Il gruppo metile o metile è un sostituente alchilico la cui formula chimica è CH 3 . È il più semplice di tutti i sostituenti del carbonio in chimica organica, ha un unico carbonio e tre idrogeni; derivato da gas metano. Poiché può legarsi solo a un altro carbonio, la sua posizione indica la fine di una catena, la sua terminazione.
Nell'immagine sottostante c'è una delle tante rappresentazioni di questo gruppo. Le sinuosità alla sua destra indicano che dietro al legame H 3 C può esserci un qualsiasi atomo o sostituente; un alchile, R, aromatico o arile, Ar, o un eteroatomo o un gruppo funzionale, come OH o CI.
Il gruppo metile è il più semplice dei sostituenti del carbonio nella chimica organica. Fonte: Su-no-G
Quando il gruppo funzionale attaccato al metile è OH, abbiamo l'alcol metanolo, CH 3 OH; e se è Cl, allora avremo cloruro di metile, CH 3 Cl. Nella nomenclatura organica viene semplicemente indicato come "metile" preceduto dal numero della sua posizione nella catena di carbonio più lunga.
Il gruppo metilico CH 3 è facilmente identificabile durante le delucidazioni di strutture organiche, soprattutto grazie alla spettroscopia di risonanza magnetica nucleare del carbonio 13 ( 13 C NMR ). Da esso, dopo forti ossidazioni, si ottengono gruppi COOH acidi, essendo una via sintetica per sintetizzare acidi carbossilici.
Rappresentanze
Possibili rappresentazioni per il gruppo metile. Fonte: Jü tramite Wikipedia.
Sopra abbiamo le quattro possibili rappresentazioni ipotizzando che CH 3 sia legato ad un sostituente alchilico R. Sono tutte equivalenti, ma andando da sinistra a destra sono evidenti gli aspetti spaziali della molecola.
Ad esempio, R-CH 3 dà l'impressione che sia piatto e lineare. La rappresentazione che segue mostra i tre legami covalenti CH, che consentono di identificare il metile in qualsiasi struttura di Lewis e danno la falsa impressione di essere una croce.
Quindi, proseguendo verso destra (la penultima), si osserva l' ibridazione sp 3 al carbonio CH 3 a causa della sua geometria tetraedrica. Nell'ultima rappresentazione, il simbolo chimico del carbonio non è nemmeno scritto, ma il tetraedro viene mantenuto per indicare quali atomi di H si trovano davanti o dietro l'aereo.
Sebbene non sia nell'immagine, un altro modo molto ricorrente quando si rappresenta CH 3 consiste nel posizionare semplicemente il trattino (-) "nudo". Questo è molto utile quando si disegnano grandi scheletri di carbonio.
Struttura
Struttura del gruppo metile rappresentato dal modello di sfere e barre. Fonte: Gabriel Bolívar.
L'immagine in alto è la rappresentazione tridimensionale della prima. La sfera nera lucida corrisponde all'atomo di carbonio, mentre quelle bianche sono gli atomi di idrogeno.
Ancora una volta, il carbonio ha un ambiente tetraedrico come risultato della sua ibridazione sp 3 , e come tale è un gruppo relativamente voluminoso, con le rotazioni del suo legame CR stericamente ostacolate; cioè, non può ruotare perché le sfere bianche interferirebbero con le nuvole elettroniche dei loro atomi vicini e sentirebbero la loro repulsione.
Tuttavia, i legami CH possono vibrare, proprio come il legame CR. Pertanto, CH 3 è un gruppo di geometria tetraedrica che può essere chiarito (determinato, accertato) mediante spettroscopia di radiazione infrarossa (IR), così come tutti i gruppi funzionali e legami di carbonio con eteroatomi.
La cosa più importante, tuttavia, è la sua delucidazione mediante 13 C-NMR . Grazie a questa tecnica, viene determinata la quantità relativa di gruppi metilici, che consente di assemblare la struttura molecolare.
In generale, più gruppi CH 3 ha una molecola, più "goffe" o inefficienti saranno le sue interazioni intermolecolari; ovvero, minore sarà il loro punto di fusione e di ebollizione. I gruppi CH 3 , a causa dei loro idrogeni, "scivolano" l'uno contro l'altro quando si avvicinano o si toccano.
Proprietà
Il gruppo metile è caratterizzato dall'essere essenzialmente idrofobo e apolare.
Ciò è dovuto al fatto che i loro legami CH non sono molto polari a causa della bassa differenza tra le elettronegatività del carbonio e dell'idrogeno; Inoltre, la sua geometria tetraedrica e simmetrica distribuisce le sue densità di elettroni in modo quasi omogeneo, il che contribuisce a un momento di dipolo trascurabile.
In assenza di polarità, il CH 3 "fugge" dall'acqua, comportandosi come un idrofobo. Pertanto, se viene visto in una molecola, sarà noto che questa estremità metilica non interagirà in modo efficiente con l'acqua o un altro solvente polare.
Un'altra caratteristica di CH 3 è la sua relativa stabilità. A meno che l'atomo che è legato ad esso non rimuova la densità elettronica, rimane praticamente inerte contro mezzi acidi molto forti. Tuttavia, si vedrà che può partecipare a reazioni chimiche, principalmente per quanto riguarda la sua ossidazione o migrazione (metilazione) verso un'altra molecola.
Reattività
ossidazioni
CH 3 non è libero di ossidarsi. Ciò significa che è suscettibile di formare legami con ossigeno, CO, se reagisce con forti agenti ossidanti. Man mano che si ossida, si trasforma in diversi gruppi funzionali.
Ad esempio, la sua prima ossidazione dà origine al gruppo methiol (o idrossimetile), CH 2 OH, un alcol. Il secondo, deriva nel gruppo formile, CHO (HC = O), un'aldeide. E il terzo, infine, consente la sua conversione nel gruppo carbossilico, COOH, un acido carbossilico.
Questa serie di ossidazioni viene utilizzata per sintetizzare l'acido benzoico (HOOC-C 6 H 5 ) dal toluene (H 3 C-C 6 H 5 ).
ione
Il CH 3 durante il meccanismo di alcune reazioni può acquisire cariche elettriche momentanee. Ad esempio, quando il metanolo viene riscaldato in un mezzo acido molto forte, in assenza teorica di nucleofili (cercatori di cariche positive), si forma il catione metilico, CH 3 + , poiché i legami CH 3 -OH e OH sono rotti esce con la coppia di elettroni del legame.
La specie CH 3 + è così reattiva che è stata determinata solo in fase gassosa, poiché reagisce o scompare alla minima presenza di un nucleofilo.
D'altra parte, un anione può essere ottenuto anche da CH 3 : metanide, CH 3 - , il carbanione più semplice di tutti. Tuttavia, come CH 3 + , la sua presenza è anormale e si verifica solo in condizioni estreme.
Reazione di metilazione
Nella reazione di metilazione, un CH 3 viene trasferito a una molecola senza produrre cariche elettriche (CH 3 + o CH 3 - ) nel processo. Ad esempio, lo ioduro di metile, CH 3 I, è un buon agente metilante e può sostituire il legame OH di varie molecole con un legame O-CH 3 .
Nella sintesi organica ciò non comporta alcuna tragedia; ma sì, quando ciò che è metilato in eccesso sono le basi azotate del DNA.
Riferimenti
- Morrison, RT e Boyd, R, N. (1987). Chimica organica. 5a edizione. Editoriale Addison-Wesley Interamericana.
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