ヘミアセタール

有機化学において、ヘミアセタールは、一般式R ¹ R ² C(OH)OR の官能基であり、R ¹、 R ²は水素原子または有機置換基です。これらは通常、酸性条件下でアルコール(少なくとも 1 つのヒドロキシ基を持つ化合物)のアルデヒド( R−CH=O ) またはケトン( R ₂ C=O ) への求核付加によって生成します。ケトンへのアルコールの付加は、より一般的にはヘミケタールと呼ばれます。ヘミアセタールの一般的な例としては、環状単糖類が挙げられます。ヘミアセタールは、保護基として、またテトラヒドロフランなどの酸素化複素環の合成に使用されます。

命名法

ヘミアセタールのIUPAC定義によれば、R ¹およびR ²基は水素であってもなくてもよい。ヘミケタールでは、これらのR基の両方が水素であってはならない。したがって、ヘミケタールはヘミアセタールのサブクラスと見なされる。^[1]接頭辞のヘミは半分を意味し、カルボニル基に付加された1つのアルコールを指す。これは、アセタールまたはケタールを形成するために必要なアルコールの半分である。^{[2]環状ヘミアセタールは}ラクトールと呼ばれることもある。^[3]

形成

ヘミアセタールはアルコールとアルデヒドまたはケトンの反応で形成される。酸触媒を使用すると、反応はアルコールによるカルボニル基の求核攻撃を介して進行する。^[4]続いてアルコールによるヘミアセタールの求核攻撃によりアセタールが生成される。^{[2]単純なアルデヒドのアルコール溶液は主にヘミアセタールからなる。平衡は動的であり、}加水分解によって簡単に逆転する。平衡は立体効果に敏感である。^[5]

環状ヘミアセタールは、特に5員環や6員環の場合、容易に形成されることが多い。この場合、ヒドロキシ基は同一分子内のカルボニル基と反応し、分子内環化反応を起こす。^[6]

容易に単離できるヘミアセタールとヘミケタールの構造。クロラールとエチルグリオキサレートは電子吸引基の安定化効果を示している。シクロプロパノンのケースは環ひずみの影響を示している。^[7]右側の2つのケースは環閉環の影響を示している。^[5]

自然界におけるヘミアセタール

ヘミアセタールは、自然界ではグルコースなどのアルドースとして、ヘミケタールは自然界ではフルクトースなどのケトースとして一般的に存在します。歪みのない6員環の形成のしやすさとアルデヒドの求電子性が組み合わさって、アセタール型が強く形成されます^[8]。

使用法

ヘミアセタールは、有機合成において、望ましくない反応の発生を防ぐためのカルボニルの保護基として戦略的に使用することができます。 ^[6]カルボニルをヘミアセタール型に変換して反応性を低下させることができます。その後、標的官能基との所望の反応を実行し、その後、加水分解によってヘミアセタールをカルボニルに戻すことができます。

テトラヒドロフランは、高い立体選択性でヘミアセタールへの求核付加反応から合成することができ、さらにリグナンなどのポリマーを形成するために使用することができます。^[9]

ヘミアセタールは、酸触媒によるスピロ環化反応や金属触媒による付加/脱離反応を経てスピロアセタールを生成することもできる。これらの反応は中程度の立体選択性があるが、熱力学的に好ましい異性体が生成されることが多い。^[10] 創薬プログラムでは、スピロアセタール骨格を合成して、スピロアセタール含有分子のライブラリーを生成する。これらのスピロアセタール誘導体は、 CLL白血病などの疾患の治療に使用できる可能性がある。^[11]

直鎖ヘミアセタールエステルを製造する方法の一つは、安定化ヘミアセタールを無水物で縮合させることである。これにより安定したヘミケタール中間体が生成され、その後アセチル化されてヘミアセタールエステルとなる。ヘミアセタールエステルは主に高分子化学において重合開始剤やカルボン酸の保護基として使用される。 ^[12]

参考文献

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[1] IUPAC、化学用語集、第2版（「ゴールドブック」）（1997年）。オンライン修正版：（2006年以降）「ヘミケタール」。doi ：10.1351/goldbook.H02776

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[8] 「10.3: ヘミアセタール、ヘミケタール、および水和物」。Chemistry LibreTexts。2018年8月10日。 2024年11月30日閲覧。

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