Chetali

I chetali sono composti organici ottenuti per reazione di un chetone con un alcool. Assumono particolare importanza nella chimica dei carboidrati e come gruppi protettivi in sintesi organica. Ad esempio, nella sintesi dell'acido L-ascorbico a partire da L-sorbosio si utilizza acetone per produrre un chetale ciclico che permetta una successiva ossidazione dell'atomo di carbonio specifico (quello 1). I chetali, secondo la moderna definizione IUPAC, rappresentano una sottocategoria degli acetali.^[1]

Meccanismo di formazione

La reazione avviene in ambiente acido, con il gruppo chetonico -(CO)- che reagisce col gruppo alcolico -OH:

Il protone si lega all'ossigeno carbonilico protonandolo:

   R'            R'
   |             |
 R-C=O + H⁺  $\rightleftarrows$  R-C=O⁺H

Il chetone protonato è in risonanza con il carbocatione:

  R'         R'
  |          |
R-C=O⁺H  $\leftrightarrow$  R-C⁺-OH

A questo punto il carbocatione subisce un attacco nucleofilo da parte dell'ossigeno dell'alcool, che assume una carica positiva:

  R'                 R'H
  |                  | |
R-C⁺-OH + R"-OH  $\rightleftharpoons$  R-C-O⁺R"
                     |
                     OH

L'ossigeno attira a sé gli elettroni del legame con l'idrogeno, determinandone la rottura e la conseguente liberazione di un protone:

  R'H         R'
  | |         |
R-C-O⁺R"  $\rightleftarrows$  R-C-OR" + H⁺
  |           |
  OH          OH

Il composto ottenuto, formatosi per reazione con una molecola di alcool, costituisce un emichetale^[2] (o semichetale) suscettibile ad altro attacco elettrofilo da parte di un protone:

  R'               R'
  |                |
R-C-OR" + H⁺  $\rightleftarrows$   R-C-OR"
  |                |
  OH               O⁺H
                   H

La molecola formatasi è instabile e tende a eliminare acqua formando un nuovo carbocatione:

  R'         R'
  |          |        
R-C-OR"  $\rightleftarrows$  R-C⁺-OR" + H₂O
  |
  O⁺H
  H

A questo carbocatione, in presenza di eccesso di alcool, si addizionerà una seconda molecola di alcool formando il chetale finale:

  R'                  R'  
  |                   |
R-C⁺-OR" + R"-OH  $\rightleftarrows$  R-C-OR" (chetale protonato)
                      |
                      O⁺R"
                      H
  R'          R' 
  |           | 
R-C-OR"  $\rightleftharpoons$  R-C-OR" + H⁺
  |           |
  O⁺R"        OR"
  H

Note

^ (EN) ketals, definizione IUPAC Gold Book
^ (EN) IUPAC Gold Book, "hemiketals"

Voci correlate

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[1] (EN) ketals, definizione IUPAC Gold Book

[2] (EN) IUPAC Gold Book, "hemiketals"

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