Cetona

Grupo cetona

Una cetona (pronunciado como tono de tecla) es o bien la grupo funcional caracterizado por una grupo carbonilo (O = C) unido a otros dos de carbono o átomos de un compuesto químico que contiene este grupo funcional. Una cetona se puede representar generalmente por la fórmula:

R ₁ ( C O ) R _2.

Un carbono del carbonilo unido a dos átomos de carbono distingue cetonas de ácidos carboxílicos , aldehídos, ésteres, amidas y otros oxígeno compuestos -containing. El doble enlace del grupo carbonilo distingue cetonas de alcoholes y éteres . La cetona más simple es acetona (denominan sistemáticamente 2-propanona).

El átomo de carbono adyacente a un grupo carbonilo se llama la α-carbono. Hidrógenos unidos a este carbono se denominan α-hidrógenos. En presencia de un catalizador ácido de la cetona se somete a la llamada tautomería ceto-enol. La reacción con una base fuerte da la correspondiente enolato. La dicetona es un compuesto que contiene dos grupos cetónicos.

Nomenclatura

Acetona , la cetona más simple

En general, las cetonas se nombran usando nomenclatura IUPAC cambiando el sufijo -e del padre alcano a -ona. Para cetonas comunes, algunos nombres tradicionales, como acetona y benzofenona predominan, y estos son considerados retenido nombres IUPAC, aunque algunos textos introductorios de la química utilizan nombres como propanona.

Oxo es lo formal Nomenclatura de la IUPAC para una cetona grupo funcional. Sin embargo, otros prefijos también son utilizados por varios libros y revistas. Para algunas sustancias químicas comunes (principalmente en bioquímica), ceto o oxo es el término utilizado para describir la cetona (también conocido como alcanona) grupo funcional. Oxo también se refiere a un solo átomo de oxígeno coordinados a un metal de transición (un oxo metal).

Propiedades físicas

Un grupo carbonilo es polar. Esto hace cetonas compuestos polares. Los grupos carbonilo interactúan con el agua por enlaces de hidrógeno, y las cetonas son solubles en agua. Es un aceptor de enlaces de hidrógeno, pero no es un donante de enlaces de hidrógeno, y no puede de enlaces de hidrógeno a sí mismo. Esto hace que las cetonas más volátiles que los alcoholes y ácidos carboxílicos de semejante peso molecular .

Acidez

La α-hidrógeno de una cetona es mucho más ácido ( pKa ≈ 20) que el hidrógeno de un alcano normal (pKa ≈ 50). Esto es debido a la estabilización de la resonancia ion enolato que se forma a través de la disociación. La acidez relativa de la α-hidrógeno es importante en las reacciones de enolización de cetonas y otros compuestos de carbonilo.

Propiedades espectroscópicas

Espectroscopia es un medio importante para la identificación de las cetonas. Las cetonas y aldehídos mostrarán un pico significativo en espectroscopia infrarroja, alrededor de 1700 cm ^-1 (ligeramente mayor o menor, dependiendo del entorno químico)

Síntesis

Existen varios métodos para la preparación de cetonas en el laboratorio:

• Las cetonas pueden ser creados por oxidación de secundarias alcoholes . El proceso requiere una fuerte agente oxidante tal como permanganato de potasio , dicromato de potasio u otros agentes que contienen Cr (VI) . El alcohol se oxida por calentamiento bajo reflujo en solución acidificada. Por ejemplo propan-2-ol se oxida a acetona :

H ₃ C-CH (OH) _-CH3 → H _{3 C-CO-CH3}

Se eliminan dos átomos de hidrógeno, dejando un solo átomo de oxígeno con doble enlace a un átomo de carbono.

