醛和酮:羰基加成
半縮醛
/ hem-ee-ASS-uh-tal /
把水合物裡的水換成醇,就得到半縮醛(hemiacetal)。它是同一個碳上既帶 -OH 又帶 -OR(一個類似醚的氧),由一分子醇跨過醛或酮的 C=O 加成而來。前綴「hemi-」意為一半,因為它走到了通往完全保護的縮醛的半途。
機理又一次是親核加成:醇(R'-O-H)的氧進攻羰基碳,羰基電子移到氧上,質子轉移後留下 R-CH(OH)(OR'),即一個碳帶著一個新的醚氧和一個羥基。和水合一樣,這是可逆平衡,對大多數開鏈醛而言偏向羰基一側,所以簡單的半縮醛常常難以分離。酸或鹼催化只加快速度,並不改變平衡所在的位置。
半縮醛遠不止是一種新奇之物,因為有一個絕妙的例子:糖。一個葡萄糖分子在同一條鏈上既有醛基又有數個羥基,於是它能通過分子內半縮醛成環,讓自己的某個 -OH 加到自己的 C=O 上。這個環狀半縮醛是葡萄糖在溶液中的主要形式,也是糖類有「異頭」碳的原因。所以這個不起眼的官能團正處於碳水化合物化學的核心。
葡萄糖在水中大部分時間以六元環存在,這是其 C5 羥基加到 C1 醛基上形成的環狀半縮醛,C1 由此成為異頭碳。
半縮醛:同一個碳上帶 -OH 和 -OR;其分子內形式造就了糖環。
嚴格來說,由酮生成的應叫半縮酮(hemiketal),但現代 IUPAC 用法常把兩者都稱為半縮醛。關鍵在於同一個碳上的標誌性組合:一個 OH 加一個 OR。
又稱
另見