ACYLGRUPP: STRUKTUR, EGENSKAPER, FÖRENINGAR OCH DERIVAT - KEMI - 2025

Den Acylgruppen är en molekylfragment som i organisk kemi vanligtvis härrör från karboxylsyror. Dess formel är RCO, där R är en kol-, alkyl- eller arylsubstituent, kovalent kopplad direkt till karbonylgruppen, C = O. Det är vanligtvis bara en bråkdel av strukturen för en organisk förening, till exempel en biomolekyl.

Det sägs härledas från en karboxylsyra, RCOOH, eftersom det räcker för att eliminera hydroxylgruppen, OH, för att erhålla acylgruppen, RCO. Observera att denna grupp består av en bred familj av organiska (och oorganiska) föreningar. Denna familj är allmänt känd som acylföreningar (och inte asyl).

Strukturformel för acylgruppen. Källa: Su-no-G via Wikipedia.

I den övre bilden har vi strukturformeln för acylgruppen. Det är lätt att känna igen det genom att observera vilken molekylstruktur som helst, eftersom den alltid är belägen i ändarna och indikeras av karbonylgruppen. Ett exempel på detta kommer vi att se i acetyl-CoA-molekylen, nödvändig för Krebs-cykeln.

Införlivandet av denna grupp i en molekyl är känd som en acyleringsreaktion. Acylgruppen är en del av arbetsrutinen inom organiska synteser.

Struktur och egenskaper hos acylgruppen

Strukturen för acylgruppen beror på identiteten hos R. Kolatomen i nämnda R-sidokedja, liksom C = O till vilken den är fäst, ligger i samma plan. RCO-segmentet för den första bilden är därför platt.

Detta faktum kan dock verka obetydligt om det inte vore för de elektroniska egenskaperna för C = O: kolatomen har ett litet elektronunderskott. Detta gör det mottagligt för attacker från nukleofila medel, rik på elektroner. Således är acylgruppen reaktiv, eftersom den är en specifik plats där organisk syntes sker.

Föreningar och derivat

Beroende på R-kedjorna eller atomerna som är placerade till höger om RCO erhålls olika föreningar eller derivat av acylgruppen.

- Klorider

Anta till exempel att en kloratom placeras till höger om RCO. Detta ersätter nu den sinuositet som representeras i den första bilden, kvar som: RCOCl. Så vi har derivat som kallas acylklorider.

Nu när vi ändrar R-identiteten i RCOCl får vi flera acylklorider:

-HCOCl, R = H, metanoylklorid, drastiskt instabil förening

-CH ₃ COCl, R = CH ₃ , acetylklorid

-CH ₃ CH ₂ COCl, R = CH ₂ CH ₃ , propionylklorid

-C ₆ H ₅ COCl, R = C ₆ H ₅ (bensenring), bensoylklorid

Samma resonemang gäller acylfluorider, bromider och jodider. Dessa föreningar används i acyleringsreaktioner, i syfte att införliva RCO som en substituent till en större molekyl; till exempel till en bensenring.

- Radikalt

Acyl kan existera tillfälligt som en radikal, RCO •, härrörande från en aldehyd. Denna art är mycket instabil och är omedelbart oproportionerlig med en alkylradikal och kolmonoxid:

RC • = O → R • + C≡O

- Katjon

Acylgruppen kan också visas som en katjon, RCO ⁺ , som en mellanprodukt som reagerar på acylering av en molekyl. Denna art innehåller två resonansstrukturer representerade i bilden nedan:

Resonansstrukturer av acylkation. Källa: Jü

Lägg märke till hur den positiva delladdningen fördelas mellan kol- och syreatomerna. Av dessa två strukturer, med den positiva laddningen på syre, är den den mest dominerande.

- Amides

Antag nu att i stället för en Cl-atom vi placerar en aminogrupp, NH ₂ . Vi kommer då att ha en amid, RCONH ₂ , RC (O) NH ₂ eller RC = ONH ₂ . Då vi äntligen ändrar R: s identitet kommer vi att få en amidfamilj.

- Aldehyder

Om istället för NH ₂ vi placera en väteatom, erhåller vi en aldehyd, RCOH eller RCHO. Observera att acylgruppen fortfarande är närvarande även när den har gått in i bakgrunden av betydelse. Både aldehyder och amider är acylföreningar.

- Ketoner och estrar

Fortsätter vi med samma resonemang kan vi ersätta H med en annan sidokedja R, vilket kommer att ge upphov till en keton, RCOR 'eller RC (O) R'. Denna gång är acylgruppen mer "dold", eftersom någon av de två ändarna kan betraktas som RCO eller R'CO.

Å andra sidan kan R 'också ersättas med OR', vilket ger upphov till en ester, RCOOR '. I estrar är acylgruppen synlig för blotta ögat eftersom den är på karbonylgruppens vänstra sida.

- Generell kommentar

Acylgruppen finns i olika föreningar. Källa: Jü.

Den översta bilden globalt representerar allt som diskuteras i detta avsnitt. Acylgruppen är markerad med blått, och med början från det övre hörnet, från vänster till höger, har vi: ketoner, acylkatjon, acylradikal, aldehyd, estrar och amider.

Även om acylgruppen är närvarande i dessa föreningar, såväl som i karboxylsyror och tioestrar (RCO-SR '), ges karbonylgruppen vanligtvis större betydelse vid definiering av dess dipolmoment. RCO är av större intresse när den hittas som en substituent, eller när den är direkt fäst vid en metall (metallacyler).

Beroende på föreningen kan RCO ha olika namn, sett i underavsnittet om acylklorider. Till exempel, CH ₃ är CO känd som acetyl eller etanoyl, medan CH ₃ CH ₂ CO, propionyl eller propanoyl.

Exempel på acylgrupp

Acetyl-CoA strukturell formel. Källa: Användare: Bryan Derksen (original) och DMacks (prat) (färgändring).

Ett av de mest representativa exemplen på acylföreningar är acetyl-CoA (toppbild). Observera att den omedelbart identifieras eftersom den är markerad med blått. Acylgruppen av acetyl-CoA, som namnet antyder, är acetyl, CH ₃ CO. Även om det kanske inte verkar så är den här gruppen viktigt i Krebs-cykeln i vår kropp.

Aminosyror innehåller också acylgruppen, bara igen, det tenderar att gå obemärkt. Till exempel, för glycin, NH ₂ -CH ₂ blir -COOH, dess acylgrupp NH ₂ -CH ₂ -CO -segmentet , och kallas glycyl. Under tiden, för lysin, dess acylgrupp blir NH ₂ (CH ₂ ) ₄ CHNH ₂ CO, som kallas lysyl.

Även om de vanligtvis inte diskuteras mycket regelbundet, kan acylgrupper också komma från oorganiska syror; det vill säga den centrala atomen behöver inte vara kol, utan kan också vara gjord av andra element. Exempelvis kan en acylgrupp också vara RSO (RS = O), härledd från sulfonsyra eller RPO (RP = O), härledd från fosfonsyra.

referenser

1. Morrison, RT och Boyd, R, N. (1987). Organisk kemi. 5: e upplagan. Redaktionell Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Organisk kemi. (Sjätte upplagan). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kemi. (10: e upplagan.) Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Acylgrupp. Återställd från: en.wikipedia.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 februari 2020). Acyl Group Definition och exempel. Återställd från: thoughtco.com
6. Laura Foist. (2020). Acyl Group: Definition & Structure. Studie. Återställd från: study.com
7. Steven A. Hardinger. (2017). Illustrerad ordlista över organisk kemi: Acylgrupp. Återställdes från: chem.ucla.edu