Acetal

Non confundir con Acetil.

En química, os acetais e os cetais son moléculas con dous grupos alcoxi (-OR) unidos a un mesmo átomo de carbono. Na definición actual da IUPAC o termo acetal é máis amplo e abrangue tamén aos cetais, de modo que estes últimos serían unha subclase dentro dos acetais. Nos cetais o átomo de carbono funcional está unido necesariamente a dous átomos de carbono, entanto que nos acetais ese átomo está unido polo menos a un hidróxeno.

Estrutura xeral dun acetal.

No cetal un grupo R está substituíndo ao H que teñen os acetais.

A formación dun acetal ten lugar cando o grupo hidroxilo dun hemiacetal é protonado e pérdese en forma dunha molécula de auga. O ión (carbocatión) que se produce é rapidisimamente atacado por unha molécula de alcohol, e orixínase o acetal.

A maioría dos enlaces glicosídicos dos carbohidratos e compostos como os glicósidos son enlaces acetal.

Nomenclatura IUPAC

A IUPAC admite dous tipos de nomenclatura para os acetais e cetais. Unha, baseada na construción sistemática de nomes, utilizando prefixos: alcoxi, hidroxi etc. A outra, máis común, consiste na construción do nome do aduto utilzando o nome do composto carbonílico orixinal e os nomes dos radicais que conforman o sistema acetálico. Por exemplo: o aduto cetálico da reacción de acetona con etanol en condicións axeitadas pode chamarse cetal dietílico da acetona.

Propiedades químicas

Os acetais e cetais son moi inertes á acción das bases ou de reactivos nucleófilos. Son tamén resistentes aos ácidos en ausencia de nucleófilos moderadamente fortes. Polo contrario, reaccionan con nucleófilos en presenza de cantidades catalíticas de ácidos minerais, producindo a rotura do enlace acetálico. Por exemplo, o cetal dietílico da acetona, disolvido en auga (nucleófilo) e en cantidades pequenas de ácido clorhídrico (HCl), disóciase en acetona e etanol.

Preparación

Os acetais e cetais prepáranse a partir da cetona ou aldehido correspondente e un alcohol, en presenza de ácido mineral. A reacción está en equilibrio, así que se utilizan condicións que favorezan a formación do produto acetálico, por exemplo, facendo uso da lei de acción de masas. Esta reacción ten lugar en dúas fases, levadas a cabo no mesmo reactor. Na primeira, o composto carbonílico reacciona cunha cantidade equivalente de alcohol, para formar un hemiacetal (ou hemicetal, segundo sexa aldehido ou cetona). O hemiacetal protónase posteriormente para formar o acetal. Nos compostos orgánicos máis sinxelos, o equilibrio cetona + alcohol e hemicetal + auga adoita estar desprazado cara á esquerda. Porén, en compostos máis complexos (carbohidratos), onde outros factores poden estabilizar o hemiacetal (por exemplo, a formación dun anel de 4 ou 5 membros), predomina o hemiacetal. A glicosa en solución acuosa está principalmente en forma cíclica hemiacetálica. A formación de acetais reduce o número total de moléculas presentes e, en consecuencia, non é favorable en termos de entropía. Unha forma de mellorar isto é co uso dun ortoéster como fonte de alcohol. Os aldehidos e cetonas poden sufrir un proceso denominado intercambio acetálico cos ortoésteres para producir acetais. A auga producida xunto co produto acetálico é utilizada en hidrolizar o ortoéster e producir máis alcohol para ser usado na reacción. O mecanismo de formación de acetais catalízase con medio ácido.

Aplicacións

O acetal dietílico do acetaldehido é un composto utilizado como saborizante nos destilados alcohólicos. A transformación dun aldehido, cetona ou alcohol en acetal, denominada acetalización, constitúe un método para introducir un grupo protector de ditos grupos funcionais aos reactivos básicos.

Os acetais tamén son utilizados para preparar polímeros plásticos. Os plásticos baseados en acetais teñen as seguintes vantaxes: son resistentes quimicamente, a súa absorción de auga é moi baixa, e son resistentes á hidrólise por bases. Tamén teñen algunhas desvantaxes, como son: pouca resistencia ao impacto, baixo punto de fusión, e maior rixidez cós nailons.