Rozdíl mezi acetalem a hemiacetalem

2024 Autor: Alex Aldridge | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 13:34

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 sp^{3-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 R^{3skupiny 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, -R^{2 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 sp^{3-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.