ACYLGRUPPE: STRUKTUR, KARAKTERISTIKA, FORBINDELSER OG DERIVATER - KEMI - 2025

Den acylgruppe er en molekylær fragment, der i organisk kemi sædvanligvis stammer fra carboxylsyrer. Dens formel er RCO, hvor R er en carbon-, alkyl- eller arylsubstituent, kovalent bundet direkte til carbonylgruppen, C = O. Det er normalt kun en brøkdel af strukturen af ​​en organisk forbindelse, såsom en biomolekyle.

Det siges at være afledt af en carboxylsyre, RCOOH, fordi den vil være tilstrækkelig til at eliminere hydroxylgruppen, OH, til opnåelse af acylgruppen, RCO. Bemærk, at denne gruppe omfatter en bred familie af organiske (og uorganiske) forbindelser. Denne familie er generelt kendt som acylforbindelser (og ikke asyl).

Strukturformel for acylgruppen. Kilde: Su-no-G via Wikipedia.

I det øverste billede har vi strukturformlen for acylgruppen. Det er let at genkende det ved at observere en hvilken som helst molekylstruktur, da den altid er placeret i enderne og er indikeret af carbonylgruppen. Et eksempel på dette vil vi se i acetyl-CoA-molekylet, der er essentielt for Krebs-cyklussen.

Inkorporering af denne gruppe i et molekyle er kendt som en acyleringsreaktion. Acylgruppen er en del af arbejdsrutinen inden for organiske synteser.

Struktur og karakteristika for acylgruppen

Strukturen af ​​acylgruppen afhænger af identiteten af ​​R. Carbonatomet i nævnte R-sidekæde såvel som C = O, hvortil den er bundet, ligger i det samme plan. RCO-segmentet i det første billede er derfor fladt.

Imidlertid kan denne kendsgerning virke ubetydelig, hvis det ikke var for de elektroniske egenskaber ved C = O: carbonatomet har et let elektronunderskud. Dette gør det modtageligt for angreb fra nukleofile midler, der er rig på elektroner. Acylgruppen er således reaktiv, idet den er et specifikt sted, hvor organisk syntese finder sted.

Forbindelser og derivater

Afhængig af R-kæderne eller de atomer, der er placeret til højre for RCO, opnås forskellige forbindelser eller derivater af acylgruppen.

- Klorider

Antag for eksempel, at et kloratom er placeret til højre for RCO. Dette erstatter nu den sinuositet, der er repræsenteret i det første billede, tilbage som: RCOCl. Så vi har derivater kaldet acylchlorider.

Nu, ved at ændre identiteten af ​​R i RCOCl, får vi flere acylchlorider:

-HCOCl, R = H, methanoylchlorid, drastisk ustabil forbindelse

CH ₃ COCI, R = CH ₃, acetylchlorid

CH ₃ CH ₂ COCI, R = CH ₂ CH ₃, propionylchlorid

-C ₆ H ₅ COCI, R = C ₆ H ₅ (benzenring), benzoylchlorid

Den samme ræsonnement gælder for acylfluorider, bromider og iodider. Disse forbindelser anvendes i acyleringsreaktioner med det formål at inkorporere RCO som en substituent til et større molekyle; for eksempel til en benzenring.

- Radikal

Acyl kan eksistere et øjeblik som en radikal, RCO, der stammer fra en aldehyd. Denne art er meget ustabil og er straks uforholdsmæssig i forhold til en alkylradikal og kulilte:

RC • = O → R • + C≡O

- Kation

Acylgruppen kan også fremstå som en kation, RCO ⁺, som et mellemprodukt, der reagerer på acylering af et molekyle. Denne art indeholder to resonansstrukturer repræsenteret på billedet herunder:

Acylkationresonansstrukturer. Kilde: Jü

Bemærk, hvordan den positive delladning fordeles mellem kulstof- og iltatomerne. Af disse to strukturer, med den positive ladning på ilt, er det den mest dominerende.

