В органической химии метильная группа представляет собой алкил, полученный из метана , содержащий один атом углерода , связанный с тремя атомами водорода , имеющий химическую формулу CH 3 (тогда как обычный метан имеет формулу CH 4 ). В формулах группа часто обозначается сокращением Me . Эта углеводородная группа встречается во многих органических соединениях . Это очень стабильная группа в большинстве молекул. Хотя метильная группа обычно является частью более крупной молекулы , связанной с остальной частью молекулы одинарной ковалентной связью ( -CH 3 ), она может находиться сама по себе в любой из трех форм: метанид- анион ( CH−3), катион метилия ( CH+3) или метильный радикал ( CH•
3). Анион имеет восемь валентных электронов , радикал — семь, катион — шесть. Все три формы высокореактивны и наблюдаются редко. [1]
Катион метилия ( CH+3) существует в газовой фазе , но в остальном не встречается. Некоторые соединения считаются источниками CH .+3катион, и это упрощение широко используется в органической химии. Например, протонирование метанола дает электрофильный метилирующий реагент, который реагирует по S N 2 -пути:
Точно так же метилиодид и метилтрифлат рассматриваются как эквивалент метилового катиона, поскольку они легко вступают в реакции SN 2 со слабыми нуклеофилами .
Метильный катион был обнаружен в межзвездном пространстве . [2] [3]
Метанид-анион ( CH−3) существует только в фазе разреженного газа или в экзотических условиях. Его можно получить электрическим разрядом в кетене при низком давлении (менее одного торра ), и его энтальпия реакции определена как около 252,2 ± 3,3 кДж / моль . [4] Это мощная супербаза ; известно, что только анион монооксида лития ( LiO - ) и дианионы диэтилбензола являются более сильными. [5]
При обсуждении механизмов органических реакций метиллитий и родственные ему реактивы Гриньяра часто рассматриваются как соли CH.−3; и хотя модель может быть полезна для описания и анализа, это всего лишь полезная выдумка. Такие реагенты обычно готовят из метилгалогенидов:
где М – щелочной металл .
Метильный радикал имеет формулу CH•
3. Он существует в разбавленных газах, но в более концентрированной форме легко димеризуется до этана . Он обычно продуцируется различными ферментами радикальных разновидностей SAM и метилкобаламина . [6] [7]
Реакционная способность метильной группы зависит от соседних заместителей . Метильные группы могут быть совершенно нереакционноспособными. Например, в органических соединениях метильная группа устойчива к воздействию даже самых сильных кислот .
Окисление метильной группы широко распространено в природе и промышленности . Продуктами окисления, производными метила, являются гидроксиметильная группа -CH 2 OH , формильная группа -CHO и карбоксильная группа -COOH . Например, перманганат часто превращает метильную группу в карбоксильную ( -COOH ) группу, например, при превращении толуола в бензойную кислоту . В конечном итоге окисление метильных групп дает протоны и углекислый газ , как это видно при горении.
Деметилирование (перенос метильной группы другому соединению) — распространенный процесс, и реагенты , вступающие в эту реакцию, называются метилирующими агентами. Обычными метилирующими агентами являются диметилсульфат , йодистый метил и метилтрифлат . Метаногенез , источник природного газа, возникает в результате реакции деметилирования. [8] Вместе с убиквитином и фосфорилированием метилирование является основным биохимическим процессом модификации функции белка. [9] Область эпигенетики фокусируется на влиянии метилирования на экспрессию генов. [10]
Некоторые метильные группы могут быть депротонированы. Например, кислотность метильных групп в ацетоне ( (CH 3 ) 2 CO ) примерно в 10 20 раз более кислая, чем в метане. Образующиеся карбанионы являются ключевыми промежуточными продуктами во многих реакциях органического синтеза и биосинтеза . Таким способом производятся жирные кислоты .
При размещении в бензильном или аллильном положении прочность связи С-Н снижается, а реакционная способность метильной группы увеличивается. Одним из проявлений этой повышенной реакционной способности является фотохимическое хлорирование метильной группы в толуоле с образованием бензилхлорида . [11]
В особом случае, когда один водород заменяется дейтерием (D), а другой водород тритием ( Т), метильный заместитель становится хиральным . [12] Существуют методы получения оптически чистых метиловых соединений, например, хиральной уксусной кислоты (дейтеротритоуксусная кислота CHDTCO 2 H ). С помощью хиральных метильных групп проанализирован стереохимический ход ряда биохимических превращений. [13]
Метильная группа может вращаться вокруг оси R-C . Это свободное вращение только в простейших случаях типа газообразного хлористого метила CH 3 Cl . В большинстве молекул остаток R нарушает симметрию C ∞ оси R−C и создает потенциал V ( φ ), который ограничивает свободное движение трех протонов. Для модельного случая этана CH 3 CH 3 это обсуждается под названием этановый барьер . В конденсированных фазах вклад в потенциал также вносят соседние молекулы. Вращение метильной группы можно экспериментально изучить с помощью квазиупругого рассеяния нейтронов . [14]
Французские химики Жан-Батист Дюма и Эжен Пелиго , определив химическую структуру метанола, ввели слово «метилен» от греческого methy «вино» и hēlē «дерево, клочок деревьев» с намерением подчеркнуть его происхождение, «спирт, изготовленный из древесины». вещество)». [15] [16] Термин «метил» был получен примерно в 1840 году путем обратного образования из «метилена», а затем был применен для описания «метилового спирта» (который с 1892 года называется « метанол »).
Метил — это термин органической химии в номенклатуре ИЮПАК, обозначающий молекулу алкана (или алкила), с префиксом «мет-», обозначающим наличие одного атома углерода.
{{cite journal}}
: Требуется цитировать журнал |journal=
( помощь ) ; Отсутствует или пусто |title=
( помощь ){{cite web}}
: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )