Gli acetali e i chetali sono una classe di composti che comprende la sequenza rispettivamente:
Tuttavia, la terminologia IUPAC chetali classe come un sottogruppo di acetali e anzi, tutti di questi composti che R4 è un atomo di idrogeno o un radicale è indicato come l'acetale XXI ° secolo. Gli acetali si ottengono per aggiunta nucleofila di un alcool a un'aldeide in un mezzo acido, seguita dall'eliminazione dell'acqua. I chetali si ottengono con lo stesso tipo di reazione eseguita sui chetoni .
Ecco un esempio che coinvolge etanale ed etanolo:
A parte i piranosi e i furanosi degli zuccheri e altri composti ciclici, gli emiacetali non sono mai isolati.
Il metodo usuale è spostare l'equilibrio
eliminando l'acqua che è uno dei prodotti di reazione. Per questo, viene utilizzato l' apparato di Dean Stark .
Il reattore contiene, in un solvente aprotico apolare ( benzene , toluene ), il derivato carbonilico, l'alcol (o il diolo , il tiolo, ecc.), Un acido solubile in questo solvente ( acido paratoluensolfonico ). L'acqua viene estratta per trascinamento azeotropico attraverso la formazione di una miscela ternaria benzene-alcool-acqua.
I risultati variano a seconda della natura del derivato carbonilico (aldeide o chetone) e della natura dell'alcol (monoalcol, diolo, tiolo, ditiolo, ecc.)
Ecco una tabella riassuntiva:
Questa reazione non avviene con acidi e loro derivati. Non possiamo quindi aspettarci la formazione di ortoesteri R - C (O-R ') 3 da esteri con questo metodo.
La sintesi di chetali e acetali può essere effettuata anche in condizioni completamente anidre mediante reazione del derivato carbonilico con un alcossitrimetilsilano, reazione catalizzata da trimetilsilil trifluorometilsolfonato :
Questo esempio è ugualmente applicabile alla sintesi di chetali o di tio (a) chetali. Si noterà che questa reazione di addizione nucleofila può essere catalizzata solo da acidi, dissociati o meno (catalisi acida generalizzata)
Il vantaggio della formazione di questi acetali e chetali risiede nella loro stabilità rispetto ai nucleofili (basi alcaline, organometalliche, ioni idruro).
Possiamo così proteggere un gruppo carbonile, se dobbiamo far reagire un altro gruppo della molecola in un mezzo basico (generalmente le basi provocano la formazione più o meno completa di un enolato, che vogliamo evitare).
Per esempio :
Può essere eseguito solo in ambiente acido. La velocità di questa reazione dipende dalla natura dell'eteroatomo.
Acetali e chetali, come il diossolano , vengono idrolizzati molto rapidamente a pH = 1 ea temperatura ambiente.
D'altra parte, i tiochetali ( ad esempio ossatiolani e ditiolani ) richiederanno condizioni più dure (temperatura più alta o tempo di reazione più lungo) per essere idrolizzati.
Tuttavia, la presenza nel mezzo di reazione di reagenti elettrofili che si legano allo zolfo e diminuiscono la stabilità del legame carbonio-zolfo faciliterà l'idrolisi. Quindi il catione nitrosile NO + :
Gli ossidanti, che sono essi stessi elettrofili , ossidano gli acetali di zolfo. Pertanto, 3-ossatiolani sono parzialmente ossidati a S-ossi-3-ossatiolani da ossidanti metabolici.
Gli ossatiolani sono i più adatti per consentire la restituzione del derivato carbonilico in mezzo non acquoso. Infatti il trattamento di questi composti con zinco in etanolo permette questa operazione, grazie alla formazione di solfuro di zinco .
Gli acetali e i chetali contenenti zolfo (tioacetali e tiochetali) vengono ridotti in modo interessante dall'idrogeno in presenza del nichel di Raney , questa reazione rende possibile passare semplicemente da un derivato carbonilico ad un alcano :
Molti acetali ( lamivudina , emtricitabina, ecc.) Sono attualmente utilizzati come antiretrovirali . La loro facile idrolisi in un mezzo leggermente acido e la presenza di un eccesso di elettrofili nelle cellule colpite contribuisce sicuramente alla loro efficacia.
Gli acetali sono utilizzati in profumeria sia per le loro qualità olfattive (il verde lilla è il diacetale dell'aldeide fenilacetica), sia per la stabilizzazione, nei confronti dell'ossidazione, di fragili aldeidi . Due poliacetali sono importanti nell'industria: il polyformol lineare che è un tecnopolimero utilizzato per la fabbricazione di parti stampate e il polybutyral che è l'acetale del butanale e dell'alcool polivinilico e che, sotto forma di pellicola, viene utilizzato nella produzione di vetri di sicurezza stratificati come come triplex.