Acetale

Acetale

Datei:Acetal V1.svg 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 bis R3 sind Organyl-Reste (Alkyl-Reste, Aryl-Reste, Arylalkyl-Reste etc.), jedoch – mit Ausnahme von R1 – kein Wasserstoffatom.– Bei den meisten Acetalen ist R2 = R3. Acetale mit R2 ≠ R3 werden gemischte Acetale genannt.<ref name="Kühl">Olaf Kühl: Organische Chemie. Wiley-VCH, Weinheim 2012, ISBN 978-3-527-33199-4, S. 221.</ref>

Datei:Ketal V1.svg 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 mit zwei Alkoxy- oder Aryloxygruppen (–OR) am selben Kohlenstoff-Atom. Damit zählen sie zu den geminalen Diethern. Die Bezeichnung für diese Stoffgruppe geht auf Acetaldehyddiethylacetal zurück, das anfangs einfach Acetal genannt wurde.

Acetale leiten sich formal von Aldehyden bzw. Ketonen ab, wobei ursprünglich zwischen den aus Aldehyden gebildeten Diethern (mit einem H-Atom) und den aus Ketonen gebildeten Diethern (Ketalen) unterschieden wurde. Heutzutage werden nach IUPAC Ketale meist als Unterklasse der Acetale betrachtet.<ref>Eintrag zu acetals. In: IUPAC (Hrsg.): Compendium of Chemical Terminology. The “Gold Book”. doi:10.1351/goldbook.A00062.</ref><ref>Eintrag zu ketals. In: IUPAC (Hrsg.): Compendium of Chemical Terminology. The “Gold Book”. doi:10.1351/goldbook.K03376.</ref>

Bei der Bildung von Acetalen entstehen als Zwischenprodukte die Semi- bzw. Halbacetale, die in Anwesenheit von Säuren weiter zu Acetalen reagieren.<ref name="Schmidt">Bernd Schmidt: Grundlagen der Organischen Chemie. 5., überarbeitete und aktualisierte Auflage. De Gruyter, Berlin 2015, ISBN 978-3-11-033105-9, S. 479–481. </ref>

Synthese

Acetale bilden sich bei Umsetzung von Aldehyden oder Ketonen mit Alkoholen. Die Reaktion erfolgt in der Regel säurekatalysiert unter Abspaltung von Wasser. Als Zwischenstufe entstehen Halbacetale, wie die folgende beispielhafte Reaktion von Acetaldehyd und Methanol zeigt:<ref name="Schmidt" />

Acetal-Synthese

Bei Verwendung von zweiwertigen Alkoholen (Diolen) läuft der zweite Schritt dieser Reaktion intramolekular ab und es entstehen cyclische Acetale. Die Zugabe einer verdünnten Säure führt zur Hydrolyse der Acetale, so dass das Gleichgewicht der obigen Reaktion nach links verschoben wird.

Acetale als Schutzgruppen

Datei:Acetal (Schutzgruppe).svg

Verwendung eines cyclischen Acetals als Schutzgruppe für eine Aldehydfunktion.

In der Synthesechemie werden insbesondere cyclische Acetale oft als Schutzgruppen für Carbonylgruppen benutzt. Dabei wird die hohe Beständigkeit der Acetale gegenüber Basen, Reduktions- und Oxidationsmitteln ausgenutzt, um die Carbonylgruppe beispielsweise vor Oxidation zu schützen. Nach Durchführung der gewünschten Reaktion im alkalischen Milieu kann durch Ansäuerung die Abspaltung des Diols und damit die Rückbildung der Carbonylverbindung erreicht werden.<ref>Paula Y. Bruice: Organische Chemie: Studieren kompakt. 5., aktualisierte Auflage. Pearson Studium, München 2011, ISBN 978-3-86894-102-9, S. 746–747. </ref> 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.<ref>Eintrag zu acetonides. In: IUPAC (Hrsg.): Compendium of Chemical Terminology. The “Gold Book”. doi:10.1351/goldbook.A00064.</ref>

Beispiele

• Benzyliden-Acetal: Wird in der Zucker-Chemie als Schutzgruppe verwendet.<ref>David Crich: Mechanism of a chemical glycosylation reaction. In: Accounts of Chemical Research. Band 43, Nr. 8, 17. August 2010, S. 1144–1153, doi:10.1021/ar100035r, PMID 20496888. </ref>
• Dimethoxymethan: Entzündliche Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt (42 °C).<ref>International Chemical Safety Card (ICSC) für Vorlage:Linktext-Check bei der International Labour Organization (ILO)Vorlage:Abrufdatum</ref> Gutes Lösungsmittel. Anwendung bei der Herstellung von Parfum, Harzen und Klebstoffen. Erhöht die Klopffestigkeit von Benzin.
• 1,3-Dioxolan = 1,3-Dioxacyclopentan: Verwendung als Lösungsmittel und bei der Herstellung von Polyacetalen.<ref>1,3-Dioxolane. In: PubChem. National Library of Medicine, 6. Mai 2022, abgerufen am 8. Mai 2022 (). </ref>
• Metaldehyd = 2,4,6,8-Tetramethyl-1,3,5,7-tetroxocan: Pestizid gegen Schnecken.<ref>John H. Armstrong: Frequently Asked Questions about Metaldehyde For Controlling Snails and Slugs. Florida Department of Agriculture & Consumer Services, 8. Januar 2016, abgerufen am 8. Mai 2022 (). </ref>

Verwandte Verbindungen

O,N-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.

S,N-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

Datei:Commons-logo.svg

Commons: Acetale – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

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

Einzelnachweise

<references />