헤미아세탈

헤미아세탈의 골격구조식

헤미케탈

헤미아세탈(영어: hemiacetal) 혹은 헤미케탈(영어: hemiketal)은 알데하이드 또는 케톤 화합물에서 유도된 화합물의 군이다. 헤미(hèmi)는 그리스어로 반(half)를 뜻한다. 카보닐기에 알코올이 첨가되는 반응에서 생성된다.

하이드록실기가 알콕시기로 2차 치환될 경우, 아세탈 혹은 케탈이 된다.

형성 과정

헤미아세탈의 화학식은 보통 R¹R²C(OH)OR,^[1]이다. R¹와 R²는 보통 수소며, 산소와 결합한 R은 수소가 아닌 경우가 많다.

IUPAC의 정의에 의하면, 헤미아세탈의 R¹와 R²는 수소일 수도 있고 아닐 수도 있지만 헤미케탈은 R군 중 수소를 포함하지 않는다. 이러한 이유로 헤미케탈은 헤미아세탈의 범위에 속하는 것으로 간주한다.^[2]

헤미아세탈의 형성과정
헤미케탈의 형성과정

고리형 헤미아세탈과 고리형 헤미케탈

좌측은 리보스의 락톨이며 고리형 헤미아세탈 형태를 띄고 있다. 우측은 과당의 락톨이며 고리형 헤미케탈 형태를 띄고 있다.

헤미아세탈과 헤미케탈은 일반적으로는 불안정한 화합물이다. 그러나 일부 경우에는 안정한 고리형 헤미아세탈과 고리형 헤미케탈을 형성하는데, 이를 락톨이라 한다.^[3]

또,고리형은 5개나 6개의 탄소원자로 이루어진 헤미아세탈일 때 잘 만들어진다. 이 경우, 고리분자 내의 히드록시기가 카보닐기와 반응하게 된다.

글루코스와 많은 종류의 다른 알도스들은 고리형 헤미아세탈의 형태로 존재한다. 반면 과당 및 과당과 유사한 케토스류는 고리형 헤미케탈 형태로 존재한다.

합성

헤미아세탈은 다음과 같은 유기합성법을 이용하여 만들어진다.

• 알데히드의 카보닐기에 알코올을 친핵성 첨가 반응 시킨다.
• 안정된 공명형태의 헤미아세탈의 양성자에 알코올을 친핵성 첨가 반응 시킨다.
• 아세탈을 부분 가수분해한다.

반응

헤미아세탈과 헤미케탈은 알데히드와 케톤, 알코올의 반응으로 아세탈 혹은 케탈이 형성되는 중간에 만들어지는 것으로 여겨진다.

-C=O + 2 ROH ⇌ -C(OH)(OR) + ROH ⇌ -C(OR)₂ + H₂O

헤미아세탈은 산성 상태에서 알코올과 반응하여 아세탈을 만들 수도 있고, 알데히드와 알코올로 분해할 수도 있다.

• 헤미아세탈 + 과잉 알코올 + 산 (촉매) ↔ 아세탈+ 물

알데히드는 R-CH(OH)₂를 수화시켜 평형상태일 때 물에 낮은 농도로 용해된다. 이와 비슷하게 과잉의 알코올에서는 용액안에 알데히드와 헤미아세탈, 아세탈이 모두 용해되어 있다.

헤미아세탈은 알코올의 히드록시기가 탄소의 C=O 결합에 더해져 만들어지며 아세탈은 산의 촉매반응에 의해 치환된 결과물이다. 산이 첨가되면 히드록시기의 수용량이 많아지고 알콕시기(-OR)로의 치환이 가능해진다. 헤미아세탈이 아세탈로 전환되는 과정은 S_N1 반응을 따른다.

같이 보기

• 디하이드로아스코르브산

각주

1. IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). 온라인 수정 버전: (2006–) "hemiacetals". doi 10.1351/goldbook.H02774
2. IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). 온라인 수정 버전: (2006–) "hemiketals". doi 10.1351/goldbook.H02776
3. IUPAC Gold Book lactols