Acetaly obsahují dvě skupiny –OR, jednu skupinu –R a atom –H. V poloacetalech je jedna ze skupin –OR v acetalech nahrazena skupinou –OH. Toto je klíčový rozdíl mezi acetalem a hemiacetalem.
Acetaly a poloacetaly jsou dvě funkční skupiny, které se nejčastěji vyskytují v přírodních produktech. Hemiacetal je přechodná chemická sloučenina vznikající během chemického procesu tvorby acetalu. Proto mají tyto dvě skupiny nepatrný rozdíl ve své chemické struktuře. Podrobně, centrální atom uhlíku v obou těchto sloučeninách je sp3-C atom navázaný na čtyři vazby a z těchto čtyř vazeb je pouze jeden typ vazby odlišný.
Co je acetal?
Acetal je funkční skupina, kde centrální atom uhlíku má čtyři vazby; -OR1, -OR2, -R3 a H (kde R 1, R2 a R3skupiny jsou organické fragmenty). Tyto dvě skupiny –OR mohou být navzájem ekvivalentní (symetrické acetaly) nebo odlišné (smíšené acetaly).
Obrázek 1: Acetal
Centrální atom uhlíku je považován za nasycený, protože má čtyři vazby, což poskytuje centrálnímu atomu uhlíku tetraedrickou geometrii. Acetaly mohou vznikat z aldehydů. K tvorbě acetalu může dojít, když se hydroxylová skupina poloacetalu protonuje a ztratí molekulu vody. Výsledný karbokation je pak rychle atakován molekulou alkoholu. Během posledního kroku se tvorba acetalu dokončí po přijetí protonu z alkoholu. Mechanismus tvorby acetalů lze vysvětlit následovně.
Obrázek 2: Tvorba acetalů
Acetaly se navíc používají k ochraně karbonylových skupin v organické syntéze, protože jsou stabilní s mnoha oxidačními a redukčními činidly a při hydrolýze v základním médiu.
Příklady
Některé příklady chemických sloučenin obsahujících acetalové funkční skupiny jsou uvedeny níže.
- Dimethoxymethan: rozpouštědlo
- dioxolan
- Metaldehyd
- Paraldehyd
- Většina glykosidických vazeb v sacharidech a dalších polysacharidech jsou acetalové vazby.
- Celulóza je všudypřítomným příkladem polyacetalu.
- Polyoxymethylen (POM): formaldehydový polymer, který se používá jako plast.
- 1, 1-diethoxyethan (acetaldehyddiethylacetal), je důležité aroma v destilovaných nápojích.
Co je Hemiacetal?
Poloacetaly jsou odvozeny od aldehydů a termín hemiacetal pochází z řeckého slova „hemi“znamená „polovina“.
Obrázek 3: Hemiacetal
Poloacetaly lze syntetizovat několika metodami; nukleofilní adicí alkoholu na aldehyd, nukleofilní adicí alkoholu na rezonančně stabilizovaný poloacetalový kation a částečnou hydrolýzou acetalu.
Obrázek 4: Tvorba poloacetalu
Hlavním strukturálním rysem molekuly poloacetalu je, že má centrální atom uhlíku se čtyřmi různými vazbami; -OR1 skupina, -R2 skupina, -H skupina a –OH skupina.
Příklady
Většina poloacetalů se nachází jako běžné funkční skupiny v přírodních produktech. Některé příklady jsou;
- Glukóza
- Mykorhizin A
- Thromboxane B2
Jaký je rozdíl mezi acetalem a hemiacetalem?
Acetalová funkční skupina má sp3 hybridizovaný atom uhlíku, který je vázán na dvě skupiny –OR, atom vodíku a skupinu –R. Naproti tomu centrální atom poloacetalů obsahuje sp3-C atom vázaný na čtyři různé chemické skupiny; jsou -OR, -R, -OH a -H.
Acetaly jsou chemicky stabilní ve srovnání s poloacetaly. Avšak acetaly snadno hydrolyzují zpět na svůj výchozí alkohol a karbonylovou sloučeninu v přítomnosti vodných kyselin. Obecně platí, že poloacetaly obvykle považujeme za nestabilní chemické sloučeniny, proto mají tendenci vytvářet kruhové struktury, aby se zvýšila stabilita. V tomto případě je možná tvorba 5- nebo 6-členných kruhů, a to reakcí mezi -OH skupinou s karbonylovou skupinou. Dva příklady cyklických poloacetalů jsou glukóza a aldóza.
Shrnutí – Acetal vs Hemiacetal
Acetaly obsahují dvě skupiny –OR, jednu skupinu –R a atom –H. V poloacetalech je jedna ze skupin –OR v acetalech nahrazena skupinou –OH. Toto je základní rozdíl mezi acetalem a poloacetalem.
