Isopropylgruppe
Methylgruppe

In der organischen Chemie ist eine Alkylgruppe ein Alkan , dem ein Wasserstoffatom fehlt . [ 1 ] Der Begriff Alkyl ist bewusst unspezifisch, um viele mögliche Substituenten einzuschließen. Ein acyclisches Alkyl hat die allgemeine Formel −C <sub>n</sub> H <sub>2n + 1</sub> . Eine Cycloalkylgruppe entsteht durch Abspaltung eines Wasserstoffatoms aus einem Cycloalkan und hat die allgemeine Formel −C<sub> n </sub> H <sub>2n − 1</sub> . [ 2 ] Typischerweise ist ein Alkyl Bestandteil eines größeren Moleküls. In Strukturformeln wird das Symbol R verwendet, um eine generische (nicht näher spezifizierte) Alkylgruppe zu bezeichnen. Die kleinste Alkylgruppe ist Methyl mit der Formel −CH <sub>3 </sub>. [ 3 ]

Alkylierung ist die Anlagerung von Alkylgruppen an Moleküle, häufig durch Alkylierungsmittel wie Alkylhalogenide .

Alkylierende Antineoplastika sind eine Wirkstoffklasse, die zur Krebsbehandlung eingesetzt wird. Der Begriff „Alkyl“ wird in diesem Zusammenhang oft ungenau verwendet. Stickstoffloste sind beispielsweise bekannte Alkylierungsmittel, aber keine einfachen Kohlenwasserstoffe.

In der Chemie bezeichnet Alkyl eine Gruppe, einen Substituenten, der an andere Molekülfragmente gebunden ist. Beispielsweise haben Alkyllithium-Reagenzien die empirische Formel Li(Alkyl), wobei Alkyl für Methyl, Ethyl usw. steht . Ein Dialkylether ist ein Ether mit zwei Alkylgruppen, z. B. Diethylether O( CH₂CH₃ ) ₂ .

In der medizinischen Chemie

In der medizinischen Chemie erhöht der Einbau von Alkylketten in einige chemische Verbindungen deren Lipophilie . Diese Strategie wurde genutzt, um die antimikrobielle Aktivität von Flavanonen und Chalkonen zu steigern . [ 4 ]

Alkylkationen, -anionen und -radikale

Üblicherweise sind Alkylgruppen an andere Atome oder Atomgruppen gebunden. Freie Alkyle treten als neutrale Radikale, Anionen oder Kationen auf. Die Kationen werden Carbokationen , die Anionen Carbanionen genannt . Neutrale Alkylradikale haben keine spezielle Bezeichnung. Solche Spezies treten üblicherweise nur als kurzlebige Zwischenprodukte auf. Es wurden jedoch persistente Alkylradikale mit Halbwertszeiten von Sekunden bis Jahren hergestellt. [ 5 ] Typischerweise werden Alkylkationen mithilfe von Supersäuren erzeugt , während Alkylanionen in Gegenwart starker Basen beobachtet werden. Alkylradikale können durch photochemische Reaktionen oder homolytische Spaltung entstehen . [ 6 ] Alkyle werden häufig in der Massenspektrometrie organischer Verbindungen nachgewiesen . Einfache Alkyle (insbesondere Methyl ) werden auch im interstellaren Raum beobachtet.

Nomenklatur

Alkylgruppen bilden homologe Reihen . Die einfachsten Reihen haben die allgemeine Formel −C<sub> n </sub> H <sub>2n + 1</sub> . Zu den Alkylgruppen gehören Methyl ( −CH<sub> 3 </sub> ), Ethyl ( −C <sub> 2 </sub> H <sub> 5 </sub> ), Propyl (−C <sub> 3 </sub> H <sub> 7 </sub>), Butyl ( −C <sub>4 </sub>H<sub> 9 </sub> ), Pentyl ( −C<sub> 5</sub> H <sub>11 </sub>) usw. Einringige Alkylgruppen haben die Formel −C <sub>n </sub> H <sub>2n − 1 </sub>, z. B. Cyclopropyl und Cyclohexyl. Die Formel von Alkylresten entspricht der von Alkylgruppen, nur dass die freie Valenz „ − “ durch einen Punkt „•“ ersetzt und dem Namen der Alkylgruppe der Zusatz „-rest“ vorangestellt wird (z. B. Methylrest •CH <sub>3 </sub> ).

