Uvod
Lavoslav Ružička dobio je Nobelovu nagradu 1939. godine kao priznanje za otkriće strukture muških spolnih hormona i za sintezu androsterona i testosterona. Ovim otkrićima prethodio je rad na brojnim biološkim izvorima mirisnih ketona. U svom radu uspio je sintetizirate prstenaste ketone s 14 do 17 ugljikovih atoma koji jako mirišu na mošus. Tim otkrićem spašen je od izumiranja jelen mošutnjak, koji je do tada bio lovljen zbog dragocjenog ketona – muskona koji ima miris mošusa.
Lavoslav Ružička dobio je Nobelovu nagradu 1939. godine
kao priznanje za otkriće strukture muških spolnih hormona i za sintezu androsterona i testosterona.
Ovim otkrićima prethodio je rad na brojnim biološkim izvorima mirisnih ketona.
U svom radu uspio je sintetizirati prstenaste ketone
s 14 do 17 ugljikovih atoma koji jako mirišu na mošus.
Tim otkrićem spašen je od izumiranja jelen mošutnjak.
Jelen mošutnjak je do tada bio lovljen zbog dragocjenog ketona – muskona koji ima miris mošusa.
Ketoni zajedno s aldehidima pripadaju skupini karbonilnih spojeva ili karbonila. Njihov funkcijska skupina naziva se karbonilna skupina. Karbonilnu skupinu kod ketona uobičajeno nazivamo keto skupina.
Prema tome jesu li ugljikovodične skupine (R, R’) iste ili različite razlikujemo simetrično i asimetrično supstituirane ketone.
Prisjetimo se imenovanja ketona
Temelj za imenovanje ketona čini ime alkana s istim brojem ugljikovih atoma. Imenu alkana dodaje se nastavak -on. Položaj karbonilne skupine označava se brojem koji se njezinu atomu ugljika pridaje u lancu.
Primjerice, keton prikazan sljedećom strukturnom formulom jest butan-2-on.
Ketoni se mogu imenovati i na drugi način, tako da se imena radikala vezanih na karbonilnu skupinu navode abecednim redom. Ugljikov atom iz karbonilne skupine predstavlja centar lanca i ime spoja završava riječju keton.
Ako je keton simetričano supstituiran, imenu radikala dodaje se predmetak di-.
Kod asimetričnih ketona imena radikala se navode abecednim redom, a između njih se upisuje spojnica.
Kod spojeva s više funkcijskih skupina aldehidna skupina ima veći prioritet u odnosu na keto skupinu, pa se keto skupina označava predmetkom okso.
Za neke su ketone uvriježena trivijalna imena, najpoznatiji primjer je aceton. Sustavno ime acetona je propan-2-on (dimetil keton).
Fizikalna svojstva ketona
Do sada smo već uočili da fizikalna svojstva tvari ovise o molekulskoj građi. Na fizikalna svojstva organskih spojeva jako utječe i prisutnost određene funkcijske skupine. Aldehidi i ketoni imaju karbonilnu funkcijsku skupinu te su im fizikalna svojstva vrlo slična.
Prisjetite se kakve su vrijednosti vrelišta i ledišta aldehida te kolika im je topljivost u vodi. Ketoni su odlična organska otapala.
Do sada smo već uočili da fizikalna svojstva tvari ovise o molekulskoj građi.
Na fizikalna svojstva organskih spojeva jako utječe i prisutnost određene funkcijske skupine.
Aldehidi i ketoni imaju karbonilnu funkcijsku skupinu.
Fizikalna svojstva su im vrlo slična.
Prisjetite se kakve su vrijednosti vrelišta i ledišta aldehida.
Kolika im je topljivost u vodi?
Ketoni su odlična organska otapala.
Aceton kao otapalo
Kemijska svojstva ketona
Ketoni su slabiji reducensi od aldehida te ne mogu oksidirati s blagim oksidacijskim sredstvima. Ova razlika u reaktivnosti ketona i aldehida je test za dokazivanje aldehidne skupine. Ketoni ne daju pozitivan test na Tollensov i Fehlingov reagens.
Ketoni se oksidiraju u karboksilne kiseline tek s jakim oksidacijskim sredstvima (npr. vrućom dušičnom kiselinom). Pri tom se cijepa veza između karbonilnog i prvog susjednog atoma te nastaju kiseline s manjim brojem ugljikovih atoma.
Ketoni su slabiji reducensi od aldehida.
Ne mogu oksidirati s blagim oksidacijskim sredstvima.
Ova razlika u reaktivnosti ketona i aldehida je test za dokazivanje aldehidne skupine.
Ketoni ne daju pozitivan test na Tollensov i Fehlingov reagens.
Ketoni se oksidiraju u karboksilne kiseline tek s jakim oksidacijskim sredstvima
(npr. vrućom dušičnom kiselinom).