- Amides

Antag nu, at i stedet for en Cl-atom vi placere en aminogruppe, NH ₂. Vi vil derefter have et amid, RCONH ₂, RC (O) NH ₂ eller RC = ONH ₂. Således endelig ved at ændre identiteten af ​​R, får vi en familie af amider.

- Aldehyder

Hvis stedet for NH ₂ placerer vi et hydrogenatom, vil vi opnå et aldehyd, RCOH eller RCHO. Bemærk, at acylgruppen stadig er til stede, selv når den er gået ind i baggrunden af ​​betydning. Både aldehyder og amider er acylforbindelser.

- Ketoner og estere

Fortsat med den samme ræsonnement kan vi erstatte H for en anden sidekæde R, som vil give anledning til en keton, RCOR 'eller RC (O) R'. Denne gang er acylgruppen mere "skjult", da en af ​​de to ender kunne betragtes som RCO eller R'CO.

På den anden side kan R 'også erstattes med OR', hvilket giver anledning til en ester, RCOOR '. I estere er acylgruppen synlig for det blotte øje, fordi det er på venstre side af carbonylgruppen.

- Generel kommentar

Acylgruppen, der er til stede i forskellige forbindelser. Kilde: Jü.

Det øverste billede repræsenterer globalt alt, der diskuteres i dette afsnit. Acylgruppen er fremhævet i blåt, og fra øverste hjørne, fra venstre mod højre, har vi: ketoner, acylkation, acylradikal, aldehyd, estere og amider.

Selvom acylgruppen er til stede i disse forbindelser såvel som i carboxylsyrer og thioestere (RCO-SR ') tildeles carbonylgruppen sædvanligvis mere betydning, når dens dipolmomenter defineres. RCO er af større interesse, når det findes som en substituent, eller når det er direkte fastgjort til et metal (metal acyler).

Afhængigt af forbindelsen kan RCO have forskellige navne, som det blev set i underafsnittet om acylchlorider. For eksempel CH ₃ er CO kendt som acetyl eller ethanoyl, mens CH ₃ CH ₂ CO, propionyl eller propanoyl.

Eksempler på acylgruppe

Acetyl-CoA strukturformel. Kilde: Bruger: Bryan Derksen (original) og DMacks (tale) (farveændring).

Et af de mest repræsentative eksempler på acylforbindelser er acetyl-CoA (øverste billede). Bemærk, at det straks identificeres, fordi det er fremhævet med blåt. Acylgruppen af acetyl-CoA, som navnet antyder, er acetyl, CH ₃ CO. Selvom det måske ikke ser ud som det, er denne gruppe essentiel i Krebs-cyklussen i vores krop.

Aminosyrer indeholder også acylgruppen, kun igen har den en tendens til at gå upåagtet hen. For eksempel for glycin, NH ₂ CH ₂ -COOH, dens acylgruppe bliver NH ₂ -CH ₂ CO segment, og kaldes glycyl. I mellemtiden, for lysin, dens acylgruppe bliver NH ₂ (CH ₂) ₄ CHNH ₂ CO, som kaldes lysyl.

Selvom det normalt ikke diskuteres meget regelmæssigt, kan acylgrupper også komme fra uorganiske syrer; det centrale atom behøver ikke at være kulstof, men kan også være lavet af andre elementer. F.eks. Kan en acylgruppe også være RSO (RS = O), afledt af sulfonsyre eller RPO (RP = O), afledt af phosphonsyre.

Referencer

1. Morrison, RT og Boyd, R, N. (1987). Organisk kemi. 5. udgave. Redaktionel Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Organisk kemi. (Sjette udgave). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kemi. (10. udgave.). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Acylgruppe. Gendannet fra: en.wikipedia.org
5. Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (11. februar 2020). Definition af acylgruppe og eksempler. Gendannes fra: thoughtco.com
6. Laura Foist. (2020). Acyl Group: Definition & Structure. Undersøgelse. Gendannes fra: study.com
7. Steven A. Hardinger. (2017). Illustreret ordliste for organisk kemi: Acylgruppe. Gendannes fra: chem.ucla.edu