Acetal
Un acetal es un grupo funcional con la conectividad R 2 C (OR ') 2 ). Aquí, los grupos R pueden ser fragmentos orgánicos (un átomo de carbono, con otros átomos arbitrarios unidos a eso) o hidrógeno , mientras que los grupos R 'deben ser fragmentos orgánicos, no hidrógeno. Los dos grupos R 'pueden ser equivalentes entre sí (un "acetal simétrico") o no (un "acetal mixto"). Los acetales se forman a partir de aldehídos o cetonas y se convierten en ellos y tienen el mismo estado de oxidación en el carbono central, pero tienen una estabilidad química y reactividad sustancialmente diferentes en comparación con el carbonilo análogo.compuestos. El átomo de carbono central tiene cuatro enlaces y, por lo tanto, está saturado y tiene una geometría tetraédrica .
El término cetal se usa a veces para identificar estructuras asociadas con cetonas (ambos grupos R, fragmentos orgánicos en lugar de hidrógeno) en lugar de aldehídos e, históricamente, el término acetal se usó específicamente para los casos relacionados con aldehídos (que tienen al menos un hidrógeno en lugar de una R en el carbono central). [1] La IUPAC originalmente desaprobó el uso de la palabra cetal por completo, pero desde entonces ha revertido su decisión. Sin embargo, en contraste con el uso histórico, los cetales son ahora un subconjunto de acetales, un término que ahora abarca estructuras derivadas de cetonas y aldehídos.
Si uno de los grupos R tiene un oxígeno como primer átomo (es decir, hay más de dos oxígenos con enlaces simples al carbono central), el grupo funcional es en cambio un ortoéster . En contraste con las variaciones de R, ambos grupos R 'son fragmentos orgánicos. Si un R 'es un hidrógeno, el grupo funcional es en cambio un hemiacetal , mientras que si ambos son H, el grupo funcional es un hidrato de cetona o un hidrato de aldehído.
La formación de un acetal ocurre cuando el grupo hidroxilo de un hemiacetal se protona y se pierde como agua. El carbocatión que se produce es luego rápidamente atacado por una molécula de alcohol . La pérdida del protón del alcohol adherido da acetal.
Los acetales son estables en comparación con los hemiacetales, pero su formación es un equilibrio reversible como ocurre con los ésteres . A medida que avanza la reacción para crear un acetal, el agua debe eliminarse de la mezcla de reacción, por ejemplo, con un aparato Dean-Stark , para que no hidrolice el producto de nuevo al hemiacetal. La formación de acetales reduce el número total de moléculas presentes (carbonilo + 2 alcohol → acetal + agua) y, por lo tanto, generalmente no es favorable con respecto a la entropía . Una situación en la que no es entrópicamente desfavorable es cuando un solo diolse utiliza una molécula en lugar de dos moléculas de alcohol separadas (carbonilo + diol → acetal + agua). Otra forma de evitar el costo entrópico es realizar la síntesis mediante intercambio de acetal, utilizando un reactivo de tipo acetal preexistente como donante del grupo OR 'en lugar de la simple adición de los propios alcoholes. Un tipo de reactivo utilizado para este método es un ortoéster. En este caso, el agua producida junto con el producto acetal se destruye cuando hidroliza las moléculas de ortoéster residuales, y esta reacción secundaria también produce más alcohol para usar en la reacción principal.
Los acetales se utilizan como grupos protectores para carbonilo grupos en la síntesis orgánica porque son estables con respecto a la hidrólisis por bases y con respecto a muchos agentes oxidantes y reductores. Pueden proteger el carbonilo en una molécula (haciéndolo reaccionar temporalmente con un alcohol) o un diol (haciéndolo reaccionar temporalmente con un carbonilo). Es decir, el carbonilo o los alcoholes, o ambos, podrían ser parte de la molécula cuya reactividad se va a controlar.
