El metil o grup metil és un substituent alquílic la fórmula química és CH 3. És el més simple de tots els substituents carbonats en química orgànica, posseeix un sol carboni-tres hidrògens; deriva de el gas metà. A causa de que únicament pot enllaçar-se a un altre carboni, la seva posició indica el final d'una cadena, la seva terminació.
A la imatge de sota es té una de les tantes representacions per a aquest grup. Les sinuositats a la seva dreta assenyalen que darrere de l'enllaç H 3 C- pot haver-hi qualsevol àtom o substituent; 1 alquílic, R, aromàtic o aril, Ar, o un heteroàtom o grup funcional, com OH o Cl.
El grup metil és el més simple dels substituents carbonats en química orgànica. Font: El seu-no-G
Quan el grup funcional enllaçat a l'metil és OH, tenim a l'alcohol metanol, CH 3 OH; i si es tracta de l'Cl, llavors tindrem a el clorur de metil, CH 3 Cl. En la nomenclatura orgànica se li esmenta simplement com a 'metil' precedit pel nombre de la seva posició en la cadena carbonada més llarga.
El grup metil CH 3 és fàcil d'identificar durant les elucidacions d'estructures orgàniques, especialment gràcies a l'espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear de carboni 13 (RMN C 13). D'ell després de fortes oxidacions s'obtenen grups àcids COOH, sent una ruta sintètica per sintetitzar àcids carboxílics.
representacions
Les representacions possibles per al grup metil. Font: Dj via Wikipedia.
A dalt es tenen les quatre representacions possibles assumint que el CH 3 està enllaçat a un substituent alquílic R. Totes són equivalents, però mentre es va d'esquerra a dreta s'evidencia els aspectes espacials de la molècula.
Per exemple, R-CH 3 fa la impressió que és plana i lineal. La representació que segueix, demostra els tres enllaços covalents CH, els quals permeten identificar el metil en qualsevol estructura de Lewis i donen la falsa impressió de ser una creu.
Després, seguint a la dreta (la penúltima), s'observa la hibridació sp 3 en el carboni de l'CH 3 a causa del seu geometria tetraèdrica. En l'última representació ni tan sols s'escriu el símbol químic de l'carboni, però es manté el tetraedre per indicar quins àtoms H estan davant o darrere de el pla.
Tot i que no està en la imatge, una altra manera molt recurrent a l'hora de representar el CH 3 consisteix en simplement col·locar el guió (-) "nu". Això resulta de molta utilitat quan es dibuixen esquelets carbonats grans.
estructura
Estructura de el grup metil representada pel model d'esferes i barres. Font: Gabriel Bolívar.
La imatge superior és la representació tridimensional de la primera. L'esfera negra i llustrosa correspon a l'àtom de carboni, mentre que les blanques són els àtoms d'hidrogen.
Novament, el carboni té un entorn tetraèdric producte de la seva hibridació sp 3, i com a tal és un grup relativament voluminós, amb les rotacions del seu enllaç CR impedides estèricament; és a dir, no pot rotar perquè les esferes blanques interferirien amb els núvols electròniques dels seus àtoms veïns i sentirien la seva repulsió.
No obstant això, els enllaços CH sí que poden vibrar, a l'igual que l'enllaç CR. Per tant, el CH 3 és un grup de geometria tetraèdrica que pot elucidarse (determinar-se, esbrinar-se) per espectroscòpia de radiació infraroja (IR), a l'igual que tots els grups funcionals i enllaços de carboni amb heteroàtoms.
El més important, però, és la seva elucidació mitjançant RMN-C 13. Gràcies a aquesta tècnica es determina la quantitat relativa de grups metil, la qual cosa permet armar l'estructura molecular.
