Methyl group
In organic chemistry, a methyl group is an alkyl derived from methane, containing one carbon atom bonded to three hydrogen atoms, having chemical formula CH (whereas normal methane has the formula CH). In formulas, the group is often abbreviated as Me. This hydrocarbon group occurs in many organic compounds. It is a very stable group in most molecules. While the methyl group is usually part of a larger molecule, bonded to the rest of the molecule by a single covalent bond (−CH), it can be found on its own in any of three forms: methanide anion (CH−3), methylium cation (CH+3) or methyl radical (CH•). The anion has eight valence electrons, the radical seven and the cation six. All three forms are highly reactive and rarely observed.[1]
Methyl cation, anion, and radical
Methyl cation
The methylium cation (CH+3) exists in the gas phase, but is otherwise not encountered. Some compounds are considered to be sources of the CH+3 cation, and this simplification is used pervasively in organic chemistry. For example, protonation of methanol gives an electrophilic methylating reagent that reacts by the S2 pathway:
- CHOH + H+ → [CHOH]+
Similarly, methyl iodide and methyl triflate are viewed as the equivalent of the methyl cation because they readily undergo S2 reactions by weak nucleophiles.
The methyl cation has been detected in interstellar space.[2][3]
Methyl anion
ไอออนมีทานิด ( CH − 3 ) มีอยู่เฉพาะในสถานะแก๊สเจือจางหรือภายใต้สภาวะที่แปลกประหลาดเท่านั้น สามารถผลิตได้โดยการปล่อยประจุไฟฟ้าในคีทีนที่ความดันต่ำ (น้อยกว่า 1 ทอร์ ) และเอนทาลปีของปฏิกิริยาถูกกำหนดให้มีค่าประมาณ 252.2 ± 3.3 kJ / mol [ 4 ] เป็นซูเปอร์เบส ที่ทรงพลัง มี เพียงไอออนลิเธียมโมโนออกไซด์( LiO− )และไดแอนไอออนไดเอทินิลเบนซีนเท่านั้นที่ทราบว่ามีความแรงกว่า[ 5 ]
ในการอธิบายกลไกของปฏิกิริยาอินทรีย์เมทิลลิเธียมและรีเอเจนต์กรินยาร์ด ที่เกี่ยวข้อง มักถูกพิจารณาว่าเป็นเกลือของCH − 3และถึงแม้ว่าแบบจำลองนี้อาจมีประโยชน์สำหรับการอธิบายและการวิเคราะห์ แต่มันก็เป็นเพียงสมมติฐานที่มีประโยชน์เท่านั้น รีเอเจนต์ดังกล่าวโดยทั่วไปเตรียมได้จากเมทิลเฮไลด์ :
- 2 M + CH X → MCH + MX
โดยที่ M คือโลหะอัลคาไล
อนุมูลเมทิล
อนุมูลเมทิลมีสูตรCH • มันมีอยู่ในก๊าซเจือจาง แต่ในรูปแบบที่มีความเข้มข้นสูงกว่า มัน จะเกิด การรวมตัว เป็นไดเมอร์ได้ง่ายจนกลาย เป็นอีเทน โดยปกติแล้วเอนไซม์ชนิด SAMและเมทิลโคบาลา มินหลาย ชนิดจะผลิตอนุมูล เมทิลได้ [ 6 ] [ 7 ]
ปฏิกิริยา
ปฏิกิริยาของหมู่เมทิลขึ้นอยู่กับหมู่แทนที่ ที่อยู่ติดกัน หมู่เมทิลอาจไม่ค่อยมีปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น ในสารประกอบอินทรีย์ หมู่เมทิลจะต้านทานการโจมตีจากกรด ที่ แรง ที่สุดได้ [ 8 ]
ออกซิเดชัน
ปฏิกิริยาออกซิเดชันของหมู่เมทิลเกิดขึ้นอย่างแพร่หลายในธรรมชาติและอุตสาหกรรม ผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันที่ได้จากหมู่เมทิล ได้แก่หมู่ไฮดรอกซี เมทิล ( −CH₂OH ) หมู่ฟอร์ มิ (−CHO ) และหมู่คาร์บอกซิล ( −COOH ) ตัวอย่างเช่นโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตมักเปลี่ยนหมู่เมทิลให้เป็นหมู่คาร์บอกซิล ( −COOH ) เช่น การเปลี่ยนโทลูอีนเป็นกรดเบนโซอิกในที่สุด ปฏิกิริยาออกซิเดชันของหมู่เมทิลจะให้โปรตอนและคาร์บอนไดออกไซด์ดังที่เห็นได้ในการเผาไหม้
