Nhóm methyl

Methyl là một nhóm chức hữu cơ, hình thành từ methan khi mất một nguyên tử hydro, có công thức cấu tạo là –CH₃, và thường được viết tắt là –Me. Nhóm methyl là một nhóm đẩy electron và hiện diện trong nhiều hợp chất hữu cơ.

Cation, anion và gốc tự do của methyl

Cation methyl

Các cation methylium (CH3 +) tồn tại trong pha khí, nhưng không gặp phải. Một số hợp chất được coi là nguồn gốc của cation CH3 +, và sự đơn giản hóa này được áp dụng rộng rãi trong hóa học hữu cơ. Ví dụ, proton hóa methanol tạo ra một phản ứng methyl hóa mạnh:

CH₃OH + H → CH₃ + H₂O

Tương tự, iodomethan và methyl triflate có thể được coi là tương đương với cation methyl vì chúng dễ dàng tham gia phản ứng SN2 với các nucleophile yếu.

Anion methyl

Anion methanide (CH₃) chỉ xuất hiện hiếm hoi trong pha khí hoặc trong điều kiện đặc biệt. Nó có thể được tạo ra bằng cách xả điện trong ketene ở áp suất thấp (dưới một torr) và enthalpy của phản ứng được ước tính khoảng 252,2±3,3 kJ/mol.

Khi thảo luận về cơ chế các phản ứng hữu cơ, methyl lithium và các thuốc thử Grignard liên quan thường được coi là muối của 'CH₃'. Mặc dù mô hình này có thể hữu ích trong việc mô tả và phân tích, nó chỉ là một giả thuyết tiện lợi. Các thuốc thử này thường được điều chế từ các methyl halide:

2 M + CH₃X → MCH₃ + MX, trong đó M là kim loại kiềm.

Gốc methyl

Gốc methyl có công thức CH3. Nó tồn tại trong các khí pha loãng, nhưng ở dạng nồng độ cao hơn, nó dễ dàng dimer hóa thành ethane. Gốc methyl có thể được tạo ra từ sự phân hủy nhiệt của một số hợp chất nhất định, đặc biệt là các hợp chất có liên kết-N = N.

Phản ứng

Tính chất phản ứng của nhóm methyl phụ thuộc vào các nhóm thế xung quanh. Các nhóm methyl thường khá trơ. Ví dụ, trong các hợp chất hữu cơ, nhóm methyl kháng cự lại các tác động của ngay cả các axit mạnh nhất.

Oxy hóa

Quá trình oxy hóa của nhóm methyl diễn ra rộng rãi trong tự nhiên và công nghiệp. Các sản phẩm oxy hóa từ methyl bao gồm CH₂OH, CHO, và CO₂H. Ví dụ, permanganat thường chuyển đổi nhóm methyl thành nhóm carboxyl (-COOH), như trong sự chuyển hóa toluene thành axit benzoic. Cuối cùng, quá trình oxy hóa nhóm methyl dẫn đến sự hình thành proton và carbon dioxide, như thấy trong quá trình đốt cháy.

Methyl hóa

Quá trình demethyl hóa (chuyển nhóm methyl sang hợp chất khác) là một hiện tượng phổ biến, và các chất tham gia phản ứng này được gọi là chất methyl hóa. Các tác nhân methyl hóa thường gặp bao gồm dimethyl sulfat, iodide methyl và methyl triflate. Methanogenesis, nguồn khí tự nhiên, hình thành qua phản ứng demethyl hóa.

Deproton hóa

Một số nhóm methyl có thể bị deproton hóa. Ví dụ, tính axit của nhóm methyl trong aceton ((CH3)2CO) cao hơn so với methan khoảng 1020 lần. Các carbanion hình thành trong quá trình này là trung gian quan trọng trong nhiều phản ứng tổng hợp hữu cơ và hóa học. Acid béo có thể được tổng hợp theo cách này.

Phản ứng gốc tự do

Khi nhóm methyl nằm ở vị trí benzyl hoặc allylic, liên kết C-H sẽ yếu hơn và độ phản ứng của nhóm methyl sẽ tăng. Một ví dụ điển hình của hiện tượng này là phản ứng quang hóa của nhóm methyl trong toluene để tạo ra benzyl chloride.

Liên kết ngoài