Ketone
links: Aldehyd, rechts: Keton
Ihren Namen verdanken die Ketone ihrem bekanntesten Vertreter, dem Aceton. Systematisch wird diese Gruppenbezeichnung durch das Anhängen der Endsilbe –on ausgedrückt. So lautet der systematische Name für Aceton Propanon, da er das Keton mit 3 Kohlenstoffatomen ist:
Aceton = Propanon
Analog existiert auch Butanon:
Butanon
und Pentanon:
Pentanon ?
Aber halt, müsste es nicht zwei Isomere von Pentanon geben? Richtig! Ab Pentanon ist zusätzlich die Angabe wichtig, wo die Carbonylgruppe zu finden ist, also am Kohlenstoffatom welcher Nummer. Es gibt also sowohl 2-Pentanon, als auch 3-Pentanon
links: 2-Pentanon, rechts: 3-Pentanon
Ähnlich wie bei den Ethern kann man auch hier zwischen symmetrischen und unsymmetrischen Molekülen unterscheiden. 3-Pentanon enthält auf beiden Seiten der Carbonylgruppe einen Ethylrest, man nennt ihn daher auch Diehthylketon, den Propanon entsprechend Dimethylketon und den ersten Vertreter der asymmetrischen Ketone (2-Pentanon) auch Methyl-Propylketon.
Man kann Ketone als Oxidationsprodukte der sekundären Alkohole auffassen, dies ist auch ein geläufiger Syntheseweg (siehe dort).
Eigenschaften:
- kurzkettige Ketone: farblos, angenehmer, leicht aromatischer Geruch, gut wasserlöslich sowie fettlöslich à selbst sehr gute Lösungsmittel
- Bei größerer Kettenlänge nimmt die Wasserlöslichkeit ab, ab C5 ist diese praktisch nicht mehr vorhanden, die Fettlöslichkeit steigt aber nicht weiter.
- Sie sind schlecht oxidierbar und wirken daher auch nicht reduzierend.
Reaktionsverhalten:
- ähnlich wie bei den Aldehyden, Reaktivität jedoch etwas geringer ausgeprägt.
- Daher auch keine Neigung zur Polymerisation oder Cyclisierung.
- Fehling- und Tollens-Probe negativ, Sonderfälle sind hier manche Ketosen wie Fructose, siehe dort.
Beispiel:
Propanon, auch als (das!) Aceton (Trivialname) bekannt, ist bei Normalbedingungen eine farblose, aromatisch riechende Flüssigkeit, die bei 56 °C siedet und sehr entzündlich ist.
Aceton
Es ist in der chemischen Industrie sowohl äußerst wichtiges Lösungsmittel als auch Ausgangsstoff für chemische Synthesen, was es zum bedeutendsten Keton der Chemie macht. Im Alltag nutzt man vorwiegend seine Lösungseigenschaften, so ist es der klassische Nagellackentferner und dessen Geruch eigentlich der von Aceton. Es tritt in Spuren im normalen Harn und im Blut auf, ist aber bei Diabetes ein pathologischer Bestandteil des Harns (Acetonurie). Aceton entsteht aus Acetyl-Coenzym A, einem beim Abbau der Fette freiwerdenden Grundbaustein des menschlichen Stoffwechsels, immer nur dann (in schweren Fällen bis zu 50 g pro Tag!), wenn ein Mangel an Oxalacetat im Citronensäure-Zyklus besteht. Außer bei Diabetes sammeln sich die sog. Ketonkörper (Aceton, Acetessigsäure und 3-Hydroxybutansäure auch bei Hunger und Stoffwechselstörungen im Organismus an, was als Ketose diagnostiziert werden kann.
Die beiden anderen Ketonkörper: Acetessigsäure (l.) und 3-Hydroxybutansäure (r.)
Aceton ist sogar für Acetylen (Ethin) ein so gutes Lösungsmittel, dass man sich diese Eigenschaft zunutze macht: Alle handelsüblichen Acetylenflaschen enthalten nicht, wie sonst üblich, das Gas in stark komprimierter Form, was auch sehr gefährlich wäre, da Acetylen dann auch ohne Sauerstoff schon zu Explosionen neigt, sondern einen porösen Feststoff, der mit Aceton vollgesogen ist, welches wiederum das Acetylen in gelöster Form trägt.
Herstellung: Die trockene Destillation von Calciumacetat ist das älteste Verfahren, das heute keine technische Bedeutung mehr hat:
Calciumacetat zerfällt beim trockenen Erhitzen in Aceton und Calciumoxid.
Das Verfahren wurde bereites 1606 angewandt (!), jedoch mit Blei- statt Calciumacetat. Heute ist das Cumolhydroperoxidverfahren, das nebenbei noch Phenol abwirft, der wichtigste Syntheseweg:
Benzol, Propen und Sauerstoff werden zu Aceton und Phenol umgesetzt (Halbstrukturschreibweise).
Nachweis: Aceton bildet mit Iod und Kalilauge Iodoform (Geruch!).
Iodoformreaktion: Aus Aceton, Iod und Hydroxid bilden sich Acetat, Iodoform (Triiodmethan) und Iodwasserstoff.
Mit o-Nitrobenzaldehyd und Natronlauge entsteht blaues Indigo (Farbe!). Die Reaktion läuft in zwei Schritten ab:
Zunächst addiert sich das Aceton an den o-Nitrobenzaldehyd,
dann kondensieren jeweils zwei der Moleküle des Zwischenprodukts zu Indigo (r.).
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