Die Namenskonvention ist der IUPAC-Nomenklatur entnommen :

Anzahl der Kohlenstoffatome 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Präfix Meth- eth- Stütze- Aber- pent- verhexen- Hept- Okt. nicht- Dez- undec- Dodek- Tridec- Tetradec-
Gruppenname MethylEthylPropylButylPentylHexyl Heptyl Octyl Nonyl Decyl Undecyl Dodecyl Tridecyl Tetradecyl

Die aus der IUPAC-Nomenklatur übernommenen Präfixe werden verwendet, um verzweigte Kettenstrukturen anhand ihrer Substituentengruppen zu benennen , zum Beispiel 3-Methylpentan :

Die Struktur von 3-Methylpentan besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen. Zunächst bilden fünf Kohlenstoffatome die längste gerade Kette . Diese Fünf-Kohlenstoff-Verbindung heißt Pentan (blau hervorgehoben). Die Methylgruppe ist rot hervorgehoben. Gemäß den üblichen Nomenklaturregeln werden Alkylgruppen vor dem Stammnamen genannt, wie beispielsweise Methylpentan . Dieser Name ist jedoch mehrdeutig, da die Methylgruppe an verschiedenen Kohlenstoffatomen sitzen könnte. Daher wird 3-Methylpentan verwendet, um Mehrdeutigkeiten zu vermeiden: Die „3-“ steht dafür, dass die Methylgruppe an das dritte der fünf Kohlenstoffatome gebunden ist.

Sind an einer Kette mehrere gleiche Alkylgruppen gebunden, werden den Alkylgruppen Präfixe vorangestellt, um Mehrfachbindungen anzuzeigen (z. B. di, tri, tetra usw.).

Diese Verbindung ist als 2,3,3-Trimethylpentan bekannt . Hier sind drei identische Alkylgruppen an die Kohlenstoffatome 2, 3 und 3 gebunden. Die Zahlen im Namen dienen der eindeutigen Zuordnung der Gruppen, und „Tri“ bedeutet, dass es sich um drei identische Methylgruppen handelt. Wäre eine der Methylgruppen am dritten Kohlenstoffatom stattdessen eine Ethylgruppe, lautete der Name 3-Ethyl-2,3-dimethylpentan. Unterschiedliche Alkylgruppen werden alphabetisch aufgelistet.

Darüber hinaus lässt sich jede Position einer Alkylkette danach beschreiben, wie viele andere Kohlenstoffatome daran gebunden sind. Die Begriffe primär , sekundär , tertiär und quaternär bezeichnen ein Kohlenstoffatom, das jeweils an ein, zwei, drei oder vier andere Kohlenstoffatome gebunden ist.

C nTrivialnameSymbol Kondensierte FormelIUPAC-Status Bevorzugter IUPAC-Name Skelettformel
C 1MethylIch −CH 3Methyl
C 2EthylEt −CH 2 −CH 3Ethyl
C 3Propyl , n -Propyl Pr, n Pr, n -Pr −CH 2 −CH 2 −CH 3Propyl
Isopropyl i Pr, i -Pr, i Pr −CH(−CH 3 ) 22-Propyl
C 4n -Butyl Bu, n -Bu, n Bu −CH 2 −CH 2 −CH 2 −CH 3Butyl
Isobutyl i Bu, i -Bu, i Bu −CH 2 −CH(−CH 3 ) 22-Methylpropyl
sec -Butyl s Bu, s -Bu, s Bu −CH(−CH 3 )−CH 2 −CH 32-Butyl
tert -Butyl t Bu, t -Bu, t Bu −C(−CH 3 ) 3tert -Butyl
C 5n -Pentyl, Amyl Pe, Am, n Pe, n -Pe, n Pe, n Am −CH 2 −CH 2 −CH 2 −CH 2 −CH 3Pentyl
tert -Pentyl t Pe, t -Pe, t Pe −C(−CH 3 ) 2 −CH 2 −CH 3Nicht mehr empfohlen 2-Methylbutan-2-yl (auch bekannt als 1,1-Dimethylpropyl)
Neopentyl −CH 2 −C(−CH 3 ) 3Nicht mehr empfohlen 2,2-Dimethylpropyl
Isopentyl, Isoamyl −CH 2 −CH 2 −CH(−CH 3 ) 2Nicht mehr empfohlen 3-Methylbutyl
sec -pentyl s Pe, s -Pe, s Pe −CH(−CH 3 )−CH 2 −CH 2 −CH 3Pentan-2-yl(oder (1-Methylbutyl))
3-Pentyl −CH(−CH 2 −CH 3 ) 2Pentan-3-yl (auch bekannt als (1-Ethylpropyl))
sec- Isopentyl, sec -Isoamyl, Siamyl Sia −CH(−CH 3 )−CH(−CH 3 ) 23-Methylbutan-2-yl (oder (1,2-Dimethylpropyl))
aktives Pentyl −CH 2 −CH(−CH 3 )−CH 2 −CH 32-Methylbutyl

