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.

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.

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.

Реакциялар мен қолдану

Кетендер жиынтықталған қос байланыстарының болуына байланысты өте реактивті.

Энол эфирлерінің түзілуі

Энол эфирлері энолдануға жататын карбонил қосылыстарымен кетендердің реакциясынан түзіледі. Төмендегі мысал этенонның ацетонмен пропен-2-ил ацетатын түзетін реакциясын көрсетеді:

[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):

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.