Cétone
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Sommaire
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Définition
Une cétone est un composé organique, faisant partie de la famille des composés carbonylés, dont l'un des carbones porte un groupement carbonyle. C'est ici, contrairement aux aldéhydes, un carbone secondaire (lié à exactement 2 atomes de carbones voisins) qui porte le groupement carbonyle. Une cétone contient donc la séquence :
On peut par exemple citer l'acétone(2-propanone) CH3-CO-CH3.
Nomenclature
- Groupe principal :
Le nom de la cétone s'obtient en rajoutant le suffixe -one au nom de l'hydrocarbure correspondante, en précisant la place de la liason carbonyle dans la chaine carbonée
- Groupe secondaire :
On rajoute le préfixe oxo-, en précisant sa place dans la chaine carbonée
Propriètés, réactivité
Elles sont générales aux aldéhydes et aux cétones. Voir l'article général composé carbonylé.
Formation
On obtient les cétones avec une oxydation ménagée d'un alcool secondaire. Cela nécessite un fort agent oxydant. Cependant, ici, il n'y a pas de "risque" : une cétone après être formée ne peut plus être oxydée, contrairement à l'aldéhyde, qui peut encore l'être en acide carboxylique.
Oxydation industrielle
- oxydation par O2 de l'air
On peut utiliser comme catalyseur Fe2Osub>3</sub> ou MnOsub>3</sub> à 400°C, ou un catalyseur à base d'argent vers 600°C.
- Déshydrogénation catalytique des alcools primaires
L'alcool est gazeux. On utilise comme catayseur CuO vers 400-500°C, Ag, Cu vers 300°C, ZnO ou encore ZrO vers 300-400°C.
- Procédé de Wacker-Hœchst
Oxydation chimique
On utilise souvent le dichromate de potassium, ou le Cr(VI), mais le réactif le plus couramment utilisé est le réactif de Jones : CrO3 en présence d'acide sulfurique dans l'acétone. Parfois, si la présence d'un acide est gênante, on utilise le réactif de Sarett : CrO3 dans la pyridine.
Par ozonolyse des alcènes
Utilisation des cétones
Acétalisation
L'acétalisation est une réaction réversible permettant de transformer un composé carbonylé et deux alcools (ou un diol) en acétal. Cette réaction permet en fait de protéger le groupe carbonyle, ou l'alcool.
Réaction
Conditions
- Chauffage
- Catalyse acide (en général APTS)
Carractéristiques et remarques
- Quand on utilise un aldéhyde, on nomme le produit obtenu "acétal". Quand on utilise une cétone, on nomme le produit obtenu "cétal". Cependant, de plus en plus on utilise le treme acétal comme terme générique pour désigner les 2 produits. On appelle par contre roujours la réaction (aussi bien pour les aldéhydes et pour les cétones) "acétalisation"
- Cette réaction est en général en défaveur du cétal (contrairement aux acétals). Si on veut la favoriser dans le sens de la formation de celui-ci, on utilise un excès d'alcool (qui sert par la même occasion de solvant). Il faut aussi distiller l'eau (distillation hétéroazéotropique) à l'aide de l'appareil de Dean et Stark. Pour favoriser la réaction inverse, c'est le contraire: on met un excès d'eau pour hydrolyser le cétal.
- Quand on veut protéger la fonction carbonyle, on utilise le plus souvent un diol, comme l'éthane-1,2-diol :
- Cette réaction peut aussi très bien servir à protéger une fonction alcool, en particuliers les diols vicinaux.
- Dans certains cas, la réaction peut s'arréter à l'hémiacétal (cas des hémiacétals cycliques).
Action d'un organomagnésien
Un organomagnésien mixte réagit sur une cétone pour former un alcool tertiaire ( ->réaction).
Réaction de Wittig
La Réaction de Wittig transforme une cétone en dérivé éthylènique. Il transforme en fait la liaison C=O en liason C=C.
Réaction de Shapiro
Réduction des cétones
En alcools
Industriellement
On utilise le dihydrogène H2 dans un solvant inerte, en présence d'un catalyseur (catalyse hétérogène) . Il s'agit bein souvent de métaux, comme le platine (Pt), le palladium (Pd), le nickel (Ni) ou le rhodium (Rh).Si jamais l'aldéhyde possède aussi une liason C=C, celle ci aussi est hydrogènée (la réaction est plus facile sur C=C que sur C=O).la réaction est exothermique.
Par les hydrures
En alcane
Additions nucléophiles
d'hydrures (LiAlH4, NaBH4)
d'organométalliques
organomagnésiens mixtes, ou organolithiens.
Cétolisation (concentration de 2 cétones)
Oxydation de Baeyer-Villiger
transformation en Ester
On peut également obtenir un dérivé carbonylé (cétone ou aldéhyde) par hydrolyse d'une fonction imine, de formule générale RR'C=N, en catalyse acide ou basique. Cette hydrolyse permet par exemple d'obtenir une cétone comme produit final de l'addition d'un réactif de Grignard (organomagnésien mixte) sur un nitrile.
Tests de reconnaissance
- Additions de composés de type Z-NH2: formation d'un précipité.
- Test à l'iodoforme: caractérise les cétones méthylées. Il se forme un précipité jaune HCIsub>3</sub>.
Mais ces méthodes utilisant des réactions chimiques avec l'aldéhyde, le détruisent.On utilise maintenant plus volontiers les méthodes de spectrométrie (RMN et infrarouge) permettent de détecter cette fonction sans destruction de l'échantillon.
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