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En química orgánica , un grupo metilo es un alquilo derivado del metano , que contiene un átomo de carbono unido a tres átomos de hidrógeno , y que tiene la fórmula química CH3 (mientras que el metano normal tiene la fórmula CH4 ). En las fórmulas , el grupo se abrevia a menudo como Me . Este grupo hidrocarburo se presenta en muchos compuestos orgánicos . Es un grupo muy estable en la mayoría de las moléculas. Si bien el grupo metilo suele ser parte de una molécula más grande , unida al resto de la molécula mediante un enlace covalente simple ( −CH3 ) , se puede encontrar solo en cualquiera de tres formas: anión metanuro ( CH3−3), catión metilo ( CH+3) o radical metilo ( CH•
3). El anión tiene ocho electrones de valencia , el radical siete y el catión seis. Las tres formas son altamente reactivas y rara vez se observan. [1]
Catión, anión y radical metilo
Catión metilo
El catión metilo ( CH+3) existe en la fase gaseosa , pero no se encuentra en otras condiciones. Algunos compuestos se consideran fuentes de CH+3catión, y esta simplificación se utiliza ampliamente en química orgánica. Por ejemplo, la protonación del metanol da un reactivo metilante electrofílico que reacciona por la vía S N 2 :
- CH3OH + H + → [ CH3OH2 ] +
De manera similar, el yoduro de metilo y el triflato de metilo se consideran equivalentes del catión metilo porque experimentan fácilmente reacciones S N 2 por nucleófilos débiles .
El catión metilo se ha detectado en el espacio interestelar . [2] [3]
Anión metilo
El anión metanuro ( CH−3) existe solo en fase gaseosa enrarecida o en condiciones exóticas. Puede producirse mediante descarga eléctrica en cetena a baja presión (menos de un torr ) y su entalpía de reacción se determina en aproximadamente 252,2 ± 3,3 kJ / mol . [4] Es una superbase poderosa ; solo se sabe que el anión monóxido de litio ( LiO − ) y los dianiones dietinilbenceno son más fuertes. [5]
Al discutir los mecanismos de las reacciones orgánicas, el metil litio y los reactivos de Grignard relacionados a menudo se consideran sales de CH−3; y aunque el modelo puede ser útil para la descripción y el análisis, es sólo una ficción útil. Dichos reactivos se preparan generalmente a partir de haluros de metilo :
- 2M + CH3X → MCH3 + MX
donde M es un metal alcalino .
Radical metilo
El radical metilo tiene la fórmula CH•
3Existe en gases diluidos, pero en forma más concentrada se dimeriza fácilmente a etano . Se produce rutinariamente por varias enzimas de las variedades radicales SAM y metilcobalamina . [6] [7]
Reactividad
La reactividad de un grupo metilo depende de los sustituyentes adyacentes . Los grupos metilo pueden ser bastante poco reactivos. Por ejemplo, en los compuestos orgánicos, el grupo metilo resiste el ataque incluso de los ácidos más fuertes . [ cita requerida ]
Oxidación
La oxidación de un grupo metilo ocurre ampliamente en la naturaleza y en la industria. Los productos de oxidación derivados del metilo son el grupo hidroximetilo −CH2OH , el grupo formilo −CHO y el grupo carboxilo −COOH . Por ejemplo, el permanganato a menudo convierte un grupo metilo en un grupo carboxilo ( −COOH ), por ejemplo , la conversión de tolueno en ácido benzoico . Finalmente, la oxidación de los grupos metilo produce protones y dióxido de carbono , como se ve en la combustión.
Metilación
La desmetilación (la transferencia del grupo metilo a otro compuesto) es un proceso común, y los reactivos que experimentan esta reacción se denominan agentes metilantes. Los agentes metilantes comunes son el sulfato de dimetilo , el yoduro de metilo y el triflato de metilo . La metanogénesis , la fuente del gas natural, surge a través de una reacción de desmetilación. [8] Junto con la ubiquitina y la fosforilación, la metilación es un proceso bioquímico importante para modificar la función de las proteínas. [9] El campo de la epigenética se centra en la influencia de la metilación en la expresión genética. [10]
Desprotonación
Ciertos grupos metilo pueden desprotonarse. Por ejemplo, la acidez de los grupos metilo en la acetona ( (CH 3 ) 2 CO ) es aproximadamente 10 a 20 veces más ácida que la del metano. Los carbaniones resultantes son intermediarios clave en muchas reacciones de síntesis y biosíntesis orgánicas . De esta manera se producen los ácidos grasos .
