مجموعة مثيل
في الكيمياء العضوية، مجموعة المثيل (methyl group)، هو ألكيل مشتق من الميثان، يحتوي على ذرة كربون واحدة مرتبطة بثلاث ذرات هيدروجين، صيغتها الكيمياء CH
3 (في حين أن الميثان العادي صيغته CH
4). في الصيغ الكيميائية، غالبًا ما تكون المجموعة مختصرة بحرفي Me. توجد هذه المجموعة الهيدروكربونية في العديد من المركبات العضوية. إنها مجموعة مستقرة جدًا في معظم الجزيئات. في حين أن مجموعة المثيل عادة ما تكون جزءًا من جزيء أكبر، ويرتبط ببقية الجزيء بواسطة رابطة تساهمية واحدة (−CH
3)، يمكن العثور عليه بمفرده في أي من الأشكال الثلاثة: أنيون الميثانيد (CH−
3)، كاتيون المثيليوم (CH+
3) أو المثيل الجذري (CH•3). يحتوي الأنيون على ثمانية إلكترونات تكافؤ، والجذر سبعة والكاتيون ستة. جميع الأشكال الثلاثة شديدة التفاعل ونادراً ما يتم رصدها.[1]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
كاتيون، أنيون وجذر المثيل
كاتيون المثيل
يتواجد كاتيون المثيليوم (CH+
3) في الطور الغازي، ولكن بخلاف ذلك not encountered. تعتبر بعض المركبات مصادر لكاتيون CH+
3، ويستخدم هذا التبسيط على نطاق واسع في الكيمياء العضوية. على سبيل المثال، تعطي پرتنة الميثانول كاشف مثيل محب للكهرباء يتفاعل بواسطة SN2 pathway:
- CH
3OH + H+
→ [CH
3OH
2]+
وبالمثل، يُنظر إلى يوديد المثيل وتريفلات المثيل كمكافئان لكاتيون المثيل لأنهما يخضعان بسهولة لتفاعلات SN2 بواسطة محبات النواة الضعيفة.
أنيون المثيل
يتواجد أنيون المثيلنيد (CH−
3) فقط في مرحلة الغاز المخلخل أو في ظل ظروف غريبة. يمكن إنتاجه عن طريق التفريغ الكهربائي في الكيين عند ضغط منخفض (أقل من واحد تور) ويتم تحديد المحتوى الحراري التفاعل ليكون حوالي 252.2±3.3 kJ/mol.[2] وهي قاعدة فائقة قوية؛ فقط أنيون أول أكسيد اللثيوم (LiO−
) وثنائيات أنيون ثنائي إثيل البنزين المعروفة بأنها أكثر قوة.[3]
عند مناقشة آليات التفاعلات العضوية، غالبًا ما يعتبر لثيوم المثيل وكواشف گرينار ذات الصلة بمثابة أملاح CH−
3؛ وعلى الرغم من أن النموذج قد يكون مفيدًا للوصف والتحليل، إلا أنه مجرد خيال مفيد. تُحضر هذه الكواشف عمومًا من هاليدات المثيل:
- 2 M + CH
3X → MCH
3 + MX
حيث M هو فلز قلوي.
جذر المثيل
الصيغة الكيميائية لجذر المثيل هي CH•3. يوجد في الغازات المخففة، لكن على شكل أكثر تركيزًا فإنه يصبح بسهولة ثنائي الوحدة إلى إيثان. يمكن إنتاجه عن طريق التحلل الحراري لمركبات معينة فقط، وخاصة تلك التي لها رابط –N=N–.
التفاعلية
تعتمد تفاعلية مجموعة المثيل على المستبدلات المجاورة. يمكن أن تكون مجموعات المثيل غير متفاعلة تمامًا. على سبيل المثال، في المركبات العضوية، تقاوم مجموعة المثيل الهجوم حتى من أقوى الأحماض.
الأكسدة
تحدث أكسدة مجموعة المثيل على نطاق واسع في الطبيعة والصناعة. منتجات الأكسدة المشتقة من المثيل هي –CH
2OH، –CHO، و–COOH. على سبيل المثال، غالباً ما تحول الپرمنگنات مجموعة المثيل إلى مجموعة الكربوكسيل (–COOH)، على سبيل المثال. تحويل التولوين إلى حمض البنزويك. في النهاية، تنتج أكسدة مجموعات الميثيل پروتونات وثاني أكسيد الكربون، كما يظهر في الاحتراق.
المثيلة
تعد نزع المثيل (نقل مجموعة المثيل إلى مركب آخر) عملية شائعة، والكواشف التي تخضع لهذا التفاعل تسمى عوامل المثيل. عوامل المثيل الشائعة هي ثنائي ميثيل السلفات، يوديد المثيل، وثلاثي المثيل. توليد الميثان، مصدر الغاز الطبيعي، ينشأ عن طريق تفاعل نزع المثيل.[4] تعد عملية المثيلة، جنبًا إلى جنب مع اليوبيكويتين والفسفرة، عملية كيميائية حيوية رئيسية لتعديل وظيفة الپروتين.[5]
نزع الپروتون
يمكن نزع پروتونات مجموعات معينة من المثيل. على سبيل المثال، حموضة مجموعات المثيل في الأسيتون ((CH
3)
2CO) هي أكثر حمضية بنحو 1020 مرة من الميثان. تعتبر الأيونات الكربونية الناتجة مواد وسيطة رئيسية في العديد من التفاعلات في التخليق العضوي والتخليق الحيوي. تُنتج الأحماض الدهنية بهذه الطريقة.