Pri tom se cijepa veza između karbonilnog i prvog susjednog atoma.
Tako nastaju kiseline s manjim brojem ugljikovih atoma.
Ketoni kao i aldehidi ulaze u reakcije redukcije. Reakcijom hidrogeniranja (redukcije) iz ketona se dobiju sekundarni alkoholi. U toj se reakciji koriste isti katalizatori kao i kod hidrogeniranja nezasićenih ugljikovodika.
Većina reakcija ketona su adicijske reakcije. Kao i kod aldehida i kod ketona se na dvostruku vezu karbonilne skupine osim vodika mogu adirati i neke druge tvari poput vode, alkohola , cijanovodika i dr.
Istražite nešto o reakcijama adicije cijanovodika na aldehide i ketone.
Većina reakcija ketona su adicijske reakcije.
Kao i kod aldehida i kod ketona se na dvostruku vezu karbonilne skupine
osim vodika mogu adirati i neke druge tvari.
Na primjer: voda, alkohol, cijanovodik i drugi.
Istražite nešto o reakcijama adicije cijanovodika na aldehide i ketone.
Adicija molekule vode na molekulu acetona.
Adicija alkohola karakteristična je reakcija kako za aldehide tako i za ketone. Vezivanjem jedne molekule alkohola nastaju poluketali. U toj reakciji alkoksidni dio molekule alkohola se veže na ugljikov atom karbonilne skupine, a na atom kisika se veže atom vodika. Na taj način nastaje spoj s dvije funkcijske skupine – hidroksilnom i eterskom.
Adicija alkohola karakteristična je reakcija kako za aldehide tako i za ketone.
Vezivanjem jedne molekule alkohola nastaju poluketali.
U toj reakciji alkoksidni dio molekule alkohola
se veže na ugljikov atom karbonilne skupine.
Na atom kisika se veže atom vodika.
Na taj način nastaje spoj
s dvije funkcijske skupine – hidroksilnom i eterskom.
Adicija jedne molekule metanola na propanon (aceton)
Vezivanjem druge molekule alkohola nastaju ketali, spojevi s dvije eterske funkcijske skupine. Reakcije su povratne i u kiselim vodenim otopinama ponovno nastaju alkohol i ketoni.
U nekim organskim spojevima zastupljene su i keto i hidroksilna skupina koje često stupaju međusobno u reakciju dajući poluketale. Poluketali nastali takvom reakcijom unutar molekule prstenaste su strukture.
Ta je reakcija osobito važna za monosaharid fruktozu.
Prstenasta struktura molekule fruktoze nastaje kada se hidroksilna skupina (–OH) vezana na C-5 atomu nađe blizu keto skupine (C=O) na C-2 atomu. U prstenu su C-2 i C-5 atomi povezani preko atoma kisika. Nastali prsten je peteročlani za razliku od šesteročlanog prstena glukoze.
Prstenasta struktura molekule fruktoze nastaje
kada se hidroksilna skupina (–OH) vezana na
C-5 atomu nađe blizu keto skupine (C=O) na C-2 atomu.
U prstenu su C-2 i C-5 atomi povezani preko atoma kisika.
Nastali prsten je peteročlani za razliku od šesteročlanog prstena glukoze.
Ketoni u svakodnevnom životu
Aceton (propanon) je najjednostavniji keton a dobiva se oksidacijom propan-2-ola. Ima karakterističan miris, a s vodom i etanolom se miješa u svim omjerima. Aceton je poznat kao otapalo za lakove, ali njegova je primjena u laboratorijima i industriji mnogostruka.
Aceton (propanon) je najjednostavniji keton.
Dobiva se oksidacijom propan-2-ola.
Ima karakterističan miris.
S vodom i etanolom se miješa u svim omjerima.
Aceton je poznat kao otapalo za lakove.
Njegova je primjena u laboratorijima i industriji mnogostruka.
Problemski zadatak
Služeći se stručnom literaturom i stručnim mrežnim stranicama, istražite što su ketonska tijela i kako promjena njihove koncentracije u tijelu utječe na zdravlje. Istražite koji ketoni imaju važnu medicinsku primjenu. Načinite prezentaciju u nekom vama poznatom alatu i izložite prezentaciju u razredu na sljedećem satu kemije.
Kao i aldehidi većina ketona ima ugodan miris. Primjeice, svježi miris proljetne ljubice potječe od ketona.
Služeći se stručnom literaturom i stručnim mrežnim stranicama, istražite što su ketonska tijela .
Kako promjena njihove koncentracije u tijelu utječe na zdravlje?
Istražite koji ketoni imaju važnu medicinsku primjenu.
Načinite prezentaciju u nekom vama poznatom alatu
i izložite prezentaciju u razredu na sljedećem satu kemije.
Kao i aldehidi većina ketona ima ugodan miris.
Primjeice, svježi miris proljetne ljubice potječe od ketona.