АЦИЛЬНА ГРУПА: СТРУКТУРА, ХАРАКТЕРИСТИКИ, СПОЛУКИ ТА ПОХІДНІ - ХІМІЯ - 2025

Ацильного група являє собою молекулярний фрагмент , який в органічній хімії , як правило , відбувається з карбонових кислот. Його формулою є RCO, де R являє собою заступник вуглецю, алкіл або арил, ковалентно пов'язаний безпосередньо з карбонільною групою, C = O. Зазвичай це лише частка структури органічної сполуки, наприклад біомолекули.

Кажуть, що він походить від карбонової кислоти RCOOH, тому що для отримання ацильної групи RCO буде достатньо для усунення гідроксильної групи, OH. Зауважимо, що ця група включає широке сімейство органічних (і неорганічних) сполук. Це сімейство загалом відоме як ацилові сполуки (а не притулок).

Структурна формула ацильної групи. Джерело: Su-no-G через Wikipedia.

У верхньому зображенні маємо структурну формулу ацильної групи. Розпізнати його легко, спостерігаючи будь-яку молекулярну структуру, оскільки вона завжди розташована на кінцях і позначена карбонільною групою. Приклад цього ми побачимо в молекулі ацетил-КоА, необхідної для циклу Кребса.

Включення цієї групи в молекулу відоме як реакція ацилювання. Ацилова група є частиною робочого режиму в органічних синтезах.

Будова та характеристики ацильної групи

Структура ацильної групи залежить від ідентичності Р. Атом вуглецю зазначеного бічного ланцюга R, а також C = O, до якого він приєднаний, лежать в одній площині. Отже, сегмент RCO першого зображення плоский.

Однак цей факт може здатися незначним, якби не електронні характеристики C = O: атом вуглецю має невеликий дефіцит електронів. Це робить його чутливим до нападу нуклеофільних агентів, багатих електронами. Таким чином, ацильна група є реакційноздатною, будучи специфічним місцем, де відбувається органічний синтез.

Сполуки та похідні

Залежно від R ланцюгів або атомів, які розміщені праворуч від RCO, виходять різні сполуки або похідні ацильної групи.

- Хлориди

Припустимо, наприклад, що атом хлору розміщений праворуч від RCO. Це тепер замінює ту синусовість, представлену на першому зображенні, залишаючись як: RCOCl. Отже, у нас є похідні, які називаються ацилхлоридами.

Тепер, змінюючи ідентичність R у RCOCl, ми отримуємо кілька ацилхлоридів:

-HCOCl, R = H, метаноилхлорид, різко нестабільна сполука

-CH ₃ COCl, R = CH ₃ , ацетилхлорид

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

-C ₆ H ₅ COCl, R = C ₆ H ₅ (бензольне кільце), бензоїлхлорид

Це ж міркування стосується фторидів ацилу, бромідів та йодидів. Ці сполуки використовуються в реакціях ацилювання з метою включення RCO в якості заступника до більшої молекули; наприклад, до бензольного кільця.

- Радикальний

Ацил може миттєво існувати як радикал, RCO •, що походить від альдегіду. Цей вид дуже нестійкий і одразу непропорційний алкильному радикалу та оксиду вуглецю:

RC • = O → R • + C≡O

- Катіон

Ацилова група також може представляти собою катіон RCO ⁺ , будучи проміжним продуктом, який реагує на ацилацію молекули. Цей вид містить дві резонансні структури, представлені на зображенні нижче:

Резонансні структури катіонного катіона. Джерело: Jü

Зверніть увагу, як позитивний частковий заряд розподіляється між атомами вуглецю та кисню. З цих двох структур, з позитивним зарядом на кисень, він є найбільш переважаючим.

- Аміди

Тепер припустимо, що замість атома Cl розміщуємо аміногрупу NH ₂ . Тоді у нас буде амід, RCONH ₂ , RC (O) NH ₂ або RC = ONH ₂ . Таким чином, остаточно змінивши ідентичність R, ми отримаємо сімейство амідів.

