Cetonas

O grupo funcional cetona tem como característica principal a presença de um carbono secundário conectado, por dupla ligação, a um oxigênio; é bem semelhante ao grupo aldeído, que tem em seus compostos a carbonila na extremidade da cadeia.

As cetonas são aplicadas industrialmente como solventes, são compostos inflamáveis, reativos, e nelas características como densidade e solubilidade variam conforme o tamanho da cadeia carbônica.

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Estrutura das cetonas

Uma cetona é caracterizada pela presença de uma carbonila (oxigênio conectado a um carbono com dupla ligação) ligada a um carbono secundário (carbono ligado a outros dois carbonos).

A fórmula geral para cetona é: R — C (= O) — R.

Propriedades das cetonas

Os pontos de fusão e ebulição das moléculas variam conforme o tamanho da cadeia carbônica. No entanto, devemos saber quem as moléculas de cetonas são ligadas por força de interação dipolo-dipolo, ou seja, de modo não tão forte, por isso não será necessária tanta energia para desconectar-se as moléculas e, consequentemente, o ponto de ebulição não será tão alto.

A propanona, por exemplo, nossa famosa acetona, menor molécula da função cetona, tem ponto de ebulição 53 °C, pouco maior que a temperatura ambiente, isso explica a volatilidade do composto (facilidade que a acetona tem de passar para o estado gasoso).

Os compostos da função cetona são levemente polares, devido à diferença de eletronegatividade provocada pelo oxigênio, e são substâncias incolores e inflamáveis. O tamanho da cadeia carbônica da cetona determina a solubilidade do composto em água: quanto maior o número de carbonos do composto, menos solúvel ele será em água e mais solúvel ele será em solventes orgânicos.

Classificação das cetonas

As cetonas podem ser classificadas de duas formas de acordo com a simetria da molécula, são elas:

• simétricas: quando os radicais ligados à carbonila são iguais;

• assimétricas: quando os radicais são diferentes.

A outra classificação para compostos do grupo cetona ocorre de acordo com o número de carbonilas:

• monocetona: quando se tem apenas uma carbonila;

• policetona: quado se tem duas ou mais carbonilas.

Exemplos:

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Nomenclatura das cetonas

A nomenclatura para o grupo das cetonas segue as regras estipuladas pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (Iupac) e tem a terminação -ona, característica do grupo funcional cetona. Lembrando que a nomenclatura para cadeira carbônica tem regras para ordenação e nome dos radicais: o prefixo ocorre de acordo com o número de carbonos da cadeia principal, e o infixo, de acordo com a saturação da cadeia:

Atenção! Quando houver mais de uma posição possível para a carbonila, deve-se indicar qual o carbono em que ela se encontra, a mesma regra vale para ramificações e insaturações. A contagem de carbonos é feita com base no carbono mais próximo do grupo funcional.

Exemplos

Aplicação das cetonas

As cetonas são usadas principalmente como solvente para tintas, esmaltes, vernizes e também para o processo de extração de óleos naturais de sementes.

Exemplos:

• Propanona ou acetona (C₃H₆O): removedora de esmaltes.

• Butanona (C₄H₈O): solvente industrial utilizado na produção de gomas, resinas, revestimentos, entre outros.

• Hept-2-ona (C₇H₁₄O): responsável pelo odor de algumas frutas.

• Acetofenona (C₈H₈O): utilizada pela indústria de cosméticos na preparação de fragrâncias.

• Zingerone ou 4-(4-hidroxi-3-metoxifenil)-butan-2-ona (C₁₁H₁₄O₃): principal responsável pelo sabor do gengibre.

Principais cetonas

• Propanona (acetona): menor composto da função cetona, é utilizada como removedor e solvente de esmaltes; encontra-se a condições normais de temperatura e pressão na forma líquida; possui densidade de 58.08 g/mol e ponto de fusão de -95 °C; e é uma substância inflamável, volátil e solúvel em água. É obtida por meio da desidrogenação do isopropanol.

