Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
1=C=C=O түріндегі органикалық қосылыстардың жалпы құрылым класы. Органикалық химияда кетен – RR'C=C=O түріндегі органикалық қосылыс, мұнда R және R' – кез келген екі моновалентті химиялық топ (немесе бір молекуладағы екі бөлек орны). Көптеген кетендер тұрақсыз болғанымен, олар өте пайдалы. Химиялық процесте реагент ретінде қолданылғанда, олар қажеттілікке қарай жасалып, бірден (немесе жасалғанда) қолданылады.
1=Organic compound of the form >C=C=O
the generic structure class
In organic chemistry, a ketene is an organic compound of the form |RR'C\dC\dO, where R and R' are two arbitrary monovalent chemical groups (or two separate substitution sites in the same molecule). Although they are highly useful, most ketenes are unstable. When used as reagents in a chemical procedure, they are typically generated when needed, and consumed as soon as (or while) they are produced.
Тарих
Кетендерді Герман Стаудингер 1905 жылға дейін алғаш рет жеке класс ретінде зерттеді. 1905 жылы Херманн Стаудингер кетендерді дифенилкетен түрінде (хлородифенил ацетилхлоридін мырышпен өңдеу арқылы) жүйелі түрде зерттеді. Стаудингерді 1900 жылы Мозес Гомберг ашқан реактивті органикалық аралық қосылыстар мен тұрақты радикалдардың алғашқы мысалдары (трифенилметил тобы бар қосылыстар) шабыттандырды.
Ketenes were first studied as a class by Hermann Staudinger before 1905. Ketenes were systematically investigated by Hermann Staudinger in 1905 in the form of diphenylketene (conversion of chlorodiphenyl acetyl chloride with zinc). Staudinger was inspired by the first examples of reactive organic intermediates and stable radicals discovered by Moses Gomberg in 1900 (compounds with triphenylmethyl group).
Қасиеттері
Кетендер гетероатомға байланысқан көміртек атомында өте жоғары электрофилділікке ие, бұл оның sp гибридтену сипатына байланысты. Кетендер әртүрлі гетероатомдармен байланысқан болуы мүмкін, мысалы, O, S немесе Se, сәйкесінше кетен, тиокетен және селенокетен деп аталады. Ең қарапайым кетен – этенон, оның екі қос байланысының ұзындығы әртүрлі: C=O байланысы 1,160 Å, ал C=C байланысы 1,314 Å. Екі сутек атомы арасындағы бұрыш 121,5°, бұл sp2 гибридтенген көміртек атомы мен сутек топтары арасындағы алкендердегі теориялық идеал бұрышқа ұқсас. Кетендер тұрақсыз және сақтауға болмайды. Егер реакцияға түсуге нуклеофилдер болмаса, этенон димеризацияланып β-лактон, яғни циклдік эфир түзеді. Кетен дисубституцияланған болса, димеризация нәтижесінде алмастырылған циклобутадион пайда болады. Моносубституцияланған кетендер үшін димеризация нәтижесінде эфир немесе дикетон түзілуі мүмкін.
Ketenes are highly electrophilic at the carbon atom bonded with the heteroatom, due to its sp character. Ketene can be formed with different heteroatom bonded to the sp carbon atom, such as O, S or Se, respectively named ketene, thioketene and selenoketene. Ethenone, the simplest ketene, has different experimental lengths for each of the double bonds; the C=O bond is 1,160Å and the C=C bond is 1,314Å. The angle between the two H atoms is 121.5°, similar to the theoretically ideal angle formed in alkenes between sp2 carbon atom and H substituents. Ketenes are unstable and cannot be stored. In the absence of nucleophiles with which to react, ethenone dimerises to give β lactone, a cyclic ester. If the ketene is disubstituted, the dimerisation product is a substituted cyclobutadione. For monosubstituted ketenes, the dimerisation could afford either the ester or the diketone product.
Реакциялар мен қолдану
Кетендер жиынтықталған қос байланыстарының болуына байланысты өте реактивті.
Due to their cumulated double bonds, ketenes are very reactive.
