Axetal chứa hai nhóm –OR, một nhóm –R và một nguyên tử –H. Trong hemiacetals, một trong các nhóm –OR trong axetal được thay thế bằng nhóm –OH. Đây là điểm khác biệt chính giữa acetal và hemiacetal.
Acetals và hemiacetals là hai nhóm chức năng thường được tìm thấy trong các sản phẩm tự nhiên. Hemiacetal là một hợp chất hóa học trung gian được hình thành trong quá trình hóa học hình thành acetal. Do đó, hai nhóm này có một chút khác biệt về cấu trúc hóa học của chúng. Cụ thể, nguyên tử cacbon trung tâm trong cả hai hợp chất này là nguyên tử sp3-C liên kết với bốn liên kết, và trong số bốn liên kết này, chỉ có một loại liên kết là khác nhau.
Acetal là gì?
Acetal là một nhóm chức mà nguyên tử cacbon trung tâm có bốn liên kết; -OR1, -OR2, -R3và H (trong đó R Nhóm1, R2và R3là các đoạn hữu cơ). Hai nhóm –OR có thể tương đương với nhau (axetal đối xứng) hoặc khác nhau (axetal hỗn hợp).
Hình 1: Acetal
Nguyên tử cacbon trung tâm được cho là bão hòa vì nó có bốn liên kết và điều này cung cấp cho nguyên tử cacbon trung tâm một dạng hình học tứ diện. Axetal có thể được tạo thành từ andehit. Sự hình thành acetal có thể xảy ra khi nhóm hydroxyl của hemiacetal trở nên proton hóa để mất một phân tử nước. Cacbocation tạo thành sau đó nhanh chóng bị tấn công bởi một phân tử rượu. Trong bước cuối cùng, quá trình hình thành acetal hoàn thành sau khi nhận được một proton từ rượu. Cơ chế hình thành axetal có thể được giải thích như sau.
Hình 2: Sự hình thành của Acetals
Ngoài ra, axetal còn được sử dụng để bảo vệ các nhóm cacbonyl trong tổng hợp hữu cơ vì chúng bền với nhiều chất oxy hóa và khử và trong quá trình thủy phân trong môi trường cơ bản.
Ví dụ
Một số ví dụ về các hợp chất hóa học có chứa nhóm chức acetal như dưới đây.
- Dimethoxymethane: dung môi
- Dioxolane
- Metaldehyde
- Paraldehyde
- Hầu hết các liên kết glycosidic trong carbohydrate và các polysaccharide khác là liên kết acetal.
- Cellulose là một ví dụ phổ biến về polyacetal.
- Polyoxymethylene (POM): một polyme formaldehyde được sử dụng làm nhựa.
- 1, 1-Diethoxyethane (acetaldehyde diethyl acetal), là một chất tạo hương quan trọng trong đồ uống chưng cất.
Hemiacetal là gì?
Hemiacetals có nguồn gốc từ aldehyde và thuật ngữ Hemiacetal bắt nguồn từ từ tiếng Hy Lạp “hemi” có nghĩa là “một nửa”.
Hình 3: Hemiacetal
Hemiacetals có thể được tổng hợp bằng nhiều phương pháp; bằng cách thêm nucleophin của rượu vào một anđehit, bằng cách thêm nucleophin của rượu vào một cation hemiacetal cộng hưởng đã ổn định và bằng cách thủy phân một phần axetan.
Hình 4: Sự hình thành Hemiacetal
Đặc điểm cấu trúc chính của phân tử hemiacetal là có một nguyên tử cacbon trung tâm với bốn liên kết khác nhau; -OR1nhóm, -R2nhóm, -H nhóm và một nhóm –OH.
Ví dụ
Hầu hết các hemiacetals được tìm thấy dưới dạng các nhóm chức năng phổ biến trong các sản phẩm tự nhiên. Một số ví dụ là;
- Glucose
- Mycorrhizin A
- Thromboxane B2
Sự khác biệt giữa Acetal và Hemiacetal là gì?
Nhóm chức acetal có một nguyên tử cacbon lai hóa sp3được liên kết với hai nhóm –OR, một nguyên tử hydro và một nhóm –R. Ngược lại, nguyên tử trung tâm của hemiacetals chứa một nguyên tử sp3-C liên kết với bốn nhóm hóa học khác nhau; chúng là –OR, -R, -OH và –H.
Axetal ổn định về mặt hóa học so với hemiacetals. Tuy nhiên, axetal dễ dàng thủy phân trở lại rượu mẹ của chúng và hợp chất cacbonyl khi có mặt axit nước. Nói chung, chúng ta thường coi hemiacetals là các hợp chất hóa học không ổn định, do đó, chúng có xu hướng hình thành cấu trúc vòng để nâng cao độ ổn định. Trong trường hợp này, có thể hình thành vòng 5 hoặc 6 vòng, và điều này xảy ra do phản ứng giữa nhóm –OH với nhóm cacbonyl. Hai ví dụ về hemiacetals theo chu kỳ là glucose và aldose.
Tổng hợp - Acetal vs Hemiacetal
Axetal chứa hai nhóm –OR, một nhóm –R và một nguyên tử –H. Trong hemiacetals, một trong các nhóm –OR trong axetal được thay thế bằng nhóm –OH. Đây là sự khác biệt cơ bản giữa acetal và hemiacetal.