เมทิลเลชัน
การดีเมทิลเลชัน (การถ่ายโอนหมู่เมทิลไปยังสารประกอบอื่น) เป็นกระบวนการทั่วไป และสารเคมีที่เกิดปฏิกิริยานี้เรียกว่าสารเมทิลเลชัน สารเมทิลเลชันทั่วไป ได้แก่ไดเมทิลซัลเฟตเมทิลไอโอไดด์และเมทิลไตรฟลูออเรตการสร้างมีเทนซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของก๊าซธรรมชาติ เกิดขึ้นผ่านปฏิกิริยาดีเมทิล เลชัน [ 9 ]ร่วมกับยูบิควิตินและการฟอสโฟรีเลชัน การเมทิลเลชันเป็นกระบวนการทางชีวเคมีที่สำคัญในการปรับเปลี่ยนการทำงานของโปรตีน[ 10 ] สาขาเอพิเจเนติกส์มุ่งเน้นไปที่อิทธิพลของการเมทิลเลชันต่อการแสดงออกของยีน[ 11 ]
การกำจัดโปรตอน
หมู่เมทิลบางหมู่สามารถถูกกำจัดโปรตอนได้ ตัวอย่างเช่น ความเป็นกรดของหมู่เมทิลในอะซิโตน ( (CH ) CO ) นั้น มีความเป็นกรดมากกว่ามีเทนประมาณ 10-20 เท่าคาร์บานไอออน ที่เกิดขึ้นนั้น เป็นสารตัวกลางที่สำคัญในปฏิกิริยาหลายอย่างในการสังเคราะห์สารอินทรีย์และการสังเคราะห์ทางชีวภาพกรดไขมันก็ถูกผลิตขึ้นด้วยวิธีนี้เช่นกัน
ปฏิกิริยาอนุมูลอิสระ
เมื่อวางไว้ใน ตำแหน่ง เบนซิลิกหรืออัลลิลิกความแข็งแรงของ พันธะ C−Hจะลดลง และปฏิกิริยาของหมู่เมทิลจะเพิ่มขึ้น การแสดงออกอย่างหนึ่งของปฏิกิริยาที่เพิ่มขึ้นนี้คือการคลอริเนชันด้วยแสงของหมู่เมทิลในโทลูอีนเพื่อให้ได้เบนซิลคลอไรด์[ 12 ]
เมทิลไครัล
ในกรณีพิเศษที่ไฮโดรเจนหนึ่งตัวถูกแทนที่ด้วยดิวเทอเรียม (D) และไฮโดรเจนอีกตัวถูกแทนที่ด้วยทริเทียม (T) หมู่เมทิลจะกลายเป็นไครัล [ 13 ] มีวิธีการผลิตสารประกอบเมทิลที่มีความบริสุทธิ์ทางแสง เช่นกรดอะซิติกไค รัล (กรดดิวเทอโรไตรโตอะซิติกCHDTCO H ) การใช้หมู่เมทิลไครัลช่วยให้สามารถวิเคราะห์ เส้นทาง สเตอริโอเคมีของ การเปลี่ยนแปลง ทางชีวเคมี หลายอย่างได้ [ 14 ]
การหมุน
หมู่เมทิลอาจหมุนรอบ แกน R−C การหมุนอย่างอิสระนี้เกิด เฉพาะในกรณีที่ง่ายที่สุด เช่นเมทิลคลอไรด์ในสถานะแก๊สCH₃Clในโมเลกุลส่วนใหญ่ ส่วนที่เหลือ R จะทำลาย สมมาตร C∞ของ แกน R−Cและสร้างศักยภาพV ( φ ) ที่จำกัดการเคลื่อนที่อย่างอิสระของโปรตอนทั้งสามตัว สำหรับกรณีตัวอย่างของอีเทนCH₃CH₃ มีการกล่าวถึงเรื่องนี้ภายใต้ชื่อกำแพงอีเทนในเฟสควบแน่น โมเลกุลข้างเคียงก็มีส่วนช่วยในศักยภาพด้วย การหมุนของหมู่เมทิลสามารถศึกษาได้จากการทดลองโดยใช้กระเจิงของนิวตรอนแบบกึ่ง[ 15 ]
นิรุกติศาสตร์
นักเคมีชาวฝรั่งเศสJean-Baptiste DumasและEugene Peligotหลังจากกำหนดโครงสร้างทางเคมีของเมทานอลแล้ว ได้นำคำว่า " เมทิลีน " มาจากภาษากรีกμέθυ ( methy ) ซึ่งหมายถึง "ไวน์" และὕλη ( hȳlē ) ซึ่งหมายถึง "ไม้, กลุ่มต้นไม้" โดยมีจุดประสงค์เพื่อเน้นย้ำถึงที่มาของมัน ซึ่งก็คือ "แอลกอฮอล์ที่ทำจากไม้ (สาร)" [ 16 ] [ 17 ]คำว่า "เมทิล" ถูกสร้างขึ้นประมาณปี 1840 โดยการสร้างคำย้อนกลับจาก "เมทิลีน" และถูกนำมาใช้เพื่ออธิบาย "เมทิลแอลกอฮอล์" (ซึ่งตั้งแต่ปี 1892 เรียกว่า " เมทานอล ")
เมทิล (Methyl)เป็น คำศัพท์ ในระบบการตั้งชื่อทางเคมีอินทรีย์ของ IUPACสำหรับ โมเลกุล แอลเคน (หรือแอลคิล) โดยใช้คำนำหน้า "เมท-" เพื่อบ่งชี้ว่ามีคาร์บอนอะตอมเดียว