Keton

Keton

Et keton er enten en funksjonell gruppe karakterisert av en karbonylgruppe mellom to karbonatomer, eller en forbindelse som inneholder denne funksjonelle gruppen. Karbonatomene som sitter nærmest karbonylgruppen kalles α-karbon. Ketoner kan generelt beskrives med formelen:

R¹(CO)R².

Strukturformelen for et keton ser ut som følger:

(Der R¹ og R² står for to ulike karbonkjeder og de fire prikkene rundt O (oksygen) for to frie elektronpar)

Blant stoffene som inneholder karbon, hydrogen og oksygen skilles ketonene fra karboksylsyrer, aldehyder, ester og amider ved at deres karbonylgruppe er bundet til to karbonatomer. De skiller seg fra alkoholer og etere gjennom at oksygenatomet er dobbeltbundet til sitt karbonatom. Det minste ketonet er aceton (propanon).

I legevitenskapen blir ketonene som forekommer i kroppen ofte kalt «ketonlegemer».

Nomenklatur

Ketoner navngis ifølge IUPAC ved å legge endelsen -on til navnet på det tilsvarende hydrokarbonet.

Fysikalske egenskaper

En karbonylgruppe er polar. Dermed er ketoner polare forbindelser. Karbonylgruppene binder til vann med hydrogenbindinger. Spektroskopi er en viktig metode for å identifisere ketoner.

Reaksjoner

Syntese

Ketoner kan fremstilles gjennom oksidasjon av sekundære alkoholer. Prosessen krever et sterkt oksidasjonsmiddel, for eksempel kaliumdikromat eller en annen reagent som inneholder Cr(VI). Alkoholen oksideres ved koking med tilbakeløp i sur løsning. For eksempel oksideres 2-propanol til propanon (aceton):

H₃C-CH(OH)-CH₃ → H₃C-CO-CH₃

To hydrogenatomer tas bort, slik at en oksygenatom som er dobbeltbundet til en karbonatom blir igjen.

Nukleofil addisjon

Reaksjonen mellom et keton og ulike nukleofiler fører til at et intermediat som kalles tetraedrisk karbonyladdisjonsforbindelse dannes. Dette intermediatet reagerer siden videre.

1. keton + anion av 1-alkyn → tetraedrisk karbonyladdisjonsforbindelse (alkoksid)
   • alkoksid + syre → hydroksyalkyn
2. keton + ammoniakk eller primær amin ↔ tetraedrisk karbonyladdisjonsforbindelse
   • tetraedrisk karbonyladdisjonsforbindelse + syrekatalysator → imin + vann
3. keton + sekundær amin ↔ tetraedrisk karbonyladdisjonsforbindelse
   • tetraedrisk karbonyladdisjonsforbindelse + syrekatalysator → enamin + vann
4. keton + Grignardreagent → magnesiumalkoksid
   • magnesiumalkoksid + syre → tertiær alkohol
5. keton + organolitiumforbindelse → litiumalkoksid
   • litiumalkoksid + syre → tertiær alkohol
6. keton + alkohol + syre eller base ↔ hemiacetal + vann
   • hemiacetal + alkohol + syrekatalysator ↔ acetal + vann

Elektrofil addisjon

1. keton + elektrofil → resonansstabilisert kation

Wittigs reaksjon

1. • keton + fosfoniumylid → oksfosfetan
     • oksfosfetan → fosfinoksid + alken

Øvrige

1. keton + vann ↔ geminal diol
2. keton + tiol + syrekatalysator ↔ tioacetal + vann
3. keton + hydrazin eller hydrazinderivat → hydrazon
4. keton + metallhydrid → metallalkoksidsalt
   • metallalkoksidsalt + vann → alkohol

Keto-enol-tautomerism

1. keton + syrekatalysator ↔ enol
   • enol + halogen → α-haloketon

Reaksjoner ved et α-karbon

1. keton + deuterium i vannløsning + D⁺ eller OD^- som katalysator → keton-d + HOD

Ketoner innen medisin

Ketoner (eller ketonlegemer) er nedbrytningsprodukter av fettsyrer og får forhøyet konsentrasjon i blodet (påvises ved urinprøver) ved sult, ikke-hyperinsulinemisk hypoglykemi og akutte tilfeller av diabetes mellitus (oftest type I, men i blant også type II). Disse ketonene er aceton (propanon), acetoacetat (3-oksobutanoat) og beta-hydroksybutyrat (3-hydroksybutanoat). Sistnevnte er formelt sett ikke noe keton. Acetoacetat og beta-hydroksybutyrat er viktige brensler for mange vev, særlig under faste og sult. Særlig hjernen er sterkt avhengig av ketonlegemer under perioder med redusert matinntak.

Ketoner i parfyme

Ketoner anvendes ofte i parfymer og farger for å stabilisere de andre ingrediensene så de ikke brytes ned like raskt.

Se også

• Aldehyd
• Diketon
• Aceton
• Butanon
• Ketoacidosis