Gli emiacetali e gli emichetali sono composti organici derivanti rispettivamente dalla reazione di un alcol con un'aldeide o un chetone.
Le aldeidi aventi formula generale RCHO sono caratterizzate dalla presenza di un gruppo funzionale caratteristico detto carbonilico > C=O in cui il carbonio è ibridato sp2.
A causa dell'elevata differenza di elettronegatività tra carbonio e ossigeno il legame è polare con una parziale carica positiva localizzata sul carbonio e una parziale carica negativa localizzata sull'ossigeno e il gruppo carbonilico è stabilizzato dalle seguenti strutture di risonanza di cui una a separazione di carica:
Il gruppo carbonilico può agire sia da nucleofilo che da elettrofilo e in particolare il carbonio agisce da elettrofilo mentre l'ossigeno agisce da nucleofilo.
Reazioni
Tra le molteplici reazioni dei composti in cui è presente il gruppo carbonilico vi è quella tra aldeidi e alcoli in ambiente acido che avviene con un meccanismo analogo all'addizione di acqua.
La reazione tra un'aldeide e un alcol che porta alla formazione di emiacetali e acetali deve avvenire in ambiente acido a causa della debole nucleofilicità degli alcoli.
Inoltre, poiché le reazioni sono reversibili deve essere allontanata l'acqua che si forma nel corso della reazione.
Meccanismo
In ambiente acido uno dei due doppietti elettronici solitari presenti sull'ossigeno del gruppo carbonilico attacca lo ione H3O+ . Si ha quindi la formazione di un legame ossigeno-idrogeno
in cui l'ossigeno ha una carica positiva.
Nello stadio successivo avviene l'attacco nucleofilo dell'alcol al carbonio carbonilico con formazione di un intermedio che, una volta deprotonato, porta alla formazione dell'emiacetale
in cui il carbonio è legato ad un gruppo –OH e a un gruppo –OR.
Nella fase successiva il gruppo alcolico viene protonato e successivamente viene allontanata una molecola di acqua con conseguente formazione di un doppio legame carbonio ossigeno
Il successivo attacco dell'alcol porta a un intermedio di reazione. In esso l'ossigeno, legato a un idrogeno e a un gruppo R, oltre che al carbonio, ha la carica positiva.
L'attacco dell'acqua all'idrogeno porta al suo allontanamento e alla formazione dell'acetale
L'importanza degli acetali nell'ambito delle sintesi organiche risiede principalmente nella loro stabilità e la mancanza di reattività in ambienti da neutri a fortemente basici.
Finché non sono trattati con acidi, infatti, gli acetali hanno la scarsa reattività tipica degli eteri. Gli acetali sono pertanto ottimi gruppi protettori per la protezione del carbonile nelle sintesi multi-step e consentono di lavorare sugli altri gruppi funzionali presenti nella molecola. Alla fine della reazione l'idrolisi dell'acetale in ambiente acido consente di liberare il gruppo protetto.
