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Oxo es la nomenclatura formal de IUPAC para un grupo funcional de cetonas. Sin embargo, otros prefijos también son utilizados por varios libros y revistas. Para algunos productos químicos comunes (principalmente en bioquímica), ceto o oxi es el término utilizado para describir el grupo funcional cetona (también conocido como alcanona). Oxo También se refiere a un solo átomo de oxígeno coordinado a un metal de transición (un oxo metálico).

Propiedades físicas

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

Acidez

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

Propiedades espectroscópicas

La espectroscopía es un medio importante para identificar cetonas. Las cetonas y los aldehídos mostrarán un pico significativo en la espectroscopía infrarroja, a unos 1700 centímetros.−1 (ligeramente más alto o más bajo, dependiendo del ambiente químico)

Síntesis

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

  • Las cetonas se pueden crear por oxidación de alcoholes secundarios. El proceso requiere un agente oxidante fuerte como permanganato de potasio, dicromato de potasio u otros agentes que contengan Cr (VI). El alcohol se oxida calentando a reflujo en solución acidificada. Por ejemplo, el propan-2-ol se oxida a propanona (acetona):
H3C-CH (OH) -CH3 → H3C-CO-CH3
Se eliminan dos átomos de hidrógeno, dejando un solo átomo de oxígeno doblemente unido a un átomo de carbono.
  • Las cetonas también se preparan por hidrólisis de haluro de gema.
  • Los alquinos se pueden convertir en eno mediante hidratación en presencia de un ácido y HgSO4, y la posterior tautomerización de enol-ceto da una cetona. Esto siempre produce una cetona, incluso con un alquino terminal, y se necesita Sia2BH para obtener un aldehído de un alquino
  • Las cetonas aromáticas se pueden preparar en la reacción de Friedel-Crafts y la reorganización de las papas fritas.
  • En el reordenamiento de Kornblum-DeLaMare, las cetonas se preparan a partir de peróxidos y base
  • En la ciclación de Ruzicka, las cetonas cíclicas se preparan a partir de ácidos dicarboxílicos.
  • En la reacción de Nef, las cetonas se forman por hidrólisis de sales de compuestos nitro secundarios

Reacciones

Las cetonas participan en muchas reacciones orgánicas:

  • Adición nucleofílica. La reacción de una cetona con un nucleófilo da un compuesto de adición de carbonilo tetraédrico.
    • la reacción con el anión de un alquino terminal da un hidroxialquino
    • la reacción con amoniaco o una amina primaria da una imina + agua
    • la reacción con la amina secundaria da una enamina + agua
    • La reacción con un reactivo de Grignard da un alcóxido de magnesio y, después del tratamiento acuoso, un alcohol terciario.
    • la reacción con un reactivo organolítico también da un alcohol terciario
    • la reacción con un alcohol, un ácido o una base da un hemiketal + agua y una reacción adicional con un alcohol da el cetal + agua. Esta es una reacción protectora de carbonilo.
  • Además electrófila, la reacción con un electrófilo da un catión estabilizado por resonancia.
  • La reacción con iluros de fosfonio en la reacción de Wittig da alquenos.
  • la reacción con agua da dioles geminales
  • reacción con tioles da un tioacetal
  • reacción con hidrazina o derivados de hidrazina da hidrazonas
  • la reacción con un hidruro metálico da una sal de alcóxido metálico y luego con agua un alcohol
  • reacción de un enol con halógenos a α-halocetona
  • Una reacción en un carbono α es la reacción de una cetona con agua pesada para dar una cetona-d deuterada.
  • fragmentación en reacción fotoquímica noruega
  • reacción con halógenos y base de metil cetonas en la reacción de Haloform
  • reacción de 1,4-aminodiketonas a oxazoles por deshidratación en la síntesis de Robinson-Gabriel
  • reacción de aril alquil cetonas con azufre y una amina a amidas en la reacción de Willgerodt

Cetonas en biología

La acetona, el acetoacetato y el beta-hidroxibutirato son cetonas (o cuerpos cetónicos) generados a partir de carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos en humanos y en la mayoría de los vertebrados. Las cetonas están elevadas en la sangre después del ayuno, incluida una noche de sueño, y tanto en sangre como en orina en el hambre, hipoglucemia debido a causas distintas al hiperinsulinismo, varios errores innatos del metabolismo y cetoacidosis (generalmente debido a la diabetes mellitus). Aunque la cetoacidosis es característica de la diabetes tipo 1 descompensada o no tratada, la cetosis o incluso la cetoacidosis pueden ocurrir también en la diabetes tipo 2 en algunas circunstancias. El acetoacetato y el 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 sustrato para la síntesis de lípidos y para la energía en tiempos de ingesta reducida de alimentos. En el NIH, Richard Veech se refiere a las cetonas como "mágicas" en su capacidad de aumentar la eficiencia metobólica, al tiempo que disminuye la producción de radicales libres, los subproductos perjudiciales del metabolismo normal. Su trabajo ha demostrado que los cuerpos cetónicos pueden tratar enfermedades neurológicas como el Alzheimer y la enfermedad de Parkinson,2 y el corazón y el cerebro funcionan un 25 por ciento más eficientemente usando cetonas como fuente de energía.2

Aplicaciones

Las cetonas a menudo se usan en perfumes y pinturas para estabilizar los otros ingredientes para que no se degraden tan rápido con el tiempo. Otros usos son como solventes e intermedios en la industria química. Ejemplos de cetonas son acetofenona, butanona (metil etil cetona) y propanona (acetona).

Ver también

  • Aldehído
  • Grupo funcional
  • Cetosis
  • Química Orgánica

Notas

  1. ^ Tabla 27 (a) Compuestos de carbonilo y grupos sustituyentes derivados. Estructuras parentales. IUPAC Comisión de Nomenclatura de Química Orgánica. Consultado el 29 de junio de 2007.
  2. 2.0 2.1 Yoshishiro Kashiwaya, et al (1994), "Control de la utilización de glucosa en el corazón de rata perfundido en funcionamiento" Revista de Química Biológica 269 (41): 25502-25514.

Referencias

  • McMurry, John. 2004 Química Orgánica6ta ed. Belmont, CA: Brooks / Cole. ISBN 0534420052
  • Morrison, Robert T. y Robert N. Boyd. 1992 Química Orgánica6ta ed. Englewood Cliffs, Nueva Jersey: Prentice Hall. ISBN 0136436692
  • Solomons, T.W. Graham y Craig B. Fryhle. 2004 Química Orgánica8ª ed. Hoboken, Nueva Jersey: John Wiley. ISBN 0471417998

Ver el vídeo: 8. CETONAS. Formulación orgánica. (Diciembre 2020).

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