een acetaal is een functionele groep met de connectiviteit R2C (of’)2). Hier kunnen de R-groepen organische fragmenten zijn (een koolstofatoom, met willekeurige andere atomen daaraan gekoppeld) of waterstof, terwijl de R’ – groepen organische fragmenten moeten zijn en geen waterstof. De twee R ‘ – groepen kunnen gelijkwaardig zijn aan elkaar (een “symmetrisch acetaal”) of niet (een “gemengd acetaal”)., Acetalen worden gevormd uit en converteerbaar tot aldehyden of ketonen en hebben dezelfde oxidatietoestand bij het centrale koolstof, maar hebben een wezenlijk andere chemische stabiliteit en reactiviteit dan de analoge carbonylverbindingen. Het centrale koolstofatoom heeft er vier bindingen aan, en is daarom verzadigd en heeft een tetrahedrale geometrie.,
Algemene structuur van acetalen
De term ketal wordt soms gebruikt voor het identificeren van structuren geassocieerd met ketonen (zowel R groepen organische fragmenten plaats van waterstof) in plaats van aldehyden en, historisch, de term acetaal werd met name gebruikt voor de aldehyde-gerelateerde zaken (met ten minste één waterstof in plaats van een R op de centrale koolstof). De IUPAC heeft oorspronkelijk het gebruik van het woord ketal helemaal afgekeurd, maar heeft sindsdien zijn beslissing teruggedraaid., Nochtans, in tegenstelling tot Historisch gebruik, zijn ketalen nu een subset van acetalen, een term die nu zowel aldehyde – als keton-afgeleide structuren omvat.
als een van de R-groepen een zuurstof als eerste atoom heeft (dat wil zeggen dat er meer dan twee zuurstofatomen zijn die enkel gebonden zijn aan de centrale koolstof), is de functionele groep in plaats daarvan een orthoester. In tegenstelling tot variaties van R, zijn beide R’ groepen organische fragmenten. Als één r ‘ een waterstof is, is de functionele groep in plaats daarvan een hemiacetaal, terwijl als beide H zijn, de functionele groep een ketonhydraat of aldehydehydraat is.,
vorming van een acetaal vindt plaats wanneer de hydroxylgroep van een hemiacetaal geprotoneerd wordt en als water verloren gaat. De carbocatie die wordt geproduceerd wordt dan snel aangevallen door een molecuul alcohol. Verlies van het proton van de aangehechte alcohol geeft het acetaal.,
Acetals are stable compared to hemiacetals but their formation is a reversible equilibrium as with esters., Als reactie om een acetaal te creëren, moet water uit het reactiemengsel worden verwijderd, bijvoorbeeld met een Dean–Stark-apparaat, anders hydrolyseert het product terug naar het hemiacetaal. De vorming van acetalen vermindert het totale aantal aanwezige moleculen (carbonyl + 2 alcohol → acetaal + water) en is daarom over het algemeen niet gunstig met betrekking tot entropie. Een situatie waarin het niet entropisch ongunstig is, is wanneer één enkel diolmolecuul wordt gebruikt in plaats van twee afzonderlijke alcoholmoleculen (carbonyl + diol → acetaal + water)., Een andere manier om de entropische kosten te vermijden is om de synthese door acetaaluitwisseling uit te voeren, waarbij een reeds bestaand acetaal-type reagens wordt gebruikt als donor van de OR’-groep in plaats van eenvoudige toevoeging van alcoholen zelf. Een type reagens dat Voor deze methode wordt gebruikt is een orthoester. In dit geval wordt water dat samen met het acetaalproduct wordt geproduceerd, vernietigd wanneer het resterende orthoestermoleculen hydrolyseert, en deze zijreactie produceert ook meer alcohol om in de hoofdreactie te worden gebruikt.,
acetalen worden gebruikt als beschermende groepen voor carbonylgroepen in de organische synthese omdat ze stabiel zijn wat betreft hydrolyse door basen en wat betreft vele oxiderende en reductiemiddelen. Ze kunnen de carbonyl beschermen in een molecuul (door het tijdelijk te reageren met een alcohol) of een diol (door het tijdelijk te reageren met een carbonyl). Dat wil zeggen, ofwel de carbonyl, of de alcoholen, of beide kunnen deel uitmaken van het molecuul waarvan de reactiviteit moet worden gecontroleerd.
verschillende specifieke carbonylverbindingen hebben speciale namen voor hun acetale vormen., Bijvoorbeeld, wordt een acetaal gevormd uit formaldehyde (twee waterstofatomen in bijlage aan de centrale koolstof) soms genoemd formeel of de methyleendioxy groep. Aceton wordt ook wel acetonide genoemd.