Ketone

Кетон — это органическое соединение, содержащее карбонильную группу (двойную связь углерод–кислород), связанную с двумя углеродсодержащими группами, часто обозначаемыми как R и R'. Простейшим кетоном является ацетон, где обе группы — метильные. Многие кетоны играют важную роль в биологии и промышленности, включая некоторые сахара (кетозы), стероиды, такие как тестостерон, и растворитель ацетон.

Термин «кетон» происходит от Aketon, старого немецкого слова для ацетона. В номенклатуре IUPAC названия кетонов образуются заменой суффикса -ан исходного алкана на -анон, при этом часто указывается номер, обозначающий положение карбонильной группы. Однако общеупотребительные тривиальные названия, такие как ацетон и бензофенон, сохраняются в качестве названий IUPAC. Альтернативно кетоны можно называть, перечисляя две алкильные группы, присоединённые к карбонилу, с последующим словом «кетон» — традиционно в порядке возрастания сложности, но правила IUPAC теперь требуют алфавитного порядка. Если алкильные группы одинаковы, используется префикс «ди-». Положения заместителей обозначаются греческими буквами, причём α-углерод является соседним с карбонилом. Префикс «оксо» используется, когда кетонная группа не является старшей, а «кето» встречается в биохимическом контексте.

Углерод кетона обычно находится в sp²-гибридизации, что придаёт ему тригональную планарную геометрию с валентными углами около 120°. Кетоны отличаются от альдегидов, где карбонил связан с одним углеродом и одним водородом на конце цепи, а также от других карбонильных групп, таких как в карбоновых кислотах, сложных эфирах и амидах. Карбонильная группа полярна из-за более высокой электроотрицательности кислорода, что делает кетоны нуклеофильными по кислороду и электрофильными по углероду. Они могут принимать водородные связи от воды, увеличивая растворимость по сравнению с соответствующими метиленовыми соединениями, но не могут образовывать водородные связи друг с другом. Отсутствие самоассоциации делает кетоны более летучими, чем спирты или карбоновые кислоты с аналогичной молекулярной массой, что способствует их использованию в парфюмерии и в качестве растворителей.

Кетоны классифицируются по заместителям: симметричные (например, ацетон, бензофенон) или несимметричные (например, ацетофенон). Дикетоны включают диацетил, когда-то использовавшийся как ароматизатор сливочного масла, и ацетилацетон, который в основном существует в виде енола и чей енолят является распространённым лигандом в координационной химии. Ненасыщенные кетоны содержат алкеновые или алкиновые фрагменты, например метилвинилкетон — α,β-ненасыщенное карбонильное соединение. Циклические кетоны варьируются от циклопропанона до более крупных циклов; циклогексанон является ключевым в производстве нейлона, изофорон — предшественник полимеров, а мускон — животный феромон.

В отличие от альдегидов, кетоны не имеют атома водорода при карбонильном углероде, что делает их устойчивыми к окислению, если только сильные окислители не разрывают углерод-углеродные связи. В спектроскопии кетоны проявляют сильное инфракрасное поглощение около 1750 см⁻¹ за счёт валентных колебаний карбонила, с меньшей энергией для арильных или ненасыщенных кетонов. Хотя ¹Н ЯМР неинформативен для идентификации кетонов, ¹³С ЯМР показывает сигналы около 200 м.д., хотя они слабые и сходны с сигналами альдегидов, что требует множественных резонансных экспериментов для различения.