醛和酮:羰基加成

半缩醛

/ hem-ee-ASS-uh-tal /

把水合物里的水换成醇,就得到半缩醛(hemiacetal)。它是同一个碳上既带 -OH 又带 -OR(一个类似醚的氧),由一分子醇跨过醛或酮的 C=O 加成而来。前缀“hemi-”意为一半,因为它走到了通往完全保护的缩醛的半途。

机理又一次是亲核加成:醇(R'-O-H)的氧进攻羰基碳,羰基电子移到氧上,质子转移后留下 R-CH(OH)(OR'),即一个碳带着一个新的醚氧和一个羟基。和水合一样,这是可逆平衡,对大多数开链醛而言偏向羰基一侧,所以简单的半缩醛常常难以分离。酸或碱催化只加快速度,并不改变平衡所在的位置。

半缩醛远不止是一种新奇之物,因为有一个绝妙的例子:糖。一个葡萄糖分子在同一条链上既有醛基又有数个羟基,于是它能通过分子内半缩醛成环,让自己的某个 -OH 加到自己的 C=O 上。这个环状半缩醛是葡萄糖在溶液中的主要形式,也是糖类有“异头”碳的原因。所以这个不起眼的官能团正处于碳水化合物化学的核心。

葡萄糖在水中大部分时间以六元环存在,这是其 C5 羟基加到 C1 醛基上形成的环状半缩醛,C1 由此成为异头碳。

半缩醛:同一个碳上带 -OH 和 -OR;其分子内形式造就了糖环。

严格来说,由酮生成的应叫半缩酮(hemiketal),但现代 IUPAC 用法常把两者都称为半缩醛。关键在于同一个碳上的标志性组合:一个 OH 加一个 OR。

又称
hemiketal半缩酮