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 tiene la fórmula química CH3 ( mientras que el metano normal tiene la fórmula CH4 ). En las fórmulas , el grupo suele abreviarse como Yo . Este grupo de hidrocarburos se encuentra 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 , unido al resto de la molécula por un único enlace covalente ( -CH3 ) , se puede encontrar por sí solo en cualquiera de tres formas: anión metanuro ( CH−3), catión metilio ( 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 muy reactivas y rara vez se observan. [1]
El catión metilio ( CH+3) existe en la fase gaseosa , pero de lo contrario no se encuentra. Algunos compuestos se consideran fuentes de CH+3catión, y esta simplificación se utiliza de forma generalizada en la química orgánica. Por ejemplo, la protonación del metanol proporciona un reactivo de metilación electrófilo que reacciona mediante la vía S N 2:
De manera similar, el yoduro de metilo y el triflato de metilo se consideran equivalentes del catión metilo porque sufren fácilmente reacciones S N 2 por parte de nucleófilos débiles .
El catión metilo ha sido detectado en el espacio interestelar . [2] [3]
El anión metanuro ( CH−3) existe sólo en fase gaseosa enrarecida o en condiciones exóticas. Puede producirse mediante descarga eléctrica en cetena a baja presión (menos de un torr ) y se determina que su entalpía de reacción es de aproximadamente 252,2 ± 3,3 kJ / mol . [4] Es una superbase poderosa ; sólo se sabe que el anión monóxido de litio ( LiO − ) y los dianiones dietinilbenceno son más fuertes. [5]
Al analizar 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. Estos reactivos se preparan generalmente a partir de haluros de metilo:
donde M es un metal alcalino .
El radical metilo tiene la fórmula CH•
3. Existe en gases diluidos, pero en forma más concentrada se dimeriza fácilmente a etano . Es producido habitualmente por varias enzimas de las variedades radical SAM y metilcobalamina . [6] [7]
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 .
La oxidación de un grupo metilo ocurre ampliamente en la naturaleza y la industria. Los productos de oxidación derivados del metilo son el grupo hidroximetilo −CH 2 OH , 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 . En última instancia, la oxidación de los grupos metilo da protones y dióxido de carbono , como se ve en la combustión.
La desmetilación (la transferencia del grupo metilo a otro compuesto) es un proceso común y los reactivos que sufren 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 mediante 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]
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 el metano. Los carbaniones resultantes son intermediarios clave en muchas reacciones de síntesis y biosíntesis orgánicas . De esta forma se producen los ácidos grasos .
Cuando se coloca en posiciones bencílico o alílico , 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]
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]
Un grupo metilo puede girar alrededor del eje R-C . Se trata de una rotación libre sólo 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 libre movimiento 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 las fases condensadas, las moléculas vecinas también contribuyen al potencial. La rotación del grupo metilo se puede estudiar experimentalmente mediante dispersión de neutrones cuasielástica . [14]
Los químicos franceses Jean-Baptiste Dumas y Eugene Peligot , tras determinar la estructura química del metanol, introdujeron "metileno" del griego methy "vino" y hȳlē "madera, parche de árboles" con la intención de resaltar su origen, "alcohol elaborado a partir 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 química orgánica para una molécula de alcano (o alquilo), y utiliza el prefijo "met-" para indicar la presencia de un solo carbono.
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