В органической химии алкильная группа – это алкан, в котором отсутствует один водород . [1] Термин «алкил» намеренно неспецифичен и включает множество возможных замен. Ациклический алкил имеет общую формулу −C n H 2 n +1 . Циклоалкильная группа получается из циклоалкана путем удаления атома водорода из кольца и имеет общую формулу -C n H 2 n -1 . [2] Обычно алкил является частью более крупной молекулы. В структурных формулах символ R используется для обозначения общей (неуточненной) алкильной группы. Наименьшая алкильная группа – метил , имеющая формулу –CH 3 . [3]
Алкилирование — это добавление алкильных групп к молекулам, часто с помощью алкилирующих агентов, таких как алкилгалогениды .
Алкилирующие противоопухолевые агенты представляют собой класс соединений, которые используются для лечения рака. В таком случае термин алкил используется свободно. Например, азотистые иприты являются хорошо известными алкилирующими агентами, но они не являются простыми углеводородами.
В химии алкил — это группа, заместитель, присоединенный к другим фрагментам молекулы. Например, алкиллитиевые реагенты имеют эмпирическую формулу Li(алкил), где алкил = метил, этил и т. д. Диалкиловый эфир представляет собой простой эфир с двумя алкильными группами, например, диэтиловый эфир O(CH 2 CH 3 ) 2 .
В медицинской химии введение алкильных цепей в некоторые химические соединения повышает их липофильность . Эта стратегия использовалась для повышения противомикробной активности флаванонов и халконов . [4]
Обычно алкильные группы присоединяются к другим атомам или группам атомов. Свободные алкилы встречаются в виде нейтральных радикалов, анионов или катионов. Катионы называются карбокатионами . Анионы называются карбанионами . Нейтральные алкильные свободные радикалы не имеют специального названия. Такие виды обычно встречаются лишь как временные промежуточные виды. Однако получены стойкие алкильные радикалы с периодом полураспада «от секунд до лет». [5] Обычно алкил-катионы генерируются с использованием суперкислот , а алкил-анионы наблюдаются в присутствии сильных оснований. Алкильные радикалы могут образовываться фотохимической реакцией или гомолитическим расщеплением . [6] Алкилы обычно наблюдаются в масс-спектрометрии органических соединений . Простые алкилы (особенно метил ) наблюдаются и в межзвездном пространстве .
Алкильные группы образуют гомологический ряд . Простейшие серии имеют общую формулу −C n H 2 n +1 . Алкилы включают метил , ( -CH 3 ), этил ( -C 2 H 5 ), пропил ( -C 3 H 7 ), бутил ( -C 4 H 9 ), пентил ( -C 5 H 11 ) и так далее. Алкильные группы, содержащие одно кольцо, имеют формулу -C n H 2 n -1 , например циклопропил и циклогексил. Формулы алкильных радикалов такие же, как и у алкильных групп, за исключением того, что свободная валентность « - » заменена точкой «•» и добавлением слова «радикал» к названию алкильной группы (например, метиловый радикал •CH 3 ).
Соглашение об именах взято из номенклатуры IUPAC :
Префиксы, взятые из номенклатуры ИЮПАК, используются для обозначения разветвленных цепных структур по группам заместителей , например 3-метилпентан :
Структура 3-метилпентана рассматривается как состоящая из двух частей. Во-первых, пять атомов составляют самую длинную прямую цепочку углеродных центров. Исходное пятиуглеродное соединение называется пентаном (выделено синим цветом). Метильный «заместитель» или «группа» выделен красным. По обычным правилам номенклатуры алкильные группы включаются в название молекулы перед корнем, как в метилпентане . Однако это название неоднозначно, поскольку метильная ветвь может находиться у разных атомов углерода. Таким образом, во избежание двусмысленности название — 3-метилпентан: 3- связано с тем, что метил присоединен к третьему из пяти атомов углерода.
Если к цепи присоединено более одной алкильной группы, то к алкильным группам используются префиксы для обозначения кратных групп (т. е. ди, три, тетра и т. д.).
Это соединение известно как 2,3,3-триметилпентан . Здесь три идентичные алкильные группы присоединены к атомам углерода 2, 3 и 3. Цифры включены в название, чтобы избежать двусмысленности относительно положения групп, а «три» указывает на то, что существуют три идентичные метильные группы. Если бы одна из метильных групп, присоединенных к третьему атому углерода, была этильной группой, то название было бы 3-этил-2,3-диметилпентан. Если существуют разные алкильные группы, они перечислены в алфавитном порядке.
Кроме того, каждое положение алкильной цепи можно описать по тому, сколько других атомов углерода к нему присоединено. Термины «первичный» , «вторичный », «третичный » и «четвертичный» относятся к углероду, присоединенному к одному, двум, трем или четырем другим атомам углерода соответственно.
Первым названным алкильным радикалом был этил, названный так Либихом в 1833 году от немецкого слова «Äther» (которое, в свою очередь, произошло от греческого слова « aither », означающего «воздух», для вещества, теперь известного как диэтиловый эфир ) и греческое слово ύλη ( гиле ), означающее «материя». [7] За этим последовали метил ( Дюма и Пелиго в 1834 году, что означает «дух дерева» [8] ) и амил ( Огюст Каур в 1840 году [9] ). Слово алкил было введено Йоханнесом Вислиценом примерно в 1882 году или ранее на основе немецкого слова «Alkoholradikale» и распространенного тогда суффикса -yl. [10] [11]
Этильные радикалы (названы Либихом в 1833 году от греческого и немецкого слова «эфир» плюс греческое «хиле»).
Метильный радикал... названный Дюма и Пелиго от греческих корней в 1834 году: метил = метил + гил («дух» + «дерево»).
Амильные радикалы («амилен» были придуманы Огюстом Кауром в 1840 году для обозначения вещества, получаемого из картофельного крахмала после ферментации и дистилляции.
«Алкил» был без помпы придуман Йоханнесом Вислиценусом, профессором Вюрцбурга; раннее использование (возможно, не первое) содержится в его статье 1882 года [22, 244]. Слово произошло от первых трех букв слова «Alkoholradicale» в сочетании с суффиксом -ил; это был (и есть) общий термин для любого из тех радикалов, которые носят «первые имена» метил, этил, пропил, бутил, амил и т. д.