Asetaalit

Asetaalien yleinen rakenne
Ketaalien yleinen rakenne

Asetaalit ovat orgaanisia yhdisteitä, joiden yleinen rakenne on R2C(OR')2, missä R merkitsee orgaanista ryhmää. Niitä voidaan siis pitää diolien dieettereinä.[1] Asetaaleja valmistetaan tyypillisesti aldehydien tai ketonien ja alkoholien välisellä reaktiolla. Ketoneista johdettuja asetaaleja kutsutaan usein ketaaleiksi.[2][3][4] Asetaaleja käytetään polttoaineiden lisäaineena, erityisesti urheiluautoissa, liuottimina, hajusteissa ja aldehydien ja ketonien suojaryhminä.[3][5]

Synteesi ja reaktioita

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Asetaaleja voidaan valmistaa alkoholien nukleofiilisella additiolla aldehydeihin tai ketoneihin. Reaktio on kaksivaiheinen ja välituotteena muodostuu hemiasetaali. Hemiasetaalin muodostumista voidaan katalysoida joko emäksen tai hapon avulla, mutta asetaali muodostuu ainoastaan happokatalyytin avulla. Happo voi olla joko Brønsted–Lowry-teorian mukainen happo tai Lewis-happo, kuten titaanitetrakloridi, ruteniumkloridi tai koboltti(III)kloridi. Erityisen helposti muodostuvia ja stabiileja ovat sykliset asetaalit, jotka muodostuvat etyleeniglykolista tai 1,3-propaanidiolista.[2][3][4][5]

Asetaalin muodostumisen happokatalysoitu mekanismi alkoholista ja aldehydistä tai ketonista on seuraava: Reaktion ensimmäisessä vaiheessa happo luovuttaa protonin karbonyyliryhmän hapelle, mikä lisää sen elektrofiilisyyttä. Tämän jälkeen nukleofiilinen alkoholi reagoi karbonyyliryhmän hiilen kanssa muodostaen tetraedrimäisen välivaiheen. Välivaihe luovuttaa protonin, jolloin muodostuu hemiasetaali. Seuraavassa vaiheessa happo protonoi hemiasetaalin hydroksyyliryhmän ja hydroksyyliryhmä eliminoituu vetenä. Näin muodostuu oksoniumioni, joka elektrofiilisena reagoi toisen alkoholimolekyylin kanssa. Additiotuote luovuttaa viimeisessä vaiheessa protonin, jolloin muodostuu asetaali.[2][3][4]

Asetaaleja voidaan valmistaa myös aldehydien tai ketonien ja ortoestereiden välisellä reaktiolla. Tämä reaktio on erityisen käyttökelpoinen ketaalien valmistamiseen, koska ketonien ja alkoholien välisten reaktioiden saannot ovat usein heikot.[2]

Asetaalit eivät hydrolysoidu emästen vaikutuksesta, mutta hapot hydrolysoivat ne aldehydeiksi tai ketoneiksi ja alkoholiksi. Mekanismi on käänteinen asetaalin muodostumisreaktiolle. Rengasrakenteiset asetaalit eivät hydrolysoidu yhtä helposti kuin asykliset asetaalit.[2][4]

Lähteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  1. ↑ Acetals IUPAC GoldBook. IUPAC. Viitattu 20.9.2013. (englanniksi)
  2. ↑ a b c d e Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren, Peter Wothers: Organic Chemistry, s. 342–346. Oxford University Press, 2008. ISBN 978-0-19-850346-0 (englanniksi)
  3. ↑ a b c d Michael B. Smith & Jerry March: March's Advanced Organic Chemistry, s. 1270–1272. John Wiley & Sons, 2007. ISBN 978-0-471-72091-1 (englanniksi)
  4. ↑ a b c d Francis A. Carey & Richard J. Sundberg: Advanced Organic Chemistry A: Structure and Mechanisms, s. 640–641. Springer, 2007. ISBN 978-0-387-44897-8 (englanniksi)
  5. ↑ a b Anthony G. Abatjoglou & David J. Miller: Aldehydes, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, New York, 2011. Viitattu 20.9.2013

Aiheesta muualla

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]