تفاعلات الجذور الحرة
عند وضعها في مواضع البنزيلية أو الأليليك، تقل قوة الرابطة C–H، وتزداد تفاعلية مجموعة المثيل. أحد مظاهر هذه التفاعلية المعززة هو الكلورة الكيميائية-الضوئية الكلورة لمجموعة المثيل في التولوين لإعطاء كلوريد البنزيل.[6]
المثيل المتواكب
في الحالة الخاصة حيث يُستبد هيدروجين بالديوتريوم (D) وهيدروجين آخر بالتريتيوم (T)، يصبح مستبل المثيل متواكب ضوئياً.[7] هناك طرق لإنتاج مركبات مثيل نقية بصريًا، على سبيل المثال، حمض الخليك المتواكب ضوئياً (CHDTCO
2H). من خلال استخدام مجموعات المثيل اللولبية، تم تحليل المسار الكيميائي الفراغي لعدة تحولات كيميائية حيوية.[8]
الدوران
قد تدور مجموعة الميثيل حول محور R-C. وهذا دوران حر فقط في أبسط الحالات مثل كلوريد المثيل CH
3Cl. في معظم الجزيئات، يكسر R المتبقي C∞ تناظر محور R-C ويخلق إمكانات V(φ) الذي يقيد الحركة الحرة للپروتونات الثلاثة. بالنسبة للحالة النموذجية للإيثان CH
3CH
3، يناقش ذلك تحت اسم حاجز الإيثان.
في المراحل المكثفة، تساهم الجزيئات المجاورة أيضًا في الإمكانات. يمكن دراسة دوران مجموعة الميثيل تجريبيًا باستخدام تشتت النيوترونات شبه المرنة.[9]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
أصل الاسم
قام الكيميائيان الفرنسيان جان-باتيست دوماس ويوجين پليجو، بعد تحديد التركيب الكيميائي للميثانول، بإدخال "المثيلين" من الكلمة اليونانية methy "النبيذ" وhȳlē "الخشب، رقعة الأشجار"، أي "الكحول المصنوع من الخشب (مادة)".[10][11] اشتق مصطلح "مثيل" حوالي عام 1840 بواسطة التكوين الخلفي من "المثيلين"، ثم تم تطبيقه لوصف "كحول المثيل" (والذي يسمى منذ عام 1892 "مثانول").
المثيل هو مصطلح التسمية النظامية للمركبات العضوية لجزيء الألكان (أو الألكيل)، يستخدم السابقة "ميث-" للإشارة إلى وجود ذرة كربون واحدة.
التحقق
أصول الحياة
في يونيو 2023، اكتشف اكتشف علماء الفلك، لأول مرة، كاتيون المثيل، CH3+ (و/أو كاتيون الكربون، C+)، المكونات الرئيسية للحياة كما نعرفها، في الفضاء الخارجي.[12][13]
انظر أيضاً
المصادر
- ^ March, Jerry (1992). Advanced organic chemistry: reactions, mechanisms, and structure. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-60180-2.
- ^ G. Barney Ellison , P. C. Engelking , W. C. Lineberger (1978), "An experimental determination of the geometry and electron affinity of methyl radical CH3" Journal of the American Chemical Society, volume 100, issue 8, pages 2556–2558. DOI:10.1021/ja00476a054
- ^ Poad, Berwyck L. J.; Reed, Nicholas D.; Hansen, Christopher S.; Trevitt, Adam J.; Blanksby, Stephen J.; Mackay, Emily G.; Sherburn, Michael S.; Chan, Bun; Radom, Leo (2016). "Preparation of an ion with the highest calculated proton affinity: ortho-diethynylbenzene dianion". Chemical Science. 7 (9): 6245–6250. doi:10.1039/C6SC01726F. PMC 6024202. PMID 30034765.
- ^ Thauer, R. K., "Biochemistry of Methanogenesis: a Tribute to Marjory Stephenson", Microbiology, 1998, volume 144, pages 2377–2406.
- ^ Clarke, Steven G. (2018). "The ribosome: A hot spot for the identification of new types of protein methyltransferases". Journal of Biological Chemistry. 293 (27): 10438–10446. doi:10.1074/jbc.AW118.003235. PMC 6036201. PMID 29743234.
- ^ M. Rossberg et al. “Chlorinated Hydrocarbons” in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry 2006, Wiley-VCH, Weinheim. DOI:10.1002/14356007.a06_233.pub2
- ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2010-07-14. Retrieved 2013-11-26.
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link) - ^ Heinz G. Floss, Sungsook Lee "Chiral methyl groups: small is beautiful" Acc. Chem. Res., 1993, volume 26, pp 116–122. DOI:10.1021/ar00027a007
- ^ Press,W: Single-particle rotation in molecular crystals (Springer tracts in modern physics 92), Springer: Berlin (1981).
- ^ J. Dumas and E. Péligot (1835) "Mémoire sur l'espirit de bois et sur les divers composés ethérés qui en proviennent" (Memoir on spirit of wood and on the various ethereal compounds that derive therefrom), Annales de chimie et de physique, 58 : 5-74; from page 9: Nous donnerons le nom de méthylène (1) à un radical … (1) μεθυ, vin, et υλη, bois; c'est-à-dire vin ou liqueur spiritueuse du bois. (We will give the name "methylene" (1) to a radical … (1) methy, wine, and hulē, wood; that is, wine or spirit of wood.)
- ^ Note that the correct Greek word for the substance "wood" is xylo-.
- ^ Sauers, Elisha (27 June 2023). "Webb telescope just found something unprecedented in the Orion Nebula - Astronomers are excited about the detection of a special molecule in space". Mashable. Archived from the original on 27 June 2023. Retrieved 27 June 2023.
- ^ Berne, Olivier; et al. (26 June 2023). "Formation of the Methyl Cation by Photochemistry in a Protoplanetary Disk". Nature. doi:10.1038/s41586-023-06307. Archived from the original on 27 June 2023. Retrieved 27 June 2023.