Энол эфирлерінің түзілуі
Энол эфирлері энолдануға жататын карбонил қосылыстарымен кетендердің реакциясынан түзіледі. Төмендегі мысал этенонның ацетонмен пропен-2-ил ацетатын түзетін реакциясын көрсетеді:
Enol esters are formed from ketenes with enolisable carbonyl compounds. The following example shows the reaction of ethenone with acetone to form a propen 2 yl acetate:
[2+2]-циклоқосым
Кетендер алкендермен, карбонилді қосылыстармен, карбодимидтермен және иминдермен [2+2] циклоқосылу арқылы әрекеттесе алады. Мысал, кетеннің иминдік қосылыспен реакциясы арқылы β-лактамның синтезі көрсетілген (Стаудингер синтезіне қараңыз):
Ketenes can react with alkenes, carbonyl compounds, carbodiimides and imines in a [2+2] cycloaddition. The example shows the synthesis of a β lactam by the reaction of a ketene with an imine (see Staudinger synthesis):
Қолданбалар
Кетендер әдетте өте реактивті болып, әр түрлі циклоаддицияларға қатысады. Бір маңызды процесс – пропиолактондарды алу үшін димеризация. Нақты мысал ретінде, қағаз өнеркәсібінде кеңінен қолданылатын алкилкетен димерлерін алу үшін стеарин қышқылының кетені димеризациялауды қарастыруға болады. АКД (акрилді кетени димерлері) целлюлозадағы гидроксилдік топтармен этерификация реакциясы арқылы әрекеттеседі. Сонымен қатар, олар электронға бай алкиндермен [2+2] циклоаддиция реакциясына түсіп, циклобутендерді немесе карбонил топтарымен бета-лактондарды қалыптастырады. Иминдермен бета-лактамдар түзіледі. Бұл – Стаудингер синтезі, бұл маңызды қосылыстар класына жеңіл жол. Ацетонмен кетен реакцияласып, изопропенил ацетаты пайда болады. Әртүрлі гидроксилді қосылыстар нуклеофилдер ретінде қосылып, энол немесе эфир түзінділерін құрайды. Мысалы, су молекуласы кетенге оңай қосылып, 1,1-дигидроксиэтенді береді, ал сірке қышқылының кетенмен реакциясынан сірке қышқылының ангидриді пайда болады. Диолдар (HO-R-OH) және бис-кетендер (O=C-CH=CR'-CO) арасындағы реакциялар (O-R-O-CO-R'-CO) қайталама бірлігі бар полиэстерлерді тудырады. Этил ацетоацетат, органикалық синтездегі маңызды бастапқы материал, дикетенді этанолмен реакция арқылы дайындалуы мүмкін. Олар тікелей этил ацетоацетатты түзеді, және бақыланатын жағдайларда жоғары өнімділікке ие; сондықтан бұл әдіс өнеркәсіпте қолданылады.
Ketenes are generally very reactive, and participate in various cycloadditions. One important process is the dimerization to give propiolactones. A specific example is the dimerization of the ketene of stearic acid to afford alkyl ketene dimers, which are widely used in the paper industry. AKD's react with the hydroxyl groups on the cellulose via esterification reaction. They will also undergo [2+2] cycloaddition reactions with electron rich alkynes to form cyclobutenones, or carbonyl groups to form beta lactones. With imines, beta lactams are formed. This is the Staudinger synthesis, a facile route to this important class of compounds. With acetone, ketene reacts to give isopropenyl acetate. A variety of hydroxylic compounds can add as nucleophiles, forming either enol or ester products. As examples, a water molecule easily adds to ketene to give 1,1 dihydroxyethene and acetic anhydride is produced by the reaction of acetic acid with ketene. Reactions between diols (|HO\sR\sOH) and bis ketenes (|O\dC\dCH\sR'\sCH\dC\dO) yield polyesters with a repeat unit of (|\sO\sR\sO\sCO\sR'\sCO). Ethyl acetoacetate, an important starting material in organic synthesis, can be prepared using a diketene in reaction with ethanol. They directly form ethyl acetoacetate, and the yield is high when carried out under controlled circumstances; this method is therefore used industrially.