Cetona

Erro al crear miniatura:

R¹(CO)R², fòrmula general de les cetones.

Una cetona (del plural alemà ketone) és un compost orgànic que té un grup funcional carbonilo unit a dos àtoms de carbono, a diferència d'un aldehit, en el que el grup carbonilo s'unix a a lo manco un àtom d'hidrogen. Quan el grup funcional carbonilo és el de major rellevància en dit compost orgànic, les cetones es nomenen agregant el sufix -ona a l'hidrocarbur del com provenen (hexano, hexanona; heptano, heptanona; etc). També es pot nomenar posponent cetona als radicals als quals està unit (per eixemple: metilfenil cetona). Quan el grup carbonilo no és el grup prioritari, s'utilisa el prefix oxo- (eixemple: 2-oxopropanal). El grup funcional carbonilo consistix en un àtom de carbono unit en un doble enllaç covalente a un àtom d'oxigen.

El tindre 2 radicals orgànics units al grup carbonilo és lo que ho diferencia dels àcit carboxílics, aldehits, ésterés. El doble enllaç en l'oxigen és lo que ho diferencia dels alcoholés i éter. Les cetones solen ser menys reactives que els aldehits ya que els grups alquílicos actuen com dadores d'electrons per efecte inductiu.

la propanona (comunament cridada acetona) és la cetona més simple.

Nomenclatura i etimologia

model de boles de l'acetona.

La paraula "cetona" es deriva de Aketon, una antiga paraula alemana per a acetona.

D'acort en les regles de la nomenclatura IUPAC, els noms de cetones es deriven canviant el sufix -ano del pare alcano a -ona. Per lo general, la posició del grup carbonilo s'indica en un número, pero els noms tradicionals no sistemàtics encara s'usen generalment per a les cetones més importants, per eixemple acetona i benzofenona. Estos noms no sistemàtics es consideren noms IUPAC retinguts, encara que alguns llibres de text d'introducció a la química usen noms sistemàtics com "2-propanona" o "propan-2-u" per a la cetona més simple (Plantilla:Chem2) en lloc de "acetona". Els noms derivats de les cetones s'obtenen escrivint per separat els noms dels dos grups llogue units al grup carbonilo, seguits de "cetona" com a paraula separada. Tradicionalment, els noms dels grups llogue s'escrivien en orde creixent de complexitat, per eixemple metiletilcetona. No obstant, segons les regles de la nomenclatura IUPAC, els grups llogue s'escriuen alfabéticamente, per eixemple etil metil cetona. Quan els dos grups llogue són iguals, s'afig el prefix "vaig donar-" abans del nom del grup llogue. Les posicions d'atres grups s'indiquen en lletres gregues, sent el carbono α l'àtom adjacent al grup carbonilo. Encara que s'usa en poca freqüència, oxo és la nomenclatura IUPAC per al grup oxo (=O) i s'usa com a prefix quan la cetona no té la prioritat més alta. No obstant, també s'utilisen atres prefixos. Per a algunes substàncies químiques comunes (principalment en bioquímica), "ceto" es referix a la cetona grup funcional.

Classificació

Cetones representatives. A partir de l'esquerra: acetona, un dissolvent comú; àcit oxaloacético, un element intermig del cicle de Krebs del metabolisme de sucres; acetilacetona en la seua forma (mona) enol (el grup enol en blau); ciclohexanona, precursor del nilón; muscona, una olor animal; i tetraciclina, un antibiòtic.

Cetones alifáticas

Fòrmula general.

Resulten de l'oxidació moderada dels alcoholés secundaris. Si els radicals llogue R són iguals la cetona es denomina simètrica, de lo contrari serà asimètrica, sempre i quan existixca un àtom covalente en un atre.

• Isomeria
  • Les cetones són isòmers dels aldehits d'igual número de carbono.
  • Les cetones de més de quatre carbonos presenten isomeria de posició. (En casos específics)
  • Les cetones presenten tautomería

Cetones aromàtiques

Es destaquen les quinonas, derivades del benceno i carbó.

Cetones mixtes

Quan el grup carbonilo s'acopla a un radical arílico i un alquilico, com el fenilmetilbutanona. Per a nomenar els cetones tenim dos alternatives:

• El nom del hidrocarbur del que procedix terminat en -ona. Com sustituyente deu amprar-se el prefix oxo-.
• Citar els dos radicals que estan units al grup Carbonilo per orde alfabètic i a continuació la paraula cetona.

Propietats físiques

Els composts carbonílicos presenten punts d'ebullició més baixos que els alcohols del seu mateix pes molecular. No hi ha grans diferències entre els punts d'ebullició d'aldehits i cetones d'igual pes molecular. Els composts carbonílicos de cadena curta són solubles en aigua i a mida que aumenta la llongitut de la cadena disminuïx la solubilidad.