Reacciones de radicales libres
Cuando se coloca en posiciones bencílicas o alílicas , la fuerza del enlace C−H disminuye y la reactividad del grupo metilo aumenta. Una manifestación de esta reactividad mejorada es la cloración fotoquímica del grupo metilo en tolueno para dar cloruro de bencilo . [11]
Metilo quiral
En el caso especial en el que un hidrógeno se reemplaza por deuterio (D) y otro hidrógeno por tritio (T), el sustituyente metilo se vuelve quiral . [12] Existen métodos para producir compuestos de metilo ópticamente puros, por ejemplo, ácido acético quiral (ácido deuterotritoacético CHDTCO 2 H ). Mediante el uso de grupos metilo quirales, se ha analizado el curso estereoquímico de varias transformaciones bioquímicas . [13]
Rotación
Un grupo metilo puede rotar alrededor del eje R−C . Esta es una rotación libre solo en los casos más simples, como el cloruro de metilo gaseoso CH 3 Cl . En la mayoría de las moléculas, el resto R rompe la simetría C ∞ del eje R−C y crea un potencial V ( φ ) que restringe el movimiento libre de los tres protones. Para el caso modelo del etano CH 3 CH 3 , esto se analiza bajo el nombre de barrera de etano . En fases condensadas, las moléculas vecinas también contribuyen al potencial. La rotación del grupo metilo se puede estudiar experimentalmente utilizando dispersión de neutrones cuasielástica . [14]
Etimología
Los químicos franceses Jean-Baptiste Dumas y Eugène Peligot , tras determinar la estructura química del metanol, introdujeron « metileno » del griego μέθυ ( methy ) «vino» y ὕλη ( hȳlē ) «madera, trozo de árboles» con la intención de resaltar sus orígenes, «alcohol hecho de madera (sustancia)». [15] [16] El término «metilo» se derivó alrededor de 1840 por retroformación a partir de «metileno», y luego se aplicó para describir el «alcohol metílico» (que desde 1892 se llama « metanol »).
Metilo es el término de la nomenclatura IUPAC de la química orgánica para una molécula de alcano (o alquilo), que utiliza el prefijo "met-" para indicar la presencia de un solo carbono.
Véase también
Referencias
- ^ March, Jerry (1992). Química orgánica avanzada: reacciones, mecanismos y estructura . John Wiley & Sons. ISBN 0-471-60180-2.
- ^ Sauers, Elisha (27 de junio de 2023). "El telescopio Webb acaba de descubrir algo sin precedentes en la Nebulosa de Orión: los astrónomos están entusiasmados con la detección de una molécula especial en el espacio". Mashable . Archivado desde el original el 27 de junio de 2023 . Consultado el 27 de junio de 2023 .
- ^ Berne, Olivier; et al. (26 de junio de 2023). "Formación del catión metilo por fotoquímica en un disco protoplanetario". Nature . doi :10.1038/s41586-023-06307. Archivado desde el original el 27 de junio de 2023 . Consultado el 27 de junio de 2023 .
- ^ G. Barney Ellison, PC Engelking, WC Lineberger (1978), "Una determinación experimental de la geometría y la afinidad electrónica del radical metilo CH3 " , Journal of the American Chemical Society, volumen 100, número 8, páginas 2556-2558. doi :10.1021/ja00476a054
- ^ Poad, Berwyck LJ; Reed, Nicholas D.; Hansen, Christopher S.; Trevitt, Adam J.; Blanksby, Stephen J.; Mackay, Emily G.; Sherburn, Michael S.; Chan, Bun; Radom, Leo (2016). "Preparación de un ion con la afinidad protónica más alta calculada: dianión orto-dietinilbenceno". Chemical Science . 7 (9): 6245– 6250. doi : 10.1039/C6SC01726F . PMC 6024202 . PMID 30034765.
- ^ Toraya, Tetsuo (2003). "Catálisis radical en reacciones de isomerización (eliminación) dependientes de la coenzima B 12 ". Chemical Reviews . 103 (6): 2095– 2128. doi :10.1021/cr020428b. PMID 12797825.
- ^ Demarteau, Jérémy; Debuigne, Antoine; Detrembleur, Christophe (2019). "Complejos de organocobalto como fuentes de radicales centrados en el carbono para la química orgánica y de polímeros". Chemical Reviews . 119 (12): 6906– 6955. doi :10.1021/acs.chemrev.8b00715. PMID 30964644. S2CID 106409337.
- ^ Thauer, RK, "Bioquímica de la metanogénesis: un tributo a Marjory Stephenson", Microbiología, 1998, volumen 144, páginas 2377–2406.
- ^ Clarke, Steven G. (2018). "El ribosoma: un punto clave para la identificación de nuevos tipos de metiltransferasas de proteínas". Journal of Biological Chemistry . 293 (27): 10438– 10446. doi : 10.1074/jbc.AW118.003235 . PMC 6036201 . PMID 29743234.
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- ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 14 de julio de 2010. Consultado el 26 de noviembre de 2013 .
{{cite web}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace ) - ^ Heinz G. Floss, Sungsook Lee "Grupos de metilo quirales: lo pequeño es hermoso" Acc. Chem. Res., 1993, volumen 26, págs. 116-122. doi :10.1021/ar00027a007
- ^ Press,W: Rotación de partículas individuales en cristales moleculares (Springer tracts in modern physics 92), Springer: Berlín (1981).
- ^ J. Dumas y E. Péligot (1835) "Mémoire sur l'espirit de bois et sur les divers composés ethérés qui en proviennent" (Memoria sobre el alcohol de madera y sobre los diversos compuestos etéreos que de él se derivan), Annales de chimie et de físico , 58 : 5-74; de la página 9: Nous donnerons le nom de méthylène (1) à un radical… (1) μεθυ, vin, et υλη, bois; c'est-à-dire vin ou liqueur Spiritueuse du bois. (Le daremos el nombre de "metileno" (1) a un radical... (1) methy, vino, y hulē, madera; es decir, vino o alcohol de madera.)
- ^ Nótese que la palabra griega correcta para la sustancia "madera" es xylo- .