ACILGRUPA: STRUKTŪRA, RAKSTURLIELUMI, SAVIENOJUMI UN ATVASINĀJUMI - ĶĪMIJA - 2025

Acilgrupa ir molekulārais fragments, kas organiskajā ķīmijā parasti izriet no karbonskābēm. Tās formula ir RCO, kur R ir oglekļa, alkil vai aril aizvietotājs, kovalenti savienots tieši ar karbonilgrupu, C = O. Parasti tā ir tikai neliela organiskā savienojuma, piemēram, biomolekulas, struktūras daļa.

Tiek teikts, ka to iegūst no karbonskābes RCOOH, jo pietiks ar hidroksilgrupas OH atdalīšanu, lai iegūtu acilgrupu RCO. Ņemiet vērā, ka šajā grupā ietilpst plaša organisko (un neorganisko) savienojumu grupa. Šo saimi parasti sauc par acila savienojumiem (un nevis patvērumu).

Acilgrupas strukturālā formula. Avots: Su-no-G, izmantojot Wikipedia.

Augšējā attēlā mums ir acilgrupas strukturālā formula. To ir viegli atpazīt, novērojot jebkuru molekulāro struktūru, jo tā vienmēr atrodas galos un ir apzīmēta ar karbonilgrupu. Tā piemēru mēs redzēsim acetil-CoA molekulā, kas ir būtiska Krebsa ciklam.

Šīs grupas iekļaušana molekulā ir zināma kā acilācijas reakcija. Acilgrupa ir daļa no darba rutīnas organiskajās sintēzēs.

Acilgrupas uzbūve un raksturojums

Acilgrupas struktūra ir atkarīga no R identitātes. Minētās R sānu ķēdes oglekļa atoms, kā arī C = O, pie kura tā ir piestiprināta, atrodas tajā pašā plaknē. Tāpēc pirmā attēla RCO segments ir līdzens.

Tomēr šis fakts varētu šķist nenozīmīgs, ja tas neattiecas uz C = O elektroniskajām īpašībām: oglekļa atomā ir neliels elektronu deficīts. Tas padara to jutīgu pret nukleofīliem līdzekļiem, kas bagāti ar elektroniem. Tādējādi acilgrupa ir reaktīva, kas ir īpaša vieta, kur notiek organiskā sintēze.

Savienojumi un atvasinājumi

Atkarībā no R ķēdēm vai atomiem, kas novietoti pa labi no RCO, tiek iegūti dažādi acilgrupas savienojumi vai atvasinājumi.

- hlorīdi

Pieņemsim, piemēram, ka hlora atoms ir novietots pa labi no RCO. Tas tagad aizvieto to jūsu jūtīgumu, kas attēlots pirmajā attēlā, paliekot kā: RCOCl. Tātad mums ir atvasinājumi, kurus sauc par acilhlorīdiem.

Tagad, mainot R identitāti RCOCl, mēs iegūstam vairākus acilhlorīdus:

-HCOCl, R = H, metanoilhlorīds, krasi nestabils savienojums

CH ₃ COCI, R = CH ₃ , acetilhlorīdu

CH ₃ CH ₂ COCI, R = CH ₂ CH ₃ , propionyl chloride

-C ₆ H ₅ COCl, R = C ₆ H ₅ (benzola gredzens), benzoilhlorīds

Tas pats pamatojums attiecas uz acilfluorīdiem, bromīdiem un jodīdiem. Šie savienojumi tiek izmantoti acilācijas reakcijās, lai iekļautu RCO kā aizvietotāju lielākai molekulai; piemēram, uz benzola gredzenu.

- Radikāli

Acils īslaicīgi var pastāvēt kā radikālis, RCO •, kura izcelsme ir aldehīds. Šī suga ir ļoti nestabila un nekavējoties ir nesamērīga ar alkilgrupu un oglekļa monoksīdu:

RC • = O → R • + C≡O

- katjons

Acilgrupa var parādīties arī kā katjons, RCO ⁺ , kas ir starpprodukts, kas reaģē uz molekulas acilēšanu. Šī suga satur divas rezonanses struktūras, kas attēlotas zemāk redzamajā attēlā:

Acilu katjonu rezonanses struktūras. Avots: Jü

Ievērojiet, kā pozitīvais daļējais lādiņš tiek sadalīts starp oglekļa un skābekļa atomiem. No šīm divām struktūrām ar pozitīvu skābekļa lādiņu tas ir visizplatītākais.

