ケテン

ケテン：構造と性質

ケテンは、単純な構造ながらも多様な反応性を示す重要な有機化合物です。その基本骨格は、炭素原子2個と酸素原子1個が、炭素-炭素二重結合と炭素-酸素二重結合を介して直線状に結合した構造(CH₂=C=O)を有しています。この構造は、アレン型クムレン構造の一種でもあります。

ケテンは、置換基の種類によって、アルドケテンとケトケテンに分類されます。アルドケテンはβ炭素に1つの置換基を持つケテン、ケトケテンはβ炭素に2つの置換基を持つケテンです。 ケテン単量体は刺激臭のある有毒な気体であり、分子量42.04、融点-134.1℃、沸点-41℃です。宇宙空間にも存在することが確認されています。

ケテンの二量体はジケテンと呼ばれ、刺激性のある有毒な液体です。ジケテンはβ-ラクトン構造をもち、分子量84.07、融点-6.5℃、沸点127.4℃、比重1.09の性質を示します。

ケテンの合成法

ケテンの合成法は、目的とするケテンの種類によって異なります。ケテン単量体は、アセトンや酢酸の熱分解によって合成されます。この方法は工業的に重要な製法の一つです。

一方、置換ケテンの合成には、異なる方法が用いられます。例えば、対応するα-ブロモカルボン酸臭化物に金属亜鉛を作用させる方法や、対応するカルボン酸塩化物に第三級アミンを作用させる方法などが知られています。これらの方法は、目的とする置換基を持つケテンを選択的に合成するために用いられます。

ケテンの反応性と用途

ケテンは、高い反応性を持ち、様々な化合物と容易に反応します。特に、水酸基やアミノ基を持つ化合物と反応して、アセチル化反応を起こす点が重要です。この性質を利用して、ケテンはアセチル化剤として広く用いられています。

工業的には、ケテンは無水[[酢酸]]の合成にも利用されています。ワッカー法と呼ばれる方法では、ケテンと酢酸を反応させることで、無水[[酢酸]]が製造されます。これは工業的に重要な無水[[酢酸]]の製造方法の一つです。

さらに、ケテンはカルボニル化合物と反応してβ-ラクトンを生成します。この反応は、様々なβ-ラクトン類を合成する際に利用されます。

ケテンの安全性

ケテンは、高い反応性を持つ気体であり、取り扱いには注意が必要です。ケテンは目や呼吸器への強い刺激性を持ちます。特に、肺に吸引された場合は、数時間後に肺気腫を引き起こし、死亡に至る危険性もあります。

ケテンを取り扱う際には、適切な防護具を着用し、換気のよい場所で作業を行うことが重要です。万一、ケテンを吸入した場合には、直ちに医療機関を受診する必要があります。軽症の場合でも、肺への影響が潜在的に存在するため、必ず医療機関での診察を受けるべきです。

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