КЕТОНЫ

КЕТОНЫ — обширный класс органических соединений, играющих важную роль в химии, биологии и медицине, содержащих в своей молекуле карбонильную группу, соединенную с двумя углеродными атомами (по типу. Общая формула К.: R—СО—R', где R и R' — углеводородные радикалы различной природы.

Биол, и мед. значение К. многосторонне, причем существенную роль играют функц, замещенные К., содержащие гидроксил, аминогруппу и другие заместители. Образование значительных количеств алифатического К.— ацетона происходит при сахарном диабете и некоторых других патол, состояниях (см. камфора (см.). Среди современных леч. средств выделяются аминокетоны, гл. обр. производные жирно-ароматических К. (пропиофенона, бутирофенона, ацетофенона), широко используемые в мед. практике. К ним относятся обезболивающие препараты (фенадон), кровоостанавливающие средства (адреналон), местные анестетики (фаликаин, гексакаин, кетокаин и др.), наркотические средства (кетамин), сердечно-сосудистые средства (оксифедрин, этафенон, пропафенон), психотропные агенты (галоанизон, пировалерон и др.), гипотензивные средства (фенитрон), противосудорожные вещества и Миорелаксанты (мидокалм) и т. п. Леч. средства найдены также среди ароматических и гетероциклических К., не содержащих аминогрупп, напр, кетопрофен (антиревматический препарат), бензбромарон (урикозурическое средство), метопирон (адренокортикостатик) и ряд др. Некоторые синтетические и природные К. обладают противоопухолевой активностью. Ряд альфа- и бета-аминокетонов проявляет антимикробную и фунгицидную активность.

К. широко распространены в природе. Различные К. встречаются в растениях, некоторые алифатические К. играют роль отпугивающих веществ и феромонов (веществ, вырабатываемых экзокринными железами животных и вызывающих изменения в поведении особей того же биологического вида у насекомых); макроциклические К. входят в состав мускуса. Кетонное строение имеют некоторые алкалоиды (гигрин, кускгигрин, лобелин, псевдопельтьерин) и антибиотики (тетрациклин, гризеофульвин и др.). В очень небольших концентрациях алифатические К. («метилкетоны») входят как компоненты запаха и вкуса в пищевые продукты (сыр, масло, фрукты, кофе и др.); К. найдены в табаке и табачном дыме. Большое значение в питании имеет кетосахар — фруктоза (см.). В природе метилкетоны образуются в результате микробного или грибкового биосинтеза из жирных к-т (гл. обр. путем бета-окисления) и являются относительно конечными продуктами обмена веществ (в почве, в пищевых продуктах); возможно также непосредственное микробиол, окисление углеводородов до К. В тканях млекопитающих из метилкетонов содержится только ацетон.

К. широко применяются в технике как растворители и используются в промышленном органическом синтезе как исходное сырье и полупродукты; реакция оксимов К. с кислотными реагентами, приводящая к образованию амидов карбоновых к-т (перегруппировка Бекмана), нашла важное промышленное применение при производстве капрона.

К. подразделяются на алифатические, алициклические, ароматические, гетероциклические; углеводородные остатки могут нести различные заместители. В зависимости от числа карбонильных групп в молекуле К. различают моно-, ди- и поликетоны. При одинаковых радикалах К. называют симметричными, при различных — несимметричными или смешанными. К., у которых карбонильная группа находится в кольце, называют циклическими. По правилам международной номенклатуры органических соединений UVPAC, названия К. строятся прибавлением к названию родоначального углеводорода окончания -он (иногда — приставки оксо-) и цифры, указывающей местоположение карбонильной группы в цепи или цикле, либо прибавлением слова «кетон» к названиям углеводородных радикалов, связанных с CO-группой. Напр., CH₃COCH₃ — пропанон, или диметилкетон (ацетон), CH₃CH₂COCH₂CH₂•CH₃ - 3-гексанон, этил-н-пропилкетон, () — циклопентанон. К., включающие бензольные кольца, часто называют «феноны», напр. C₆H₅COC₂H₅ — пропиофенон.

