Ketone sind organische Verbindungen, die sich dadurch auszeichnen, dass ihr Carbonylkohlenstoff beidseitig von weiteren Kohlenstoffatomen flankiert wird. Diese innere Carbonylgruppe bildet das Zentrum einer Gruppe von mindestens drei Kohlenstoffatomen und unterscheidet Ketone klar von Aldehyden, bei denen die Carbonylfunktion am Rand des Moleküls sitzt. Aus sekundären Alkoholen hervorgehend, begegnen uns Ketone in Natur- und Laborumgebungen gleichermaßen, vom leichtflüchtigen Aceton bis hin zu festeren, höhermolekularen Vertretern.
Chemische Merkmale
Der Carbonylkohlenstoff ist doppelt an Sauerstoff gebunden und einfach an zwei organische Reste, die Alkyl oder Aryl sein können. Alle Ketone besitzen deshalb mindestens drei Kohlenstoffatome. Im Vergleich zu Aldehyden zeigt die Carbonylgruppe eine geringere Reaktionsfreudigkeit, da Alkylreste einen elektronenschiebenden Einfluss ausüben. Eine Polymerisation wie bei manchen Aldehyden wird nicht beobachtet und die Fehling Probe verläuft negativ, weil eine weitere milde Oxidation nicht möglich ist.
Nomenklatur
IUPAC-Regeln
Nach den IUPAC Vorgaben endet der Name eines Ketons auf „-on“. Die Carbonylposition erhält die kleinste mögliche Zahl, die direkt vor der Endung steht. CH3 CO CH3 heißt daher Propan 2 on, CH3 CH2 CH2 CO CH3 wird zu Pentan 2 on. Steht eine funktionelle Gruppe höherer Priorität im Molekül, verwendet man für die Carbonylfunktion das Präfix Oxo, wie in 2 Oxopropanal.
Radikofunktionelle Benennung
Im Alltag finden sich Bezeichnungen, die beide organischen Reste nennen und anschließend das Wort keton hinzufügen. Butan 2 on ist dadurch unter Methylethylketon bekannt. Enthält einer der Reste einen Phenylring, endet der Name häufig auf phenon, etwa bei Acetophenon.
Physikalische und chemische Eigenschaften
Niedermolekulare Ketone erscheinen als farblose, bewegliche Flüssigkeiten mit oftmals fruchtigem Geruch und hoher Wasserlöslichkeit, ausgelöst durch die Polarisierbarkeit der Carbonylgruppe. Bei steigender Kettenlänge erstarren sie zu festen Stoffen. Die +I-Wirkung ihrer Substituenten dämpft die Reaktivität, weshalb sie sich nur unter harschen Bedingungen weiter oxidieren lassen; stattdessen beobachtet man bevorzugt Additions- und Kondensationsprozesse sowie das Keto-Enol-Gleichgewicht, sofern ein α-Wasserstoff vorliegt.
Herstellung
Sekundäre Alkohole lassen sich gezielt zu Ketonen oxidieren. Doppelbindungen werden durch Ozonolyse gespalten, wobei ebenfalls Ketone entstehen. Aromatische Vertreter gewinnt man vorwiegend durch Friedel Crafts Acylierung. Die Synthese nach Gilman und van Ess verbindet eine Carbonsäure mit einer Lithiumalkyl Verbindung und liefert nach Hydrolyse das analoge Keton. Weinreb Amide reagieren mit Alkyl Lithium Reagenzien zu gemischten Ketonen, die nach wässrig saurer Aufarbeitung isoliert werden. Historisch wurde das Kalksalz trocken erhitzt, um Aceton aus Calciumacetat zu erhalten. In der Großtechnik fällt Aceton außerdem beim Cumolhydroperoxid Verfahren an. Eine Hydratisierung von Alkinen führt unter geeigneten Bedingungen ebenfalls zur Carbonylgruppe.
Reaktionen
Ketone beteiligen sich an Additions und Kondensationsreaktionen, ähnlich wie Aldehyde. Liegt am alpha Kohlenstoff ein Wasserstoff vor, besteht ein Gleichgewicht zwischen Keto Form und Enol Form.
Um die Carbonylgruppe vor Angriffen zu schützen, setzt man sie mit zweiwertigen Alkoholen in ein Vollacetal um.
Unter sauren Bedingungen und Wasser wird dieses Acetal wieder gespalten, wodurch das ursprüngliche Keton zurückkehrt. Starke Oxidationsmittel greifen Ketone nur unter drastischen Bedingungen an und spalten dabei die Bindung zwischen Carbonylkohlenstoff und dem benachbarten Kohlenstoff, so dass Carbonsäuren entstehen.
Vertreter und Verwendung
Zu den wichtigen Ketonen zählen Aceton und Cyclohexanon. Ersteres dient als Lösungsmittel und Reinigungsmittel, letzteres ist ein Zwischenprodukt bei der Herstellung von Perlon. Himbeerketon verleiht Lebensmitteln das typische Himbeeraroma. Als weitere Beispiele werden Mycosporin sowie Butinon genannt, wobei Butinon zusätzlich eine Dreifachbindung enthält.
Spektroskopische Kennzeichen
Im Infrarot Spektrum erscheint die C gleich O Valenzschwingung von Ketonen zwischen 1690 und 1750 Zentimeter hoch minus eins. Diese deutliche Bande erleichtert die Identifikation der Verbindungsklasse.
Verwandte Strukturen
Zu den verwandten Strukturen zählen Diketone mit zwei Carbonylgruppen, Thioketone mit einer C gleich S Bindung, außerdem die medizinischen Themen Ketoazidose und Ketokörper.
Der vorliegende Text stellt eine vollständig überarbeitete und neu strukturierte Fassung des Wikipedia-Artikels „Ketone“ dar. Er unterliegt der Lizenz CC BY-SA 3.0 und enthält keine inhaltlichen Ergänzungen über die Originalquelle hinaus. Stand: 18.07.2025