Кетены — соединения общей формулы R1R2C=C=O, в которых карбонильная группа соединена двойной связью с алкилиденовой группой. Содержит кумулированную систему двойных связей C=C и C=O.
Номенклатура
Название кетенов R1R1C=C=O является производным от названия соответствующего основного соединения, например:
- H2C=C=O кетен
- (CH3)2C=C=O диметилкетен
Из кетенов R1R1C=C=O различают альдокетены (R1 = H, R2 — органический радикал) и кетокетены (R1, R2 — органические радикалы)
Физические свойства
Первые члена ряда кетенов при нормальных условиях являются газами, следующие — желтоватыми жидкостями. Кетены растворимы в диэтиловом эфире, ароматических углеводородах и галогеноалканах.
Атомы углерода кетеновой группы находятся в состоянии sp2— и sp-гибридизации, сами кетены являются электрофильными реагентами, причём электрофильный центр располагается на атоме углерода в sp-гибридизованном состоянии
ИК-спектр кетенов имеет характеристические полосы в районе 2200, 2080 см-1.
Реакционная способность
Кетены малостабильны и являются высокореакционноспособными веществами, формально являющиеся внутренними ангидридами замещенных уксусных кислот и в реакциях с нуклеофилами выступающих в роли таких ангидридов:
-
- Nu = ОН, ООН, OR, SR, NR2, RCOO, PR2
Кетены склонны вступать в реакции [2+2]-циклоприсоединения с соединениями с двойными связями: Так, жидкий кетен склонен к димеризации в дикетен:
Альдокетены аналогично димеризуются в β-алкилиден-β-лактоны (дикетены), кетодикетены димеризуются с образованием циклобутан-1,3-дионов.
Присоединение кетенов к иминам ведет к азетидин-2-онам (синтез β-лактамов по Штаудингеру):
Циклоприсоединение к алкенам ведет к образованию циклобутанонов, присоединение к алкинам — к циклобутенонам.
Кетены также вступают в реакции [2+1]-циклоприсоединения по связи C=C. Так, при взаимодействии кетенов с алифатическими диазосоединениями образуются циклопропаноны, сам дикетен при взаимодействии с диазометаном в растворе диэтилового эфира при -60 °C образует циклопропанон с выходом 75%; при присоединении диоксида серы к кетену образуется тииран-2-он-1,1-диоксид.
Некоторые дизамещенные кетены взаимодействуют с фосгеном или оксалилхлоридом, образуя дихлорангидриды дизамещенных малоновых кислот:
-
- Ph2C=C=O + (COCl)2 Ph2C(COCl)2 + CO
Получение и применение
В промышленности кетен получают пиролизом уксусной кислоты в присутствии триэтилфосфата или пиролизом ацетона над глинозёмом.
Лабораторный способ получения кетенов заключается в обработке хлорангидридов карбоновых кислот элиминирующим реагентом:
Кетены образуются в процессе перегруппировки Вольфа из α-диазокетонов
Кетены применяются в органическом синтезе. В частности, кетен является ацетилирующим агентом для аминов, спиртов, енольных форм кетонов.