أسيتال

في الكيمياء العضوية ، الأسيتال هو مجموعة وظيفية ذات بنية R₂C (OR') _{₂ . يمكن أن} تكون مجموعات R أجزاءً عضوية ( ذرة كربون مرتبطة بها ذرات أخرى) أو هيدروجين ، بينما يجب أن تكون مجموعات R' أجزاءً عضوية، وليست هيدروجين. قد تكون مجموعتا R' متكافئتين (أسيتال متماثل) أو غير متكافئتين (أسيتال مختلط). يتكون الأسيتال من جزيئين من الكحول وألدهيد أو كيتون ، ويمكن تحويله إليهما، لكن للأسيتالات استقرار كيميائي وتفاعلية مختلفين بشكل كبير مقارنةً بمركبات الكربونيل المماثلة . ترتبط ذرة الكربون المركزية بأربع روابط، ولذلك فهي مشبعة ولها شكل رباعي الأوجه .

يُستخدم مصطلح "كيتال" أحيانًا للإشارة إلى البنى المرتبطة بالكيتونات (حيث تكون مجموعتا R عبارة عن أجزاء عضوية وليست ذرات هيدروجين) بدلاً من الألدهيدات ، وقد استُخدم مصطلح "أسيتال" تاريخيًا تحديدًا للحالات المرتبطة بالألدهيدات (التي تحتوي على ذرة هيدروجين واحدة على الأقل بدلًا من R على ذرة الكربون المركزية). ^{[ 1 ]} في البداية، رفض الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) استخدام كلمة "كيتال" نهائيًا، ولكنه تراجع عن قراره لاحقًا. ومع ذلك، وخلافًا للاستخدام التاريخي، تُعد الكيتالات الآن مجموعة فرعية من الأسيتالات، وهو مصطلح يشمل الآن البنى المشتقة من الألدهيدات والكيتونات على حد سواء.

إذا كانت إحدى مجموعات R تحتوي على ذرة أكسجين كذرة أولى (أي، يوجد أكثر من ذرتي أكسجين مرتبطتين برابطة أحادية بذرة الكربون المركزية)، فإن المجموعة الوظيفية تكون إسترًا أورثو . وعلى عكس متغيرات R، فإن كلتا مجموعتي R' تكونان جزيئيتين عضويتين. إذا كانت إحدى مجموعتي R' هيدروجينًا، فإن المجموعة الوظيفية تكون هيمي أسيتالًا ، بينما إذا كانت كلتاهما هيدروجينًا، فإن المجموعة الوظيفية تكون هيدرات كيتون أو هيدرات ألدهيد.

يتشكل الأسيتال عندما تتأين مجموعة الهيدروكسيل في الهيمي أسيتال وتفقد على شكل ماء. ثم يهاجم جزيء كحول الكاتيون الناتج بسرعة . ويؤدي فقدان البروتون من الكحول المرتبط إلى تكوين الأسيتال.

تحويل الألدهيد إلى أسيتال

تحويل الكيتون إلى كيتال

تُعدّ الأسيتالات أكثر استقرارًا من الهيمياستالات، لكن تكوينها يُمثّل توازنًا عكسيًا كما هو الحال مع الإسترات . أثناء تفاعل تكوين الأسيتال، يجب إزالة الماء من مزيج التفاعل، على سبيل المثال، باستخدام جهاز دين-ستارك ، خشية أن يُحلّل الماء الناتج عائدًا إلى الهيمياستال. يُقلّل تكوين الأسيتالات من العدد الإجمالي للجزيئات الموجودة (كربونيل + 2 كحول → أسيتال + ماء)، ولذلك فهو غير مُفضّل عمومًا من حيث الإنتروبيا . إحدى الحالات التي لا يكون فيها التفاعل غير مُفضّل من الناحية الإنتروبية هي استخدام جزيء ديول واحد بدلًا من جزيئين منفصلين من الكحول (كربونيل + ديول → أسيتال + ماء).

الأسيتلة والكيتلة هما تفاعلان عضويان يتضمنان تكوين أسيتال (أو كيتال) من الألدهيدات والكيتونات، على التوالي. يتم تحفيز هذه التفاعلات بواسطة الأحماض ، وتؤدي إلى إزالة الماء. ولأن كل خطوة غالبًا ما تكون حالة توازن سريعة، يجب أن يكون التفاعل مدفوعًا بإزالة الماء. تشمل طرق إزالة الماء التقطير الأيزوتروبي واحتجاز الماء باستخدام مواد مجففة مثل أكسيد الألومنيوم والمناخل الجزيئية . الخطوات المفترضة: بروتنة أكسجين الكربونيل، إضافة الكحول إلى الكربونيل المبرتن، تحلل البروتون للهيمي أسيتال أو الهيمي كيتال الناتج، وإضافة الكحول الثاني. يتم توضيح هذه الخطوات باستخدام الألدهيد RCH=O والكحول R'OH.

RCH=O + H ⁺ ⇌ RCH=OH ⁺

RCH=OH ⁺ + R'OH ⇌ RCH(OH)(OR') + H ⁺

RCH(OH)(OR') + H ⁺ ⇌ RC ⁺ H(OR') + H ₂ O

RC ⁺ H(OR') + R'OH ⇌ RCH(OR') ₂ + H ⁺

هناك طريقة أخرى لتجنب التكلفة الإنتروبية، وهي إجراء التخليق عن طريق تبادل الأسيتال ( تحويل الأسيتال )، باستخدام كاشف من نوع الأسيتال موجود مسبقًا كمتبرع بمجموعة OR' بدلًا من إضافة الكحولات مباشرةً. أحد أنواع الكواشف المستخدمة في هذه الطريقة هو الأورثوإستر. في هذه الحالة، يتحلل الماء الناتج مع منتج الأسيتال عند تحلله لجزيئات الأورثوإستر المتبقية، كما ينتج عن هذا التفاعل الجانبي المزيد من الكحول لاستخدامه في التفاعل الرئيسي.

يُستخدم مصطلح X , Y- أسيتال ، بمعنى أعم، للإشارة إلى أي مجموعة وظيفية تتكون من ذرة كربون تحمل ذرتين غير متجانستين X و Y. على سبيل المثال، يشير N , O- أسيتال إلى مركبات من النوع R1R2C ^{( OR} )(NR'2 ) (حيث R,R _' ≠ H)، والمعروفة أيضًا باسم إيثر نصف أمينال أو أمينال ، أو أمينوأسيتال.

يشير S , S -acetal إلى مركبات من النوع R ¹ R ² C(SR)(SR') (R,R' ≠ H)، والمعروفة أيضًا باسم ثيوأسيتال وثيوكيتال .

• نصف حيوان
• أورثوفورمات