Продолжение. Начало см. в № 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26,
28, 29, 30, 31, 32, 33/2004

Урок 25. Кетоны

Кетоны – соединения, в которых карбонильная группа С=О связана с двумя углеводородными радикалами:

Группу С=О называют также кетогруппой или оксогруппой.

Подобно альдегидам и другим кислородсодержащим соединениям кетоны могут быть:
а) насыщенными;
б) ненасыщенными (с кратными связями С=С или СС);
в) ароматическими (в них кетогруппа С=О присоединена к бензольному кольцу:

где Аr – арил, т.е. замещенный фенил; R – алкил или арил) и т.д. (табл. 10, см. с. 14).

У насыщенных альдегидов и кетонов одинаковая общая формула – С_nH_2nO.

Альдегиды и кетоны, встречающиеся в природе

Номенклатура кетонов. По номенклатуре ИЮПАК кетоны называют как предельные углеводороды с тем же числом атомов С главной углеродной цепи с добавлением суффикса -он- и следом за ним – цифрового локанта. Например:

По рациональной номенклатуре кетоны называют, перечисляя заместители при кетогруппе, добавляя затем слово «кетон». Например:

диметилкетон метилэтилкетон метилфенилкетон

Таблица 10

Химические формулы и названия кетонов по номенклатуре ИЮПАК
и по рациональной номенклатуре (в скобках)

Изомерия кетонов аналогична изомерии альдегидов. Однако кетогруппу С=О можно перемещать по углеродной цепи, тогда как альдегидная группа всегда концевая (табл. 11).

Где кетон?

Таблица 11

Изомеры углеродной цепи	Изомеры положения кетогруппы	Межклассовая изомерия
гексанон-2	4-метилпентанон-3	н-гексаналь
3,3-диметилбутанон-2	гексанон-3	4-метилпентаналь
3-метилпентанон-2	–	циклопентилметанол

Получение кетонов

Окисление вторичных спиртов:

Декарбоксилирование солей карбоновых кислот и самих кислот:

Гидролиз дигалогенопроизводных углеводородов, содержащих два атома галогена при одном атоме С:

Синтез ароматических кетонов по Фриделю–Крафтсу из ароматических углеводородов и хлорангидридов карбоновых кислот в присутствии АlСl₃:

Гидратация алкинов (С₍₃₎ и выше) по Кучерову:

Химические свойства

Кетоны в сравнении с альдегидами менее реакционноспособные соединения. Так, кетоны не окисляются слабыми окислителями – комплексом серебра [Ag(NH₃)₂]ОН, гидроксидом меди(II)
Cu(OH)₂. Кетоны устойчивы и к кислороду воздуха.

Действие на кетоны сильных окислителей (КМnО₄, NaIO₄, К₂Сr₂О₇) в жестких условиях
(t, давление, кислая или щелочная среда) приводит к разрыву углерод-углеродной связи при карбонильной группе. В результате образуется смесь кислот с меньшим числом атомов углерода, чем в исходном кетоне:

Заметим, что метилкетоны типа R–C(O)–CH₃ при окислении дают углекислый газ и воду (т.е. угольную кислоту, а не муравьиную кислоту НСООН):

Кетоны присоединяют водород по карбонильной группе с образованием вторичных спиртов:

Кетоны присоединяют активные спирты – метанол и этиленгликоль – с образованием кеталей (эта реакция обратимая):

УПРАЖНЕНИЯ

1. Какая общая формула типа С_аН_вО_с у веществ гомологического ряда насыщенных альдегидов и кетонов? Соединения каких других классов имеют такую же общую формулу?

2. Напишите структурные формулы кетонов молекулярной формулы С₅Н₁₀О. Назовите их по международной (ИЮПАК) и рациональной номенклатуре.

3. Какие карбонильные соединения (приведите структурные формулы и названия) получаются при окислении: а) бутанола-1; б) бутанола-2; в) изоамилового спирта (СН₃)₂СНСН₂СН₂ОН;
г) циклогексанола?

4. Какое соединение получается при пиролизе смеси кальциевых солей
? Назовите полученное соединение.

5. Какое соединение образуется по реакции Кучерова из гексина-3?

6. Составьте уравнения реакций восстановления соединений: а) диизопропилкетона;
б) пропанона-2; в) 3,3-диметилбутанона-2 – в соответствующие спирты.

7. Запишите уравнения реакций окисления метилпропилкетона и бутанона.

8. Предскажите продукты окисления в жестких условиях: а) гексанона-3; б) циклогексанона.

Ответы на упражнения к теме 2

Урок 25

1. Общая формула гомологических рядов альдегидов и кетонов – С_nН_2nО. Первые представители этих рядов – формальдегид СН₂О (n = 1) и ацетон СН₃С(О)СН₃ (n = 3).
Соединения других классов с такой же общей формулой:
а) кислородные гетероциклы – 
б) енолы (ненасыщенные спирты) – СН₂=СНСН₂ОН;
в) спирты, содержащие цикл в молекуле, типа

г) непредельные простые эфиры: СН₂=СНОСН₃.

2. Кетоны состава С₅Н₁₀О:

3. Реакции окисления спиртов в альдегиды и кетоны:

4. Пиролиз смеси солей – формиата и пропионата кальция:

5.

6. Реакции восстановления кетонов в спирты:

7.

8.