Методы получения К. разнообразны. Их получают окислением или дегидрированием вторичных спиртов (RCHOHR' —> RCOR'), реакцией производных карбоновых к-т с мета л л органическими соединениями (RCOCl + R'Li -> RCOR' + LiCl), синтезом с участием ацетоуксусного эфира, ацилированием ароматических соединений хлор ангидридами карбоновых к-т в присутствии хлористого алюминия (синтез ароматических К.) и иными путями. Для получения симметричных К. используют пиролиз металлических солей карбоновых к-т:

(RCOO)₂Ca -> R₂CO + CaCO₃

(в уравнениях реакций R и R' — углеводородные радикалы). В промышленности К. получают также окислением некоторых углеводородов (напр., циклогексана до циклогексанона) либо разложением гидроперекисей алкилароматических углеводородов (в производстве фенола):

Простейшие алифатические К.— жидкости со своеобразным запахом, сравнительно низкокипящие; в воде неограниченно растворимы лишь ацетон и метилэтилкетон, с увеличением молекулярного веса температура кипения повышается, а растворимость в воде уменьшается. Средние гомологи алифатических К.— высококипящие жидкости; высшие К.— твердые, довольно низкоплавкие вещества.

К.— реакционноспособные соединения. Хим. свойства К. обусловлены гл. обр. карбонильной группой, к-рая вследствие поляризованности склонна к присоединению различных реагентов и к замещению атома О другими остатками (также через реакции присоединения), напр, взаимодействие с синильной к-той, бисульфитом натрия, гидразином, гидроксиламином и др. Образование оксимов, гидразонов, семикарбазонов широко используется для выделения и идентификации К.; некоторые из таких производных К. используются в синтезе лекарственных веществ.

Благодаря влиянию карбонильной группы связи С — H в прилегающих к ней метильных и метиленовых группах активированы и могут вступать в различные реакции конденсации или замещения, которые также находят применение при получении лекарственных веществ. Активирующее влияние CO-группы проявляется также в способности К. к енолизации, что особенно характерно для бета-дикетонов:

Восстановление К. приводит, в зависимости от типа восстановителя, к вторичным спиртам, к пинаконам (двутретичным гликолям) либо к углеводородам. Расщепление C—C-связей К. происходит лишь при действии сильных окислителей или специальных реагентов (азотистоводородной к-ты).

Единого метода анализа К. не существует. Для качественного определения К. обычно используют реакции на карбонильную группу или ее спектральные свойства. Количественно К. определяют весовым методом в виде производных (2,4-динитрофенилгидразонов и др.) либо объемными методами также с помощью реагентов на карбонильную группу (гидроксиламин, фенилгидразин и т. п.). Применяют также колориметрические , спектрофотометрические, полярографические и другие методы анализа. Для определения К. в биол, материалах разработаны методы с использованием газожидкостной масс-спектрометрией (см.).

Большое значение К. имеют для гистохимии, в к-рой используются многие реакции для выявления К. и особенно кетостероидов. Наиболее популярными из гистохим, реакций на К. являются реакции с фенил-гидразином и динитрофенилгидразином, семикарбазидом и тиосемикарбазидом.

Библиография: Кудрин A. H. и Воробьев В. Г. Аминокетоны, М., 1970, библиогр.; Молекулярные механизмы генетических процессов, под ред. Н. П. Дубинина и Д. М. Гольдфарба, с. 89, М., 1972, библиогр.; Физер Л. и Физeр М. Органическая химия, пер. с англ., т. 1, с. 462, М., 1969; Forney F. W. a. M а г k о v e t z A. J. Biology of methyl ketones, J. Lipid Res., v. 12, p. 383, 1971; Laborit H. e. a. Etude pharmacologique de la dihydroxya-c£tone, Agressologie, t. 7, p. 581, 1966, bibliogr.; Methoden der organischen Chemie (Houben — Weyl), hrsg. v. E. Muller, Bd 7/T. 2a, Ketone T. 1, Stuttgart, 1973.

А. И. Точилкин.