Acetali vsebujejo dve skupini –OR, eno skupino –R in atom –H. V hemiacetalih je ena od skupin –OR v acetalih nadomeščena s skupino –OH. To je ključna razlika med acetalom in hemiacetalom.
Acetali in hemiacetali sta dve funkcionalni skupini, ki ju najpogosteje najdemo v naravnih izdelkih. Hemiacetal je vmesna kemična spojina, ki nastane med kemičnim procesom tvorbe acetala. Zato se ti dve skupini nekoliko razlikujeta v svoji kemični strukturi. V podrobnostih je osrednji atom ogljika v obeh teh spojinah atom sp3-C, vezan na štiri vezi, od teh štirih vezi pa je samo ena vrsta vezi drugačna.
Kaj je Acetal?
Acetal je funkcionalna skupina, kjer ima centralni ogljikov atom štiri vezi; -ALI1, -ALI2, -R3 in H (kjer je R 1, R2 in R3skupine so organski fragmenti). Dve skupini –OR sta si lahko enakovredni (simetrični acetali) ali različni (mešani acetali).
Slika 1: Acetal
Osrednji atom ogljika naj bi bil nasičen, ker ima štiri vezi in to daje osrednjemu atomu ogljika tetraedrsko geometrijo. Iz aldehidov lahko nastanejo acetali. Do tvorbe acetala lahko pride, ko se hidroksilna skupina hemiacetala protonira, da izgubi molekulo vode. Nastali karbokation nato hitro napade molekula alkohola. Med zadnjim korakom se tvorba acetala zaključi po prejemu protona iz alkohola. Mehanizem za nastanek acetalov je mogoče pojasniti na naslednji način.
Slika 2: Tvorba acetalov
Poleg tega se acetali uporabljajo za zaščito karbonilnih skupin v organski sintezi, ker so stabilni z mnogimi oksidanti in reducenti ter pri hidrolizi v bazičnem mediju.
Primeri
Spodaj je nekaj primerov kemičnih spojin, ki vsebujejo acetalne funkcionalne skupine.
- Dimetoksimetan: topilo
- Dioxolane
- Metaldehid
- paraldehid
- Večina glikozidnih vezi v ogljikovih hidratih in drugih polisaharidih je acetalnih vezi.
- Celuloza je vseprisoten primer poliacetala.
- Polioksimetilen (POM): formaldehidni polimer, ki se uporablja kot plastika.
- 1, 1-Dietoksietan (acetaldehid dietilacetal) je pomembno sredstvo za aromatiziranje v destiliranih pijačah.
Kaj je Hemiacetal?
Hemiacetali izhajajo iz aldehidov in izraz Hemiacetal izhaja iz grške besede "hemi" pomeni "polovica".
Slika 3: Hemiacetal
Polacetale je mogoče sintetizirati z več metodami; z nukleofilno adicijo alkohola k aldehidu, z nukleofilno adicijo alkohola k resonančno stabiliziranemu hemiacetalnemu kationu in z delno hidrolizo acetala.
Slika 4: Tvorba hemiacetala
Glavna strukturna značilnost hemiacetalne molekule je osrednji ogljikov atom s štirimi različnimi vezmi; -ALI1 skupina, -R2 skupina, -H skupina in skupina –OH.
Primeri
Večino hemiacetalov najdemo kot pogoste funkcionalne skupine v naravnih izdelkih. Nekaj primerov je;
- Glukoza
- Mikorizin A
- Tromboksan B2
Kakšna je razlika med acetalom in hemiacetalom?
Acetalna funkcionalna skupina ima sp3 hibridiziran atom ogljika, ki je vezan na dve skupini –OR, atom vodika in skupino –R. V nasprotju s tem osrednji atom hemiacetalov vsebuje atom sp3-C, vezan na štiri različne kemijske skupine; so –OR, -R, -OH in –H.
Acetali so v primerjavi s hemiacetali kemično stabilni. Vendar pa se acetali zlahka hidrolizirajo nazaj v matični alkohol in karbonilno spojino v prisotnosti vodnih kislin. Na splošno hemiacetale običajno obravnavamo kot nestabilne kemične spojine, zato se nagibajo k oblikovanju obročastih struktur za povečanje stabilnosti. V tem primeru je možna tvorba 5 ali 6-členskih obročev, kar se zgodi z reakcijo med –OH skupino in karbonilno skupino. Dva primera cikličnih hemiacetalov sta glukoza in aldoza.
Povzetek – acetal proti hemiacetalu
Acetali vsebujejo dve skupini –OR, eno skupino –R in atom –H. V hemiacetalih je ena od skupin –OR v acetalih nadomeščena s skupino –OH. To je osnovna razlika med acetalom in hemiacetalom.
