Ketony – grupa związków organicznych zawierających grupę ketonową, tj. grupę karbonylową (C=O) połączoną z dwoma atomami węgla[1]. Proste ketony, będące monokarbonylowymi pochodnymi alkanów, noszą nazwę alkanonów i mają wzór ogólny C nH 2n+2CO. Pokrewne związki, w których przy grupie karbonylowej znajduje się jeden lub dwa atomy wodoru, to aldehydy.
Ketony z niewielkimi grupami alkilowymi są cieczami, które dobrze mieszają się zarówno z wodą, jak i z rozpuszczalnikami organicznymi. Ketony są związkami umiarkowanie polarnymi i jednocześnie stosunkowo niereaktywnymi, dlatego są często stosowane jako rozpuszczalniki i dodatki do zmywaczy farb.
Centrum reakcji addycji nukleofilowej stanowi grupa karbonylowa. Jest to spowodowane tym, że ma ona płaski kształt (atom węgla wchodzący w jej skład posiada hybrydyzacjęsp2), dzięki czemu usunięta zostaje zawada steryczna. Ponadto silnie elektroujemny atom tlenu jest w stanie przyjmować ładunek ujemny. Elektroujemność tlenu wpływa także na zwiększenie kwasowości wodorów α. W wyniku ataku nukleofilowej cząstki na elektrony π wiązania węgiel-tlen następuje jej przyłączenie do węgla grupy karbonylowej[2]:
Alkohole w środowisku kwasowym ulegają addycji do ketonu, tworząc hemiacetale lub acetale, dawniej zwane ketalami. W niektórych przypadkach reakcja ta może zajść wewnątrzcząsteczkowo, o ile dany keton posiada dwie grupy hydroksylowe – wtedy powstają bicykliczne wewnątrzcząsteczkowe acetale, np.:
Innym przykładem takiej reakcji wewnątrzcząsteczkowej jest zamykanie cząsteczki cukru. Podczas wytworzenia acetalu następuje usunięcie karbonylowego atomu tlenu z cząsteczki – oba obecne w niej atomy tlenu pochodzą z alkoholu.
Ketony bardzo trudno ulegają reakcjom utleniania i do ich zajścia wymagana jest wysoka temperatura, a w ich wyniku następuje rozerwanie wiązania węgiel–węgiel. Takiej reakcji z silnymi utleniaczami, np. KMnO 4 czy K 2Cr 2O 7 ulegają w rzeczywistości nietrwałe formy enolowe, pozostające w stanie równowagi z ketonem. Dlatego w wyniku takiego utleniania powstają złożone mieszaniny kwasów karboksylowych.
Dzięki identycznym produktom redukcji Clemmensena i Wolffa-Kiżnera można dobrać odpowiednią metodę redukcji w zależności od redukowanego ketonu, szczególnie jego odporności na środowisko kwasowe i zasadowe. Obie metody są często stosowane do otrzymywania węglowodorów aromatycznych jako kolejny etap po acylowaniu Friedla-Craftsa.
W przypadku zastosowania aminydrugorzędowej produktem reakcji jest enamina. Reakcja zachodzi tylko wtedy, gdy keton zawiera atom wodoru α. Taki atom wodoru zostaje odszczepiony, co umożliwia powstanie wiązania podwójnego:
Związki Grignarda (RMgX) ulegają addycji do grupy karbonylowej. W wyniku reakcji do atomu tlenu przyłącza się grupa MgX, zaś reszta alkilowa R przyłącza się do atomu węgla grupy karbonylowej. W wyniku hydrolizy produktu pośredniego otrzymuje się alkoholetrzeciorzędowe:
Ketony (1) ulegają reakcji Reformatskiego z α-bromoestrami (2) w obecności metalicznego cynku (środowiskiem reakcji jest zazwyczaj eter). Jest to w istocie reakcja z powstającym in situzwiązkiem cynkoorganicznym (tzw. odczynnikiem Reformatskiego), który przyłącza się do grupy karbonylowej. Po hydrolizie produktu przejściowego powstaje β-hydroksyketon (3)[5]:
Produkt 3 w środowisku kwasowym ulega dehydratacji, dając związek α,β-nienasycony[5].
Atom tlenu grupy karbonylowej zwiększa kwasowość atomów wodoru α. Dlatego ketony posiadające takie atomy wodoru mogą w środowisku zasadowym przekształcać się w karboaniony, szybko wchodzące w dalsze reakcje.
W lekko zasadowym środowisku ketony posiadające atomy wodoru α ulegają kondensacji aldolowej. W jej wyniku powstaje związek posiadający w pozycji β względem grupy karbonylowej grupę hydroksylową, tzw. aldol. Tak powstałe β-hydroksyketony stosunkowo łatwo ulegają dehydratacji w środowisku lekko kwasowym, co prowadzi do otrzymania związków α,β-nienasyconych, posiadających sprzężone wiązania podwójne:
Krzyżową kondensację aldolową można przeprowadzić między dwoma różnymi ketonami, o ile jeden z nich nie posiada atomów wodoru α (w przeciwnym razie powstaje trudna do rozdzielenia mieszanina produktów).
W silnie zasadowym środowisku (np. etanolan sodu) związki posiadające kwasowe atomy wodoru (np. estry kwasu malonowego) reagują ze związkami α,β-nienasyconymi. Reakcja ta nazywana jest addycją Michaela. W jej wyniku następuje utworzenie wiązania węgiel-węgiel i przyłączenie nowej grupy w pozycję β:
Nazwy systematyczne ketonów tworzy się przez dodanie do nazwy szkieletu węglowego końcówki „-on” wraz z lokantem. Można też podać nazwy obu podstawników przy węglu karbonylowym poprzedzone słowem „keton”, np.
