Acetale

Acetale

Acetale (im engeren Sinne) – abgeleitet von Aldehyden – die gemeinsam mit den Ketalen (unten) als Untergruppe, die Gruppe der Acetale (im weiteren Sinne) bilden. Dabei gilt: R1 und R2 sind Organyl-Reste (Alkyl-Reste, Aryl-Reste, Arylalkyl-Reste etc.), jedoch kein Wasserstoffatom. R3 kann ein Organyl-Rest (Alkyl-Rest, Aryl-Rest, Arylalkyl-Rest etc.) oder ein Wasserstoffatom sein.

Allgemeine Struktur von Ketalen, einer Untergruppe der Acetale im weiteren Sinn. Dabei gilt: R1 bis R4 sind Organyl-Reste (Alkyl-Reste, Aryl-Reste, Arylalkyl-Reste etc.), jedoch kein Wasserstoffatom.

Acetale sind chemische Verbindungen, die sich durch zwei Alkoxygruppen oder Aryloxygruppen –OR, die an dasselbe Kohlenstoff-Atom gebunden sind, auszeichnen. Sie sind geminal angeordnete Diether mit der allgemeinen Struktur R'₂C(OR)₂, wobei ein R' ein H-Atom sein darf.^[1]

Ursprünglich wurde zwischen den aus Aldehyden gebildeten Diethern (mit einem H-Atom) und den aus Ketonen gebildeten Diethern, den so genannten Ketalen, unterschieden. Heutzutage werden nach IUPAC Ketale meist als Unterklasse der Acetale betrachtet.^[2]

Bei der Bildung von Acetalen entstehen als Zwischenprodukte die Semi- bzw. Halbacetale (R'₂C(OR)(OH))^[3], welche nur in einigen Fällen isoliert werden können, vor allem aber, wenn ein Ringschluss zur Stabilisierung in relativ entspannten Ringsystemen führt. So liegen viele Monosaccharide als stabile, cyclische Halbacetale (als Lactole) vor.

Synthese

Acetale bilden sich bei der Umsetzung von Aldehyden (Beispiel: Acetaldehyd) und ein- oder zweiwertigen Alkoholen (Beispiel: Glycol) unter Wasserabspaltung. In der Regel wird diese Kondensationsreaktion unter Säurekatalyse durchgeführt:

Acetale als Schutzgruppen

In der Synthesechemie werden Acetale oft als Schutzgruppen für Carbonylgruppen benutzt. Hierbei lässt man ein Diol, einen Dialkohol mit zwei Hydroxygruppen (OH-Gruppen), meist 1,2-Ethandiol, mit der zu schützenden Carbonylgruppe in Gegenwart katalytischer Mengen Säure reagieren, so dass mit guter Ausbeute ein cyclisches Acetal entsteht, welches von Basen, metallorganischen Reagenzien und gängigen Reduktionsmitteln nicht angegriffen wird. Acetale sind in diesem Sinn maskierte Carbonylgruppen. Umgekehrt können auch Diole als Acetale geschützt werden. Hier wird häufig Aceton als Carbonylkomponente verwendet, da so kein stereogenes Zentrum am Acetalkohlenstoff erzeugt wird. Die Produkte dieser Reaktion werden Acetonide genannt.^[4]

Die Fehling-Probe, die zum Nachweis einer Aldehydgruppe (–CHO) in Aldehyden und reduzierenden Zuckern verwendet wird, verläuft folglich auch bei jenen Stoffen mit einer halbacetalischen OH-Gruppe positiv.

Verwandte Verbindungen

N,O-Acetale

Wenn die Carbonylgruppe eines Aldehyds oder eines Ketons mit einem 1,2-Aminoalkohol unter Wasserabspaltung umgesetzt wird, entsteht ein N,O-Acetal.

Thioacetale

Acetale können auch mit Thiolen gebildet werden, diese nennt man Thioacetale (genauer: Dithioacetale, da beide Sauerstoffatome des Acetals durch Schwefelatome ersetzt werden). Sie unterscheiden sich in der Reaktivität von den Acetalen, was synthetischen Nutzen haben kann (Corey-Seebach-Reaktion). Setzt man einen Aldehyd oder ein Keton unter Säurekatalyse jedoch mit einem Alkohol des Typs HO–CH₂–CH₂–SH um, so erhält man unter Wasserabspaltung ein Monothioacetal.

N,S-Acetale

Wenn die Carbonylgruppe eines Aldehyds oder eines Ketons mit einem 1,2-Aminothiol unter Wasserabspaltung umgesetzt wird, entsteht ein N,S-Acetal. Thiazolidine und 3-Thiazoline sind Beispiele für heterocyclische N,S-Acetale.

Siehe auch

Verbindungen, in denen drei Alkoxygruppen oder Aryloxygruppen –OR an dasselbe Kohlenstoff-Atom gebunden sind, werden Orthoester genannt und zählen nicht zu den Acetalen.

Einzelnachweise

1. ↑ Eintrag: acetals. In: IUPAC Compendium of Chemical Terminology (the “Gold Book”). doi:10.1351/goldbook.A00062.
2. ↑ Eintrag: ketals. In: IUPAC Compendium of Chemical Terminology (the “Gold Book”). doi:10.1351/goldbook.K03376.
3. ↑ Brockhaus ABC Chemie, VEB F. A. Brockhaus Verlag Leipzig 1965, S. 144.
4. ↑ Eintrag: acetonides. In: IUPAC Compendium of Chemical Terminology (the “Gold Book”). doi:10.1351/goldbook.A00064.