- Альдегіди

Якщо замість NH ₂ помістимо атом водню, ми отримаємо альдегід, RCOH або RCHO. Зауважте, що ацилова група все ще присутня навіть тоді, коли вона перейшла на другий план. І альдегіди, і аміди є ацильними сполуками.

- Кетони та складні ефіри

Продовжуючи ті ж міркування, ми можемо замінити H на інший бічний ланцюг R, який призведе до появи кетону, RCOR 'або RC (O) R'. Цього разу ацилова група є більш «прихованою», оскільки будь-який з двох кінців може розглядатися як RCO або R'CO.

З іншого боку, R 'також може бути заміщений на OR', породжуючи ефір, RCOOR '. В ефірах ацильна група видна неозброєним оком, оскільки вона знаходиться з лівого боку карбонільної групи.

- Загальний коментар

Ацилова група присутня в різних сполуках. Джерело: Jü.

Верхнє зображення в усьому світі представляє все, що обговорюється в цьому розділі. Ацилова група виділена синім кольором, і, починаючи з верхнього кута, зліва направо, ми маємо: кетони, ациловий катіон, ациловий радикал, альдегід, ефіри та аміди.

Хоча ацильна група присутня в цих сполуках, а також у карбонових кислотах і тіоефірах (RCO-SR '), карбонільній групі зазвичай надається більше значення при визначенні її дипольних моментів. RCO представляє більший інтерес, коли він знаходиться як заступник або коли він безпосередньо приєднаний до металу (металеві ацили).

Залежно від сполуки, RCO може мати різні назви, як це видно в підрозділі про ацилхлориди. Наприклад, CH ₃ CO відомий як ацетил або етаноїл, тоді як CH ₃ CH ₂ CO, пропіоніл або пропаноїл.

Приклади ацильної групи

Структурна формула ацетил-КоА. Джерело: Користувач: Брайан Дерксен (оригінал) та DMacks (розмова) (зміна кольору).

Одним з найбільш репрезентативних прикладів ацильних сполук є ацетил-КоА (верхнє зображення). Зауважте, що його негайно ідентифікують, оскільки він виділений синім кольором. Ацильною групою ацетил-КоА, як випливає з назви, є ацетил, CH ₃ CO. Хоча це може здатися не схожим, ця група важлива в циклі Кребса нашого організму.

Амінокислоти також містять ацильну групу, лише, знову ж таки, вона, як правило, залишається непоміченою. Наприклад, для гліцину NH ₂ -CH ₂ -COOH його ацильна група стає NH ₂ -CH ₂ -CO сегментом і називається гліцилом. Тим часом для лізину його ацильною групою стає NH ₂ (CH ₂ ) ₄ CHNH ₂ CO, що називається лізилом.

Хоча зазвичай не обговорюється дуже регулярно, ацильні групи також можуть походити з неорганічних кислот; тобто центральний атом не повинен бути вуглецем, але може бути виготовлений з інших елементів. Наприклад, ацильною групою може бути також RSO (RS = O), похідний від сульфонової кислоти, або RPO (RP = O), отриманий з фосфонової кислоти.

Список літератури

1. Моррісон, RT та Бойд, R, N. (1987). Органічна хімія. 5-е видання. Редакція Addison-Wesley Interamericana.
2. Кері Ф. (2008). Органічна хімія. (Шосте видання). Mc Graw Hill.
3. Грем Соломон TW, Крейг Б. Фріхле. (2011 р.). Органічна хімія. (10-е видання.). Wiley Plus.
4. Вікіпедія. (2020). Ацильна група. Відновлено з: en.wikipedia.org
5. Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (11 лютого 2020 р.). Визначення та приклади групи Acyl. Відновлено з: thinkco.com
6. Лора Фойст. (2020). Acyl Group: Визначення та структура. Вивчення. Відновлено з: study.com
7. Стівен А. Хардінгер. (2017). Ілюстрований словник органічної хімії: ацилова група. Відновлено: chem.ucla.edu