはシクロプロパノンからより大きな環まで多岐にわたり、シクロヘキサノンはナイロン製造における中間体、イソホロンはポリマー前駆体、ムスコンは動物のフェロモンである。

アルデヒドとは異なり、ケトンはカルボニル炭素上に水素原子を持たないため、強力な試薬が炭素-炭素結合を切断しない限り、酸化に対して耐性がある。分光法では、ケトンはカルボニル伸縮振動により約1750 cm⁻¹ に強い赤外吸収を示し、アリール基や不飽和ケトンではより低エネルギーになる。¹H NMR はケトンの同定には有用ではないが、¹³C NMR は約200 ppm にシグナルを示す。ただし、これらは弱く、アルデヒドのシグナルと類似しているため、区別には複数の共鳴実験が必要である。