Ketone: Erkennen, Herstellung und Grundreaktionen
Wie man Ketogruppen in Strukturformeln sicher erkennt, Ketone gezielt aufbaut und ihr Verhalten gegen Nucleophile, Oxidations- und Reduktionsmittel vorhersagt.
Das Wichtigste in Kürze
- Ein Keton hat eine Carbonylgruppe mit zwei Kohlenstoffnachbarn; ein O-Nachbar macht daraus Ester oder Lacton.
- Chroman-3-on ist ein cyclisches Keton mit Etherfunktion, Acetylaceton (Pentan-2,4-dion) ein Diketon.
- Ketone entstehen durch Friedel-Crafts-Acylierung von Benzen oder aus Nitril + Grignard-Reagenz mit saurer Hydrolyse des Imins.
- Acetophenon addiert \(\ce{CH3MgBr}\) überwiegend an die C=O-Gruppe; Cyclohexanon liefert mit Propyliden-triphenylphosphoran Propylidencyclohexan.
- Aceton reagiert mit Tollens- und Fehling-Reagenz nicht; Magnesiumamalgam reduziert Ketone zu Pinakolen (1,2-Diolen).
Dieses Kapitel ist für Supporter
Relaxed ins Stex ist ein kleines, unabhängiges Projekt. Mit einem Zugang unterstützt du uns und schaltest das ganze 1. Staatsexamen frei. ❤️
Bitte bestätige zuerst deine E-Mail-Adresse
Wir haben dir einen Link geschickt. Erst mit bestätigter E-Mail-Adresse kannst du einen Zugang freischalten und nutzen.
Worum es geht
Ketone tragen eine Carbonylgruppe zwischen zwei Kohlenstoffatomen. Diese Gruppe steckt in vielen Natur- und Arzneistoffen, etwa im Zytostatikum Epothilon B. Wer sie erkennt, kann Synthesewege planen und Reaktionen mit Nucleophilen und Redoxreagenzien vorhersagen.
Ketogruppe in Strukturen
Ein Keton liegt vor, wenn das Carbonyl-C zwei Kohlenstoffnachbarn hat. Trägt es einen Sauerstoffnachbarn, ist es ein Ester oder im Ring ein Lacton. Das Eremophilanolid enthält deshalb trotz seiner C=O-Gruppen keine Ketogruppe. Ein cyclisches Halbacetal hat gar keine C=O-Bindung, sondern ein C-Atom mit OH- und OR-Gruppe.
Im Chroman-3-on sitzt der Ring-Sauerstoff nicht am Carbonyl-C. Es ist also ein cyclisches Keton mit Etherfunktion. Acetylaceton (Pentan-2,4-dion) ist ein Diketon. Epothilon B trägt neben seinem Lacton eine Ketogruppe.
Ketonsynthesen
Arylketone liefert die Friedel-Crafts-Acylierung: Benzen reagiert mit einem Säurechlorid und \(\ce{AlCl3}\) zum Keton. Ein zweiter Weg führt über Nitrile. Eine Grignard-Verbindung addiert an die C≡N-Gruppe zum Imin-Magnesiumsalz. Erst die saure wässrige Aufarbeitung hydrolysiert das Imin zum Keton.
\[\ce{C6H5-C#N + C3H7MgBr -> C6H5-C(=NMgBr)-C3H7 ->[H3O+] C6H5-CO-C3H7}\]
Für ein Zielketon trennt man gedanklich eine Bindung zum Carbonyl-C. Propiophenon \(\ce{C6H5-CO-C2H5}\) erreicht man so auf drei Wegen:
- Benzen und Propanoylchlorid mit \(\ce{AlCl3}\)
- Benzonitril und Ethylmagnesiumbromid, dann \(\ce{H3O+}\)
- Propionitril und Phenylmagnesiumbromid, dann \(\ce{H3O+}\)
Nucleophile Additionen
Das Carbonyl-C ist elektrophil. Acetophenon und Methylmagnesiumbromid reagieren daher überwiegend durch Addition zum 2-Phenylpropan-2-ol, kaum durch Deprotonierung unter Methanentwicklung (Grignard-Addition). Auch Cyanid addiert an das Carbonyl-C des Acetons, statt ein α-H zu ersetzen.
Phosphor-Ylide olefinieren Ketone: Cyclohexanon und Propyliden-triphenylphosphoran ergeben Propylidencyclohexan mit exocyclischer Doppelbindung (Wittig-Produkte).
Der Carbonylsauerstoff kann selbst als Nucleophil wirken, etwa indem er ein Proton aufnimmt. So beginnt die saure Umsetzung von Aceton mit Ethanol, die zu Halbketal und Ketal führt, nicht zum Ether. Thiole addieren an ein Dienon am β-C (Enone), ein Halbthioacetal entsteht dabei nicht.
Oxidations- und Reduktionsmittel
Ketonen fehlt das H-Atom am Carbonyl-C, über das Aldehyde zur Carbonsäure oxidiert werden. Aceton reduziert Tollens-Reagenz daher nicht, ein Silberspiegel bleibt aus. Auch Fehling-Lösung oxidiert einfache Ketone nicht. Methanol mit katalytisch HCl reduziert Ketone nicht zu sekundären Alkoholen, sondern bildet Ketale.
Mit Magnesiumamalgam überträgt Magnesium je ein Elektron auf zwei Ketonmoleküle. Die Ketylradikale kuppeln über eine neue C–C-Bindung, die Hydrolyse setzt das Diol frei.
\[\ce{2 (CH3)2C=O ->[1. Mg/Hg][2. H2O] (CH3)2C(OH)-C(OH)(CH3)2}\]
Pinakole sind 1,2-Diole, die durch reduktive Kupplung zweier Ketone entstehen. Der Stammvertreter aus Aceton ist 2,3-Dimethylbutan-2,3-diol.
Quiz
Aussage 1
Chroman-3-on ist ein Lacton, weil sein Ring einen Sauerstoff enthält.
Der Ring-Sauerstoff sitzt nicht am Carbonyl-C. Chroman-3-on ist ein cyclisches Keton mit Etherfunktion.
Aussage 2
Benzonitril liefert mit Ethylmagnesiumbromid nach saurer wässriger Aufarbeitung Propiophenon.
Die Grignard-Addition ergibt ein Imin-Magnesiumsalz, dessen Imin sauer zum Keton \(\ce{C6H5-CO-C2H5}\) hydrolysiert wird.
Aussage 3
Die Reduktion von Aceton mit Magnesiumamalgam ergibt nach Hydrolyse ein 1,2-Diol.
Zwei Ketylradikale kuppeln; nach Hydrolyse entsteht Pinakol, 2,3-Dimethylbutan-2,3-diol.
Fehler entdeckt oder eine Idee? Wir verbessern die Inhalte laufend. Melde es uns gerne über dieses Formular ❤️
Teile der Inhalte wurden mithilfe von KI-Systemen erstellt und werden fortlaufend redaktionell geprüft. Trotz Sorgfalt können Fehler enthalten sein. Wichtige Informationen bitte anhand offizieller Quellen prüfen. Relaxed ins Stex ist ein unabhängiges Angebot und steht in keiner Kooperation mit dem IMPP. Das Angebot ist weder vom IMPP autorisiert noch mit diesem verbunden.