Propietats químiques

• En trobar-se el grup carbonilo en un carbono secundari són menys reactives que els aldehits.
• Solament poden ser oxidades per oxidants forts com el permanganato de potassi, donant com a productes dos àcit en menor número d'àtoms de carbono.
• Per reducció donen alcohols secundaris.
• No reaccionen en el reactiu de Tollens per a donar l'espill d'argent com els aldehits, lo que s'utilisa per a diferenciar-els.
• Tampoc reaccionen en els reactius de Fehling i Schiff.

Síntesis

Per canvi de grup funcional

• Oxidació d'alcohols secundaris
• Hidratació d'alquinos
• Hidrólisis de dihalogenuros geminals
• Reacció de Nef

Per unió d'esquelets de carbono

• Síntesis de Gilman
• Síntesis de Weinreb
• Síntesis de Fukuyama
• Acilaciones de Friedel-Crafts i d'Houben-Hoesch
• Reacció d'Haworth
• Condensació aciloínica
• Síntesis de Bally-Scholl
• Transposició benzoínica
• Síntesis de Blaise
• Condensació de Claisen i Condensació de Dieckmann
• Reacció quelotrópica d'una cetena en diazometano
• Cicloadición d'una cetena en olefinas
• Reacció de Diels-Alder en cetenas
• Ciclización de Ruzicka
• Reacció de Dakin–West
• Reactius de Grignard en nitrils
• Reacció de Darzens
• Reacció de Darzens-Nenitzescu
• Reacció de Pauson-Khand per a obtindre 2-ciclopentenonas

Per transposició

• Transposició de Claisen
• Transposició de Carroll
• Transposició de Fries
• Transposició de Kornblum–DeLaMare
• Transposició de Baker–Venkataramane
• Transposició de Criegee
• Transposició de Meyer–Schuster i reacció de Favorskii

Per ruptura d'esquelets de carbono

• Ozonólisis d'Harris
• Reacció de Malaprade

Reaccions de cetones

Les reaccions dels aldehits i cetones són essencialment de tres tipos; adició nucleofílica, oxidació i reducció.

Adició nucleofílica: Per la resonància del grup carbonilo la reacció més important d'aldehits i cetones és la reacció d'adició nucleofílica el mecanisme de la qual és el següent:

Seguixen este esquema la reacció en hidrur ( NaBH4, LiAlH4 ) a on Nu- = H- i la reacció en organometálicos (RMgLi, RLi) a on Nu- = R-.

• Adició nucleofílica d'alcohols.
• Adició d'amina primària.
• Adició d'Hidroxilamina.
• Adició d'hidracinas.
• Adició d'Àcit Cianhídrico. Eixemples de reaccions de cetones són la reacció de Grignard, la reacció de Reformatski, Transposició de Baker-Venkataraman. Les cetones es poden oxidar per a formar éster en l'Oxidació de Baeyer-Villiger.

Les cetones que posseïxen hidrogen en posició α al grup carbonilo donen també reaccions de condensació per mig d'un mecanisme en el que una base forta sostrau un hidrogen α de la cetona generant un enolato, el qual (en la seua forma carbaniónica) actua com nucleófilo sobre el grup carbonilo d'una atra molècula de la mateixa cetona o d'un atre compost carbonílico (una atra cetona, aldehit, éster, etc). Després de l'adició nucleofílica del carbanión al grup carbonilo es genera un aldol per mig de l'acidificació del mig, el qual pot deshidratarse per calfament de la mescla de reacció, obtenint-se un compost carbonílico α,ß-insaturado. cal aclarir que no sempre és necessària l'acidificació del mig de reacció i que en moltes reaccions de condensació s'obté el producte deshidratado de manera espontànea (açò depén de l'estabilitat relativa dels possibles productes de la condensació). El carbonilo de les cetones pot reaccionar en alquenos en cicloadiciones [2 + 2] per a formar oxetanos (Reacció de Patern-Büchi)

Nomenclatura de cetones

Artícul principal → Nomenclatura de funcions orgàniques en oxigen.

Per a majors detalls, consulte Nomenclatura de cetones

Nomenclatura substitutiva

Nomenclatura substitutiva.

En la nomenclatura de cetones per a nomenar-les es pren en conte el número d'àtoms de carbono i es canvia la terminació per ONA, indicant el carbono que du el grup carbonilo (CO). Ademés es deu prendre com a cadena principala de major llongitut que continga el grup carbonilo i després s'enumera de tal manera que este prenga elocalizador més baix.