• Butanona: segundo menor composto da função cetona, é utilizada como solvente industrial; possui odor doce; e é um composto isômero do butiraldeído. É um solvente aplicável a várias substâncias: tintas, vernizes, cola; e é utilizada em indústrias têxteis e na fabricação de borracha sintética.

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Síntese e formas de obtenção das cetonas

As cetonas podem ser sintetizadas por diversos tipos de reações, vejamos aqui algumas delas:

• Cetonas por hidratação de alcinos

Para a obtenção de um composto do grupo cetona, como produto dessa reação é necessário que o alcino tenha mais que dois carbonos, pois, quando a reação é feita com o etino, o produto final será um aldeído, não uma cetona.

Perceba que temos um álcool como produto intermediário, e, obedecendo à regra de Markovnikov, o hidrogênio da hidroxila migra para o carbono vizinho, que é mais hidrogenado. Esse rearranjo é chamado de tautomerização ceto-enol, formando-se, assim, uma cetona.

• Cetonas por reação de acilação de Friedel-Crafts

A acilação é uma reação de substituição que ocorre em um anel aromático, com a substituição de um dos hidrogênios pelo grupo “acil” (cloreto de ácido). Para que ocorra essa reação, utiliza-se o cloreto ferríco (FeCl₃), um ácido de Lewis que contribuirá com a quebra da ligação entre o carbono e o halogênio do grupo ácil, unindo o cloro ao catalisador, e a substituição acontece formando-se uma cetona aromática.

• Cetonas por oxidação de álcool secundário (hidroxila ligada a um carbono secundário) 

Nesse caso acontece a oxidação do carbono secundário onde está ligada a hidroxila, característica do grupo funcional álcool. Daí o produto intermediário formado será um diálcool, molécula do grupo álcool com duas hidroxilas que se recombinam, formando-se uma cetona e uma molécula de água.

Para que a reação ocorra, é necessário usar um agente oxidante, como dicromato de potássio (K₂Cr₂O₇), permanganato de potássio (KMnO₄) ou ácido crômico (H₂CrO₄).

Diferença entre aldeídos e cetonas

Aldeídos e cetonas são compostos muito parecidos, compartilhando propriedades como solubilidade e densidade. A diferença entre as duas funções está no posicionamento da carbonila.

Substâncias da função cetona têm o oxigênio conectado, com uma dupla ligação, a um carbono secundário. No caso de aldeídos, a carbonila está ligada à extremidade da molécula. Análogo a isso, os aldeídos são moléculas mais reativas que as cetonas, pois não sofrem o efeito estérico tão intenso quanto ocorre na cetona pela presença dos radicais, e o carbono do grupo aldeído, por ter um hidrogênio substituinte, sofre efeito indutivo, ficando propenso a reagir com outras moléculas.

Exercícios resolvidos

Questão 1 – (UFMG) Cetonas macrocíclicas são usadas em perfumes porque possuem intenso cheiro de almíscar e retardam a evaporação de constituintes mais voláteis.

A identificação CERTA das estruturas de substâncias com cheiro de almíscar é:

A) I, II, III, IV e V.
B) II, III e V.
C) I e II.
D) I e IV.
E) II.

Resolução

Alternativa E, pois apenas o composto II possui o grupo funcional cetona, os demais compostos são: I- éster; III- aldeído; IV- éster; V- aldeído.

Questão 2 – (FGV-SP–2007) O gengibre é uma planta da família das zingiberáceas, cujo princípio ativo aromático está no rizoma. O sabor ardente e acre do gengibre vem dos fenóis gingerol e zingerona.

Na molécula de zingerona, são encontradas as funções orgânicas:

A) álcool, éter e éster.
B) álcool, éster e fenol.
C) álcool, cetona e éter.
D) cetona, éter e fenol.
E) cetona, éster e fenol.

Resolução

Alternativa D. Observando a molécula da esquerda para a direita, a primeira função orgânica encontrada é a cetona, que tem uma carbonila entre radicais orgânicos; depois, temos o éter, que se caracteriza pelo oxigênio entre carbonos; e, em seguida, temos o grupo fenol, que se caracteriza pela hidroxila ligada a um anel aromático.