- amīdi

Tagad pieņemsim, ka tā vietā, Cl atoma mēs izvietot aminogrupu, NH ₂ . Mēs tad ir amīdu, RCONH ₂ , RC (O) NH ₂ vai RC = ONH ₂ . Tādējādi, beidzot mainot R identitāti, mēs iegūsim amīdu saimi.

- Aldehīdi

Ja tā vietā, lai NH ₂ mēs vieta ir ūdeņraža atoms, mēs iegūt aldehìdu, RCOH vai RCHO. Ņemiet vērā, ka acilgrupa joprojām pastāv, pat ja tā ir nonākusi svarīguma fona. Gan aldehīdi, gan amīdi ir acilsavienojumi.

- ketoni un esteri

Turpinot to pašu apsvērumu, mēs varam aizstāt H ar citu sānu ķēdi R, kas radīs ketonu, RCOR 'vai RC (O) R'. Šoreiz acilgrupa ir vairāk "slēpta", jo kādu no abiem galiem var uzskatīt par RCO vai R'CO.

No otras puses, R 'var arī aizstāt ar OR', radot esteri RCOOR '. Esteros acilgrupa ir redzama ar neapbruņotu aci, jo tā atrodas karbonilgrupas kreisajā pusē.

- vispārīgs komentārs

Acilgrupa, kas atrodas dažādos savienojumos. Avots: Jü.

Augšējais attēls kopumā atspoguļo visu, kas apskatīts šajā sadaļā. Acilgrupa ir izcelta zilā krāsā, un, sākot no augšējā stūra, no kreisās uz labo, mums ir: ketoni, acil katjons, acilgrupa, aldehīdi, esteri un amīdi.

Lai arī acilgrupa ir klāt šajos savienojumos, kā arī karbonskābēs un tioesteros (RCO-SR '), definējot tās dipola momentus, karbonilgrupai parasti tiek piešķirta lielāka nozīme. RCO ir lielāka interese, ja tas tiek atrasts kā aizvietotājs vai ja tas ir tieši pievienots metālam (metāla aciliem).

Atkarībā no savienojuma RCO var būt dažādi nosaukumi, kā redzams apakšdaļā par acilhlorīdiem. Piemēram, CH ₃ CO ir pazīstams kā acetilgrupa vai ethanoyl, kamēr CH ₃ CH ₂ CO, propionil vai propanoil.

Acilgrupas piemēri

Acetil-CoA strukturālā formula. Avots: Lietotājs: Bryan Derksen (oriģināls) un DMacks (saruna) (krāsas maiņa).

Viens no reprezentatīvākajiem acilsavienojumu piemēriem ir acetil-CoA (augšējais attēls). Ņemiet vērā, ka tas tiek nekavējoties identificēts, jo tas ir iezīmēts zilā krāsā. Acilgrupa acetil-CoA, kā norāda tās nosaukums, ir acetilgrupa, CH ₃ CO. Lai arī tas varētu nepatikt, šī grupa ir būtiska mūsu ķermeņa Krebsa ciklā.

Aminoskābes satur arī acilgrupu, tikai atkal tā mēdz palikt nepamanīta. Piemēram, attiecībā uz glicīnu, NH2 _- CH2 _- COOH, tā acilgrupa kļūst par NH2 _- CH2 _- CO segmentu , un to sauc par glicilgrupu. Tajā pašā laikā, par lizīnu, tā acilgrupa kļūst NH ₂ (CH ₂ ) ₄ CHNH ₂ CO, ko sauc lizilatlikums.

Lai arī acilgrupas parasti netiek apspriestas ļoti regulāri, tās var nākt arī no neorganiskām skābēm; tas ir, centrālajam atomam nav jābūt ogleklim, bet to var izgatavot arī no citiem elementiem. Piemēram, acilgrupa var būt arī RSO (RS = O), kas iegūta no sulfonīnskābes, vai RPO (RP = O), kas iegūta no fosfonskābes.

Atsauces

1. Morisons, RT un Boids, R., N. (1987). Organiskā ķīmija. 5. izdevums. Redakcijas Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Organiskā ķīmija. (Sestais izdevums). Mc Graw Hill.
3. Grehems Solomons TW, Kreigs B. Frīls. (2011). Organiskā ķīmija. (10. izdevums.). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Acilu grupa. Atgūts no: en.wikipedia.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2020. gada 11. februāris). Acilgrupas definīcija un piemēri. Atgūts no: domaco.com
6. Laura Foiste. (2020). Acyl grupa: definīcija un struktūra. Pētījums. Atgūts no: study.com
7. Stīvens A. Hardingers. (2017). Ilustrētā organiskās ķīmijas vārdnīca: Acil grupa. Atgūts no: chem.ucla.edu