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En química orgánica , el grupo metilo es un alquilo derivado del metano , que contiene un átomo de carbono unido a tres átomos de hidrógeno, con 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 hidrocarbonado se encuentra en muchos compuestos orgánicos . Es un grupo muy estable en la mayoría de las moléculas. Si bien el grupo metilo suele formar parte de una molécula más grande , unido al resto de la molécula mediante un enlace covalente simple ( −CH₃ ) , puede encontrarse solo en cualquiera de las tres formas: anión metanuro ( CH₃⁻), catión metilio (CH₃⁺) 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 raramente se observan. [ 1 ]
Catión, anión y radical metilo
Catión metilo
El catión metilio ( CH₃⁺ ) existe en fase gaseosa , pero no se encuentra en otras formas. Algunos compuestos se consideran fuentes del catión CH₃⁺ , y esta simplificación se utiliza ampliamente en química orgánica. Por ejemplo, la protonación del metanol produce un reactivo metilante electrófilo que reacciona mediante la vía SN₂ :
- CH₃OH + H⁺ → [ CH₃OH₂ ] ⁺
De manera similar, el yoduro de metilo y el triflato de metilo se consideran equivalentes al 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 ( CH₃⁻ ) existe únicamente en fase gaseosa enrarecida o bajo condiciones extremas. Puede producirse mediante descarga eléctrica en ceteno a baja presión (menos de un torr ) y su entalpía de reacción se ha determinado en aproximadamente 252,2 ± 3,3 kJ / mol . [ 4 ] Es una superbase potente ; solo se sabe que el anión monóxido de litio ( LiO⁻ ) y los dianiones de dietinilbenceno son más fuertes. [ 5 ]
Al analizar los mecanismos de las reacciones orgánicas, el metil litio y los reactivos de Grignard relacionados suelen considerarse sales de CH₃ ; y aunque el modelo puede ser útil para la descripción y el análisis, no es más que una ficción útil. Estos reactivos se preparan generalmente a partir de los haluros de metilo :
- 2 M + CH 3 X → MCH 3 + MX
donde M es un metal alcalino .
Radical metilo
El radical metilo tiene la fórmula CH • 3 . Existe en gases diluidos, pero en forma más concentrada se dimeriza fácilmente para formar etano . Es producido habitualmente por diversas enzimas de las variedades radical 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 . [ 8 ]
Oxidación
La oxidación de un grupo metilo es un fenómeno común en la naturaleza y 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 suele convertir un grupo metilo en un grupo carboxilo ( −COOH ), como en la conversión de tolueno en ácido benzoico . Finalmente, la oxidación de los grupos metilo produce protones y dióxido de carbono , como se observa 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. Algunos agentes metilantes comunes son el sulfato de dimetilo , el yoduro de metilo y el triflato de metilo . La metanogénesis , fuente del gas natural, surge a través de una reacción de desmetilación. [ 9 ] Junto con la ubiquitina y la fosforilación, la metilación es un proceso bioquímico importante para modificar la función de las proteínas. [ 10 ] El campo de la epigenética se centra en la influencia de la metilación en la expresión génica. [ 11 ]
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 mayor que la del metano. Los carbaniones resultantes son intermediarios clave en muchas reacciones de síntesis orgánica y biosíntesis . Los ácidos grasos se producen de esta manera.
Reacciones de radicales libres
Cuando se ubica en posiciones bencílicas o alílicas , la fuerza del enlace C−H disminuye y la reactividad del grupo metilo aumenta. Una manifestación de esta mayor reactividad es la cloración fotoquímica del grupo metilo en tolueno para dar cloruro de bencilo . [ 12 ]
Metil quiral
En el caso especial en que un hidrógeno se reemplaza por deuterio (D) y otro por tritio (T), el sustituyente metilo se vuelve quiral . [ 13 ] Existen métodos para producir compuestos metílicos 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 . [ 14 ]
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 CH₃Cl . 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 CH₃CH₃ , esto se discute bajo el nombre de barrera del etano . En fases condensadas, las moléculas vecinas también contribuyen al potencial. La rotación del grupo metilo se puede estudiar experimentalmente mediante dispersión cuasielástica de neutrones . [ 15 ]
Etimología
Los químicos franceses Jean-Baptiste Dumas y Eugene Peligot , tras determinar la estructura química del metanol, introdujeron el término « metileno » a partir del griego μέθυ ( methy ) «vino» y ὕλη ( hȳlē ) «bosque, grupo de árboles», con la intención de resaltar sus orígenes, «alcohol hecho de madera (sustancia)». [ 16 ] [ 17 ] El término «metilo» se derivó alrededor de 1840 por derivación regresiva 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), utilizando el prefijo "met-" para indicar la presencia de un solo átomo de 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 encontrar algo sin precedentes en la Nebulosa de Orión: los astrónomos están entusiasmados con la detección de una molécula especial en el espacio" . Mashable . Consultado el 27 de junio de 2023 .
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- ↑ 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 physique , 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- .
- grupos alquilo
- Grupos funcionales