• Las cetonas también se preparan Gem hidrólisis haluro.
• Los alquinos se pueden convertir en enoles través de la hidratación en presencia de un ácido y HgS04, y posterior tautomerización enol-ceto da una cetona. Esto siempre produce una cetona, incluso con un alquino terminal, y Sia2BH se necesita para obtener un aldehído de un alquino
• Cetonas aromáticas se pueden preparar en el Reacción de Friedel-Crafts y el Transposición de Fries.
• En el Cetonas reordenamiento Kornblum-Delamare se preparan a partir de peróxidos y la base
• En el Ruzicka ciclación, cetonas cíclicas se preparan a partir de ácidos dicarboxílicos.
• En el Reacción de Nef, cetonas forma por hidrólisis de sales de compuestos nitro secundarias
• En el Acoplamiento Fukuyama, cetonas forma de un tioéster y un compuesto orgánico de zinc

Reacciones

Las cetonas se involucran en muchos reacciones orgánicas:

• La adición nucleofílica. La reacción de una cetona con una nucleófilo da una compuesto de adición de carbonilo tetraédrica.
  • la reacción con el anión de un terminal alquino da una hydroxyalkyne
  • la reacción con amoniaco o una amina primaria da una imina + agua
  • la reacción con amina secundaria da una enamina + agua
  • la reacción con una Reactivo de Grignard da una alcóxido de magnesio y después de tratamiento acuoso de un alcohol terciario
  • la reacción con una reactivo de organolitio también da un alcohol terciario
  • la reacción con un alcohol , un ácido o base proporciona una hemicetal + agua y la reacción posterior con un alcohol da la agua cetal +. Esto es un protector de carbonilo de reacción.
  • reacción de RCOR 'con resultados de amida de sodio en la escisión con la formación de la amida RCONH2 y la R'H alcano, una reacción llamada la reacción Haller-Bauer (1909)
• Adición electrofílica, reacción con un electrófilo da un catión estabilizado por resonancia.
• la reacción con iluros de fosfonio en el Reacción de Wittig da alquenos
• reacción con agua da geminal dioles
• reacción con tioles da una tioacetal
• reacción con hidrazina o derivados de hidrazina da hidrazonas
• reacción con una hidruro de metal da una alcóxido metálico sal y luego con agua un alcohol
• reacción de una enol con halógenos a α- halocetona
• una reacción a un carbono α es la reacción de una cetona con agua pesada para dar una deuterado cetona-d.
• la fragmentación en fotoquímica Reacción Norrish
• reacción con halógenos y de la base de metil-cetonas en la Reacción Haloform
• reacción de 1,4-aminodiketones a oxazoles por deshidratación en el Síntesis Robinson-Gabriel
• reacción de alquil aril cetonas con azufre y una amina para amidas en el Reacción Willgerodt

Bioquímica

Acetona , acetoacetato y beta-hidroxibutirato son cetonas (o cuerpos cetónicos) generados a partir de los hidratos de carbono , ácidos grasos y aminoácidos en los seres humanos y la mayoría de los vertebrados . Las cetonas son elevados en la sangre después de un ayuno que incluye una noche de sueño, y tanto en la sangre y en la orina hambre, hipoglucemia debido a causas distintas hiperinsulinismo, varios errores innatos del metabolismo, y cetoacidosis (por lo general debido a la diabetes mellitus ). Aunque cetoacidosis es característico de descompensada o sin tratar diabetes tipo 1, la cetosis o incluso cetoacidosis puede ocurrir en la diabetes tipo 2 en algunas circunstancias también. El acetoacetato y beta-hidroxibutirato son un combustible importante para muchos tejidos, especialmente durante el ayuno y el hambre. El cerebro, en particular, depende en gran medida de los cuerpos cetónicos como un sustrato para los lípidos y la síntesis de la energía durante los tiempos de reducción de la ingesta de alimentos. En el NIH, el Dr. Richard Veech refiere a cetonas como "magia" en su capacidad de aumentar la eficiencia metabólica, mientras que disminuye la producción de radicales libres, los subproductos dañinos del metabolismo normal. Su trabajo ha demostrado que los cuerpos cetónicos pueden tratar enfermedades neurológicas como el Alzheimer y la enfermedad de Parkinson, y el corazón y el cerebro operar 25% más eficiente el uso de cetonas como fuente de energía.

Aplicaciones

Las cetonas se utilizan a menudo en perfumes y pinturas para estabilizar los otros ingredientes de manera que no se degradan tan rápidamente con el tiempo. También se utiliza como disolventes y productos intermedios para la industria química. Los ejemplos de cetonas son acetona , acetofenona, y metil etil cetona.