Acetaler indeholder to –OR-grupper, en –R-gruppe og et –H-atom. I hemiacetaler er en af –OR-grupperne i acetaler erstattet af en –OH-gruppe. Dette er den vigtigste forskel mellem acetal og hemiacetal.
Acetaler og hemiacetaler er to funktionelle grupper, som oftest findes i naturlige produkter. Hemiacetal er en mellemliggende kemisk forbindelse dannet under den kemiske proces med acetaldannelse. Derfor har disse to grupper en lille forskel i deres kemiske struktur. I detaljer er det centrale carbonatom i begge disse forbindelser et sp3-C-atom bundet til fire bindinger, og ud af disse fire bindinger er kun én bindingstype forskellig.
Hvad er Acetal?
Acetal er en funktionel gruppe, hvor det centrale carbonatom har fire bindinger; -OR1, -OR2, -R3 og H (hvor R 1, R2 og R3grupper er organiske fragmenter). De to –OR-grupper kan være ækvivalente med hinanden (symmetriske acetaler) eller forskellige (blandet acetal).
Figur 1: Acetal
Det centrale carbonatom siges at være mættet, da det har fire bindinger, og dette giver det centrale carbonatom en tetraedrisk geometri. Acetaler kan dannes af aldehyder. Dannelsen af en acetal kan finde sted, når hydroxylgruppen i en hemiacetal bliver protoneret for at miste et vandmolekyle. Den resulterende carbocation angribes derefter hurtigt af et alkoholmolekyle. Under det sidste trin afsluttes acetaldannelsen efter at have modtaget en proton fra alkoholen. Mekanismen for dannelsen af acetaler kan forklares som følger.
Figur 2: Dannelse af acetaler
Desuden bruges acetaler til at beskytte carbonylgrupper i organisk syntese, fordi de er stabile med mange oxidations- og reduktionsmidler og i hydrolyse i det basiske medium.
Eksempler
Nogle eksempler på kemiske forbindelser, der indeholder funktionelle acetalgrupper, er som nedenfor.
- Dimethoxymethan: et opløsningsmiddel
- Dioxolane
- Metaldehyd
- Paraldehyd
- De fleste glykosidbindinger i kulhydrater og andre polysaccharider er acetalbindinger.
- Cellulose er et allestedsnærværende eksempel på en polyacetal.
- Polyoxymethylen (POM): en formaldehydpolymer, der bruges som plastik.
- 1, 1-Diethoxyethan (acetaldehyd-diethylacetal), er et vigtigt smagsstof i destillerede drikkevarer.
Hvad er hemiacetal?
Hemiacetaler er afledt af aldehyder, og udtrykket Hemiacetal kommer fra det græske ord "hemi" betyder "halv".
Figur 3: Hemiacetal
Hemiacetaler kan syntetiseres ved hjælp af flere metoder; ved nukleofil tilsætning af alkohol til et aldehyd, ved nukleofil tilsætning af alkohol til en resonansstabiliseret hemiacetalkation og ved delvis hydrolyse af en acetal.
Figur 4: Dannelse af hemiacetal
Det vigtigste strukturelle træk ved et hemiacetalmolekyle er at have et centr alt carbonatom med fire forskellige bindinger; -OR1 gruppe, -R2 gruppe, -H-gruppe og en –OH-gruppe.
Eksempler
De fleste af hemiacetalerne findes som almindelige funktionelle grupper i naturlige produkter. Nogle eksempler er;
- Glucose
- Mycorrhizin A
- Thromboxane B2
Hvad er forskellen mellem acetal og hemiacetal?
Acetalfunktionel gruppe har et sp3 hybridiseret carbonatom, der er bundet til to –OR-grupper, et hydrogenatom og en –R-gruppe. I modsætning hertil indeholder det centrale atom i hemiacetaler et sp3-C-atom bundet til fire forskellige kemiske grupper; de er –OR, -R, -OH og –H.
Acetaler er kemisk stabile sammenlignet med hemiacetaler. Imidlertid hydrolyserer acetaler let tilbage til deres moderalkohol og carbonylforbindelsen i nærvær af vandige syrer. Generelt betragter vi norm alt hemiacetaler som ustabile kemiske forbindelser, derfor har de en tendens til at danne ringstrukturer for at øge stabiliteten. I dette tilfælde er dannelsen af 5- eller 6-leddede ringe mulig, og dette sker ved reaktionen mellem –OH-gruppen med en carbonylgruppe. To eksempler på cykliske hemiacetaler er glucose og aldose.
Opsummering – Acetal vs Hemiacetal
Acetaler indeholder to –OR-grupper, en –R-gruppe og et –H-atom. I hemiacetaler er en af –OR-grupperne i acetaler erstattet af en –OH-gruppe. Dette er den grundlæggende forskel mellem acetal og hemiacetal.
