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12.12 : アルデヒドおよびケトンとアルコール: ヘミアセタールの形成

水と同様に、アルコールはアルデヒドやケトンのカルボニル炭素に付加することができます。 カルボニル化合物にアルコール 1 分子を付加すると、ヘミアセタールまたはハーフアセタールが形成されます。 以下に示すように、ヘミアセタールでは、炭素は OH および OR 基に直接結合しています。

Figure1

アルコールは求核剤として弱いため、中性条件下ではヘミアセタールの形成が非常に遅くなります。 反応速度は、塩基性または酸性の反応媒体を使用すると向上します。

硫酸や p-トルエンスルホン酸などの酸触媒は、プロトンを供与することによってアルコールと相互作用します。 これにより、活性種として作用するプロトン化アルコールが生成され、続いてカルボニル酸素がプロトン化され、カルボニル炭素が強力な求電子性になります。 そして、アルコール分子がこのカルボニル炭素を攻撃し、オキソニウムカチオンを形成します。 オキソニウムカチオンからプロトンが失われると、ヘミアセタールが形成されます。

Figure2

一方、塩基の存在下では、アルコールは脱プロトン化反応を起こし、負に帯電したアルコキシドアニオンを形成します。 この高度に塩基性のアニオンはカルボニル炭素を攻撃します。 中間体は別のアルコール分子からプロトンを引き抜いてヘミアセタールを形成します。

環状ヘミアセタールは、ヒドロキシル基とカルボニル基が同じ分子上に存在する場合に形成されます。 天然に存在する単純な炭水化物は、一般に環状ヘミアセタールの形で存在します。 たとえば、D-グルコースのαおよびβアノマー型はヘミアセタール型です。

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