Las cetonas son sustancias orgánicas en cuyas moléculas el grupo carbonilo está unido a dos radicales hidrocarbonados .
La fórmula general de las cetonas: R 1 -CO-R 2 .
Entre otros compuestos carbonilo, la presencia en las cetonas de precisamente dos átomos de carbono unidos directamente al grupo carbonilo los distingue de los ácidos carboxílicos y sus derivados, así como de los aldehídos .
La palabra cetona proviene de la antigua palabra alemana Aketon (acetona). Fue inventado en 1848 por el químico alemán Leopold Gmelin (1788-1853) [1] .
Los nombres de las cetonas alifáticas y alicíclicas se forman agregando el sufijo -uno o -diona (para dicetonas) al nombre del hidrocarburo original. [2] Las dicetonas aromáticas con grupos cetónicos en el núcleo reciben el nombre abreviado del hidrocarburo, añadiendo el sufijo -quinona. [3]
Nomenclatura trivial . Para las cetonas más simples, se usan sus nombres triviales, como acetona (para propanona) y benzofenona (para difenilcetona).
Nomenclatura radical-funcional . El nombre de las cetonas está permitido de acuerdo con la nomenclatura radical-funcional, mientras que el nombre está compuesto por radicales en el grupo ceto (en orden alfabético) y el nombre de la clase de compuestos (funciones) - cetona (por ejemplo, metiletilcetona -CH3 - CO-CH2 - CH3 ) .
La acetona fue descubierta por Robert Boyle en 1661 al calentar acetato de calcio (acetona proviene del latín acetum - vinagre ):
Andreas Libavius describió una reacción similar : se formó acetona calentando azúcar de plomo ( acetato de plomo (II) ). No fue hasta 1852 que Alexander William Williamson logró establecer la composición de esta sustancia [4] .
Las cetonas son líquidos volátiles o sólidos fusibles, los representantes inferiores son altamente solubles en agua y miscibles con solventes orgánicos, algunos (acetona) son miscibles con agua en cualquier proporción. La imposibilidad de formación de puentes de hidrógeno intermoleculares provoca su volatilidad algo mayor que la de los alcoholes y ácidos carboxílicos del mismo peso molecular (por ejemplo, la acetona hierve a 56,1 °C, y el propanol-2 a 82,4 °C).
Las cetonas que tienen al menos un átomo de hidrógeno alfa se someten a tautomerización de cetoenol . La tautomerización es catalizada por ácidos y bases . Generalmente, la forma ceto es más estable que la forma enol. Este equilibrio permite la producción de cetonas por hidratación de alquinos . La estabilización relativa de la forma enol por conjugación es la razón de la acidez bastante fuerte de las cetonas ( pK a ≈ 20) en comparación con los alcanos ( pK a ≈ 50).
La adición de hidrógeno a las cetonas se produce en presencia de catalizadores de hidrogenación ( Ni , Co , Cu , Pt , Pd , etc.). Recientemente, el hidruro de litio y aluminio se ha utilizado a menudo como agente de hidrogenación . En este caso, las cetonas se convierten en alcoholes secundarios :
Cuando las cetonas se reducen con hidrógeno en el momento del aislamiento (utilizando metales alcalinos o amalgama de magnesio ), también se forman glicoles ( pinaconas ) :
Cuando se calientan con una solución de sosa o ácido mineral , los derivados del hidrosulfito se descomponen con la liberación de cetona libre:
Como en el caso de los aldehídos, cuando se calientan con KOH sólido , las cetonas hidrazonas liberan nitrógeno y dan hidrocarburos saturados ( reacción de Kizhner )
En condiciones adversas (en presencia de álcalis), las cetonas sufren condensación aldólica . En este caso, se forman β-cetoalcoholes, que pierden fácilmente una molécula de agua.
En condiciones aún más severas, por ejemplo, cuando se calientan con ácido sulfúrico concentrado, las cetonas se deshidratan intermolecularmente con la formación de cetonas insaturadas:
El óxido de mesitilo puede reaccionar con una nueva molécula de acetona para formar forón :
La reducción de cetonas se puede atribuir a un tipo separado de reacción: la reacción de Leuckart-Wallach .
Nombre | Fórmula | Temperatura de fusión | Temperatura de ebullición |
---|---|---|---|
Acetona (dimetilcetona) | CH 3 -CO-CH 3 |
-95°C | 56,1°C |
Metiletilcetona | CH 3 CH 2 -CO-CH 3 | -86°C | 80°C |
dietilcetona | CH 3 CH 2 COCH 2 CH 3 | -40°C | 102°C |
acetofenona | 19°C | 202°C | |
Benzofenona | 47,9°C | 305,4°C | |
ciclohexanona | -16,4 °C | 155,65°C | |
diacetilo | CH 3 COCOCH 3 | -3 ºC | 88°C |
acetilacetona | CH 3 COCH 2 COCH 3 | -23°C | 140°C |
parabenzoquinona | 115°C | — |
Tóxico. Tienen un efecto irritante y local, penetran en la piel, especialmente los alifáticos insaturados. Algunas sustancias tienen un efecto cancerígeno y mutagénico. Los derivados halógenos de las cetonas causan irritación severa de las membranas mucosas y quemaduras en contacto con la piel. Las cetonas alicíclicas son narcóticas.
Las cetonas juegan un papel importante en el metabolismo de las sustancias en los organismos vivos. Por lo tanto, la ubiquinona está involucrada en las reacciones redox de la respiración tisular. Los compuestos que contienen un grupo de cetonas incluyen algunos monosacáridos importantes ( fructosa , etc.), terpenos ( mentona , carvona ), componentes de aceites esenciales ( alcanfor , jasmona ), colorantes naturales ( índigo , alizarina , flavonas ), hormonas esteroides ( cortisona , progesterona ) . ), almizcle ( muscone ), antibiótico tetraciclina .
En el proceso de fotosíntesis, la 1,5-difosfato-D-eritropentulosa (cetopentosa fosforilada) es un catalizador. El ácido acetoacético es un intermediario en el ciclo de Krebs.
La presencia de una cantidad excesiva de cetonas en la orina y sangre de una persona indica cetosis o cetoacidosis , que pueden estar asociadas a las características del metabolismo de los hidratos de carbono o a procesos patológicos asociados.
En la industria, las cetonas se utilizan como disolventes, productos farmacéuticos y para la fabricación de diversos polímeros. Las cetonas más importantes son la acetona, la metiletilcetona y la ciclohexanona [6] .
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