Acetály obsahujú dve skupiny –OR, jednu skupinu –R a atóm –H. V poloacetáloch je jedna zo skupín –OR v acetáloch nahradená skupinou –OH. Toto je kľúčový rozdiel medzi acetálom a poloacetálom.
Acetály a poloacetály sú dve funkčné skupiny, ktoré sa najčastejšie vyskytujú v prírodných produktoch. Hemiacetal je prechodná chemická zlúčenina vytvorená počas chemického procesu tvorby acetálu. Preto majú tieto dve skupiny malý rozdiel vo svojej chemickej štruktúre. Podrobne, centrálny atóm uhlíka v oboch týchto zlúčeninách je sp3-C atóm viazaný na štyri väzby a z týchto štyroch väzieb je iba jeden typ väzby odlišný.
Čo je acetal?
Acetál je funkčná skupina, kde centrálny atóm uhlíka má štyri väzby; -OR1, -OR2, -R3 a H (kde R 1, R2 a R3 skupiny sú organické fragmenty). Tieto dve skupiny –OR môžu byť navzájom ekvivalentné (symetrické acetály) alebo odlišné (zmiešaný acetál).
Obrázok 1: Acetal
Centrálny atóm uhlíka sa považuje za nasýtený, pretože má štyri väzby, čo poskytuje centrálnemu atómu uhlíka tetraedrickú geometriu. Acetály môžu vznikať z aldehydov. K tvorbe acetálu môže dôjsť, keď sa hydroxylová skupina poloacetálu protónuje, aby sa stratila molekula vody. Výsledný karbokation je potom rýchlo napadnutý molekulou alkoholu. Počas posledného kroku sa po prijatí protónu z alkoholu dokončí tvorba acetálu. Mechanizmus tvorby acetálov možno vysvetliť nasledovne.
Obrázok 2: Tvorba acetálov
Okrem toho sa acetály používajú na ochranu karbonylových skupín v organickej syntéze, pretože sú stabilné s mnohými oxidačnými a redukčnými činidlami a pri hydrolýze v zásaditom médiu.
Príklady
Niektoré príklady chemických zlúčenín obsahujúcich acetálové funkčné skupiny sú uvedené nižšie.
- Dimetoxymetán: rozpúšťadlo
- dioxolán
- Metaldehyd
- Paraldehyd
- Väčšina glykozidických väzieb v sacharidoch a iných polysacharidoch sú acetálové väzby.
- Celulóza je všadeprítomným príkladom polyacetálu.
- Polyoxymetylén (POM): formaldehydový polymér, ktorý sa používa ako plast.
- 1, 1-dietoxyetán (acetaldehyddietylacetal), je dôležitým dochucovadlom v destilovaných nápojoch.
Čo je hemiacetal?
Poloacetaly sú odvodené od aldehydov a výraz hemiacetal pochádza z gréckeho slova „hemi“znamená „polovica“.
Obrázok 3: Hemiacetal
Poloacetály možno syntetizovať niekoľkými metódami; nukleofilnou adíciou alkoholu na aldehyd, nukleofilnou adíciou alkoholu na rezonančne stabilizovaný poloacetálový katión a čiastočnou hydrolýzou acetálu.
Obrázok 4: Tvorba poloacetálu
Hlavným štruktúrnym znakom poloacetálovej molekuly je, že má centrálny atóm uhlíka so štyrmi rôznymi väzbami; -OR1 skupina, -R2 skupina, -H skupina a –OH skupina.
Príklady
Väčšina poloacetálov sa nachádza ako bežné funkčné skupiny v prírodných produktoch. Niektoré príklady sú;
- Glukóza
- Mykorhízín A
- Thromboxane B2
Aký je rozdiel medzi acetalom a hemiacetalom?
Acetálová funkčná skupina má sp3 hybridizovaný atóm uhlíka, ktorý je naviazaný na dve skupiny –OR, atóm vodíka a skupinu –R. Na rozdiel od toho, centrálny atóm poloacetálov obsahuje sp3-C atóm naviazaný na štyri rôzne chemické skupiny; sú -OR, -R, -OH a -H.
Acetály sú chemicky stabilné v porovnaní s poloacetálmi. Acetály však ľahko hydrolyzujú späť na svoj pôvodný alkohol a karbonylovú zlúčeninu v prítomnosti vodných kyselín. Vo všeobecnosti zvyčajne považujeme poloacetály za nestabilné chemické zlúčeniny, preto majú tendenciu vytvárať kruhové štruktúry na zvýšenie stability. V tomto prípade je možná tvorba 5- alebo 6-členných kruhov, a to reakciou medzi skupinou -OH s karbonylovou skupinou. Dva príklady cyklických poloacetálov sú glukóza a aldóza.
Zhrnutie – Acetal vs Hemiacetal
Acetály obsahujú dve skupiny –OR, jednu skupinu –R a atóm –H. V poloacetáloch je jedna zo skupín –OR v acetáloch nahradená skupinou –OH. Toto je základný rozdiel medzi acetálom a poloacetálom.