Generalment, com més grups CH 3 tingui una molècula, més "maldestres" o ineficients seran les seves interaccions intermoleculars; és a dir, menors seran els seus punts de fusió i ebullició. Els grups CH 3, a causa dels seus hidrògens, "rellisquen" entre si quan s'aproximen o toquen.
propietats
El grup metil es caracteritza per ser en essència hidrofòbic i apolar.
Això es deu al fet que els seus enllaços CH són poc polars a causa de la baixa diferència entre les electronegativitats de l'carboni i hidrogen; ia més, la seva geometria tetraèdrica i simètrica distribueix de manera gairebé homogènia seves densitats electròniques, la qual cosa contribueix a un moment dipolar menyspreable.
En absència de la polaritat, el CH 3 "defuig" de l'aigua, es comporta com un hidròfob. Per això, si se li veu en una molècula se sabrà que aquest extrem metílic no interaccionarà eficientment amb l'aigua ni amb un altre solvent polar.
Una altra característica de l'CH 3 és la seva relativa estabilitat. Llevat que l'àtom que estigui enllaçat a ell li retiri densitat electrònica, roman pràcticament inert enfront de mitjans àcids molt forts. No obstant això, es veurà que sí que pot participar en reaccions químiques, principalment al que fa la seva oxidació, o migració (metilació) a una altra molècula.
reactivitat
oxidacions
El CH 3 no està exempt a oxidar-se. Això vol dir que és susceptible a formar enllaços amb l'oxigen, CO, si reacciona amb agents oxidants forts. A mesura que s'oxida es transforma en diferents grups funcionals.
Per exemple, la seva primera oxidació dóna lloc a el grup metiol (o hidroximetil), CH 2 OH, un alcohol. La segona, deriva en el grup formilo, CHO (HC = O), un aldehid. I la tercera, finalment, permet la seva conversió en el grup carboxil, COOH, un àcid carboxílic.
Aquesta sèrie d'oxidacions s'aprofita per sintetitzar àcid benzoic (HOOC-C 6 H 5) a partir de l'toluè (H 3 C-C 6 H 5).
ions
El CH 3 durant el mecanisme d'algunes reaccions pot guanyar momentànies càrregues elèctriques. Per exemple, quan el metanol s'escalfa en un medi àcid molt fort, en absència teòrica de nucleòfils (cercadors de càrregues positives), es forma el catió metílic, CH 3 +, ja que es trenca l'enllaç CH 3 -OH i l'OH surt amb el parell d'electrons de l'enllaç.
L'espècie CH 3 + és tan reactiva que només ha pogut determinársele en la fase gasosa, ja que reacciona o desapareix a la menor presència d'un nucleòfil.
D'altra banda, de l'CH 3 també pot obtenir-se un anió: el metanuro, CH 3 -, el carbanió més simple de tots. No obstant això, a l'igual que el CH 3 +, la seva presència és anormal i només té lloc en condicions extremes.
Reacció de metilació
En la reacció de metilació es transfereix 1 CH 3 a una molècula sense que es produeixin càrregues elèctriques (CH 3 + ni CH 3 -) en el procés. Per exemple, el iodur de metil, CH 3 I, és un bon agent metilante, i pot substituir l'enllaç OH de diverses molècules per un O-CH 3.
En síntesi orgàniques això no comporta cap tragèdia; però sí quan el que es metila en excés són les bases nitrogenades de l'ADN.
referències
- Morrison, RT i Boyd, R, N. (1987). Química Orgànica. 5a Edició. Editorial Addison-Wesley Interamericana.
- Carey F. (2008). Química Orgànica. (Sisena edició). Mc Graw Hill.
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organic Chemistry. Amines. (10th edition.). Wiley Plus.
- Rahul Gladwin. (23 de novembre del 2018). Methylation. Encyclopædia Britannica. Recuperat de: britannica.com
- Danielle Reid. (2019). Methyl Group: Structure & Formula. Study. Recuperat de: study.com
- Wikipedia. (2019). Methyl group. Recuperat de: en.wikipedia.org