Nomenclatura radicofuncional

Nomenclatura radicofuncional en cetones simètriques.

Nomenclatura radicofuncional en cetones asimètriques.

Un atre tipo de nomenclatura per a les cetones, consistix en nomenar les cadenes com sustituyentes, ordenant-les alfabéticamente, es nomenen els radicals i s'aumenta la paraula CETONA. Si els dos radicals són iguals és una cetona simètrica, i si els radicals són diferents és una cetona asimètrica.

Nomenclatura en casos especials

Cadenes en 2 o més grups CO. Nomenclatura substitutiva.

Cadenes en dos o més grups CO. Nomenclatura radicofuncional.

Casos especials de cetones en un atre tipo de nomenclatura.

En els casos en els que existixen dos o més grups carbonilos en una mateixa cadena, es pot usar la nomenclatura substitutiva. En esta nomenclatura si existixen dos o més grups CO aumentem els prefixos (vaig donar, tri, tetra, etc.), abans de la terminació -ona. Aixina com en la nomenclatura substitutiva, també en la nomenclatura radicofuncional, si existixen dos o més grups CO en una mateixa cadena es nomena normalment els radicals i s'antepon el prefix (vaig donar, tri, tetra, etc) a la paraula cetona. Per a alguns composts en els que el grup carbonilo CO es troba directament unit a un anell bencénico o naftalénico es pot utilisar les nomenclatures ya abans nomenades i també este atre tipo de nomenclatura que consistix en indicar els grups:

• CH₃-CO-
• CH₃-CH₂-CO-
• CH₃-CH₂-CH₂-CO-, etc

per mig dels noms aceto, propi, butiro, etc. i agregar-els la terminació fenona o naftona.

Nomenclatura de cetones que actuen com a radicals dins de la cadena

Cadenes en cetones que no gogen de prioritat per l'existència d'atres grups funcionals més importants. Nomenclatura en prefix oxo.

La nomenclatura ya abans nomenada es pren per a casos considerats que la funció cetona té prioritat, pero quan la cetona no és el grup funcional principal, sino que hi ha una atra funció o atres funcions en major preferència s'ampra esta nomenclatura: Per a indicar al grup CO s'ampra el prefix OXO.

Bioquímica

Vore també: Coenzima Q10 i Policétido

Les cetones són omnipresents en la naturalea. La formació de composts orgànics en la fotosíntesis es produïx a través de la cetona ribulosa-1,5-bisfosfato. Molts sucres són cetones, conegudes colectivament com cetosa. La cetosa més coneguda és la fructosa; existix sobretot com un hemicetal cíclico, que emmaixquera el grup funcional de la cetona. la síntesis d'àcit grassos procedix a través de cetones. l'acetoacetato és un intermig en el cicle de Krebs que llibera energia de sucres i carbohidrats.

En medicina, l'acetona, el acetoacetato i el beta-hidroxibutirato es denominen colectivament cossos cetònics, generats a partir de carbohidrats, àcit grassos i aminoàcits en la majoria dels vertebrats, inclosos els humans. Els cossos cetònics s'eleven en la sanc (cetosis) despuix del dejuni, inclosa una nit de somi; tant en sanc com en orina en inanició; en hipoglucemia, per causes distintes d'hiperinsulinisme; en varis errors congènits del metabolisme, i induïts intencionalmente a través d'una dieta cetogénica, i en cetoacidosis (generalment per diabetis mellitus). Encara que la cetoacidosis és característica de la diabetis tipo 1 descompensada o no tractada, la cetosis o inclús la cetoacidosis també poden ocórrer en la diabetis tipo 2 en algunes circumstàncies.

Aplicacions

Les cetones es produïxen a gran escala en l'indústria com a dissolvents, precursors de polímer i productes farmacèutics. En térmens d'escala, les cetones més importants són acetona, metiletilcetona i ciclohexanona. També són comuns en bioquímica, pero menys que en química orgànica en general. la combustió d'hidrocarburs és un procés d'oxidació descontrolado que dona cetones aixina com molts atres tipos de composts.

Toxicitat

Encara que és difícil generalisar sobre la toxicitat d'una classe tan àmplia de composts, les cetones simples no són, en general, molt tòxiques. Esta característica és una de les raons de la seua popularitat com a dissolvents. Les excepcions a esta regla són les cetones insaturades com la metil vinil cetona en Plantilla:LD50 de 7 mg/kg (oral).

Vore també

• Quinona
• Cetena
• Cetosa
• Grup acilo

Enllaços externs

Commons

• Wikimedia Commons alberga contingut multimèdia sobre Cetona.