Etymologie

Der erste benannte Alkylrest war Ethyl, benannt von Liebig im Jahr 1833 aus dem deutschen Wort „Äther“ (das wiederum vom griechischen Wort „ aither “ für „Luft“ abgeleitet war, für die Substanz, die heute als Diethylether bekannt ist ) und dem griechischen Wort ύλη ( hyle ) für „Materie“. [ 7 ] Darauf folgten Methyl ( Dumas und Peligot im Jahr 1834, was „Holzgeist“ bedeutet [ 8 ] ) und Amyl ( Auguste Cahours im Jahr 1840 [ 9 ] ). Das Wort Alkyl wurde von Johannes Wislicenus um oder vor 1882 eingeführt, basierend auf dem deutschen Wort „Alkoholradikale“ und der damals gebräuchlichen Endung -yl. [ 10 ] [ 11 ]

Siehe auch

Referenzen

  1. ^ IUPAC , Kompendium der chemischen Terminologie , 5. Aufl. (das „Goldene Buch“) (2025). Online-Version: (2006–) „ Alkylgruppen “. doi : 10.1351/goldbook.A00228
  2. ^ IUPAC , Kompendium der chemischen Terminologie , 5. Aufl. (das „Goldene Buch“) (2025). Online-Version: (2006–) „ Cycloalkylgruppen “. doi : 10.1351/goldbook.C01498
  3. ^ Virtuelles Lehrbuch der Organischen Chemie: Benennung organischer Verbindungen (Archiviert am 21.05.2016 im Portugiesischen Webarchiv)
  4. ^ Mallavadhani UV, Sahoo L, Kumar KP, Murty US (2013). „Synthese und antimikrobielles Screening einiger neuartiger Chalcone und Flavanone mit höheren Alkylketten“. Medicinal Chemistry Research . 23 (6): 2900–2908 . doi : 10.1007/s00044-013-0876-x . S2CID 5159000 . 
  5. ^ Griller, David; Ingold, Keith U. (1976-01-01). „Persistent carbon-centered radicals“ . Accounts of Chemical Research . 9 (1): 13–19 . doi : 10.1021/ar50097a003 . ISSN 0001-4842 . 
  6. ^ Crespi, Stefano; Fagnoni, Maurizio (09.09.2020). „Erzeugung von Alkylradikalen: Von der Tyrannei des Zinns zur Photonendemokratie“ . Chemical Reviews . 120 (17): 9790–9833 . doi : 10.1021/acs.chemrev.0c00278 . ISSN 0009-2665 . PMC 8009483. PMID 32786419 .   
  7. ^ Rocke, Alan (2012). Aus der molekularen Welt: Eine Science-Fiction-Fantasie des 19. Jahrhunderts . Springer. S. 62. ISBN 978-3-642-27415-2Ethylradikale (benannt von Liebig im Jahr 1833 aus dem griechischen und deutschen Wort „Äther“ plus dem griechischen „Hyle“ )
  8. ^ Rocke, Alan (2012). Aus der molekularen Welt: Eine Science-Fiction-Fantasie des 19. Jahrhunderts . Springer. S. 62. ISBN 978-3-642-27415-2Das Methylradikal ... benannt nach griechischen Wurzeln von Dumas und Peligot im Jahr 1834: methyl = methy + hyle („Geist“ + „Holz“ )
  9. ^ Rocke, Alan (2012). Aus der molekularen Welt: Eine Science-Fiction-Fantasie des 19. Jahrhunderts . Springer. S. 62. ISBN 978-3-642-27415-2Der Begriff Amylradikale („amilène“) wurde 1840 von Auguste Cahours geprägt, um eine Substanz aus Kartoffelstärke nach Fermentation und Destillation zu bezeichnen.
  10. ^ Rocke, Alan (2012). Aus der molekularen Welt: Eine Science-Fiction-Fantasie des 19. Jahrhunderts . Springer. S. 62. ISBN 978-3-642-27415-2DieDer Begriff „Alkyl“ wurde von Johannes Wislicenus, Professor in Würzburg, ohne großes Aufsehen geprägt; eine frühe Verwendung (möglicherweise nicht die erste) findet sich in seinem Artikel von 1882 [22, 244]. Das Wort leitet sich von den ersten drei Buchstaben von „Alkoholradikal“ in Verbindung mit der Endung -yl ab; es war (und ist) ein Oberbegriff für alle Radikale mit den Anfangsbuchstaben Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Amyl usw.
  11. ^ Wisclicenus, Johannes (1882). „Über die Schätzung von Haftenergien der Halogene und des Natriums an organischen Resten“. Ann. Chem . 212 : 239–250 . doi : 10.1002/jlac.18822120107 .