Alquilo

O grupo funcional alquilo é un substituínte, formado pola separación dun átomo de hidróxeno dun hidrocarburo saturado ou alcano,^[1] de modo que o alcano pode enlazarse a outro átomo ou grupo de átomos. O nome alquilo deriva de alcano coa terminación de radical ilo. Cando o grupo forma parte do nome doutro composto denomínase alquil (por exemplo, alquilfenol). Un cicloalquilo é un derivado dun cicloalcano por eliminación dun átomo de hidróxeno dun anel e ten a fórmula xeral C_nH_2n−1.^[2]

Grupo metilo CH₃, unido a unha cadea de cinco átomos de carbono (pentano), formando o 3-metilpentano.

Pódese supoñer que un grupo alquilo pode formarse a partir dun alcano, pero estes grupos non existen por separado (se existen por separado serían radicais alquilo), polo que os grupos alquilo son partes de compostos maiores.^[3] Aínda que os grupos alquilo sempre se encontran unidos a outro átomo ou grupo de átomos, como no gráfico da dereita, é interesante consideralos como partes que se poden separar porque isto fai máis sinxela a nomenclatura dos compostos orgánicos e a comprensión do mecanismo de certas reaccións como a transmetilación.

Deste xeito, por exemplo, ao separarmos un hidróxeno dunha molécula de metano (CH₄) quedaría o grupo alquilo máis simple, o grupo metilo (CH₃-), pero este grupo non pode estar illado (cando están illados son radicais metilo CH₃, moi reactivos). Son moi frecuentes e aparecen como substituíntes ou unidades estruturais en moitos compostos orgánicos.^[4]

Serie homóloga

O grupo metilo forma parte dunha "familia" de substituíntes orgánicos chamados grupos alquilo ou alquílicos, xa que seguen un mesmo patrón: só conteñen átomos de carbono e hidróxeno, unidos por enlace covalente simple na serie homóloga -(CH₂)_n-H con fórmula molecular C_nH_2n+1 e ao ser un grupo funcional forman parte dunha molécula maior. Cando un grupo metilo se separa dunha molécula, convértese nun radical metilo.

Se os ordenamos de menor a maior número de átomos de C, os catro primeiros teñen nomes específicos (metilo, etilo, propilo e butilo) mentres que os que seguen só se denominan coa raíz latina segundo o número de carbonos (pent-, hex- etc.) e a terminación -il(o).

Radical	Fórmula simplificada	Fórmula semidesenvolvida
Metilo	-CH3	-CH3
Etilo	-C2H5	-CH2-CH3
Propilo	-C3H7	-CH2-CH2-CH3
Butilo	-C4H9	-CH2-CH2-CH2-CH3
Pentilo	-C5H11	-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
Hexilo	-C6H13	-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
Heptilo	-C7H15	-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
Octilo	-C8H17	-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
Nonilo	-C9H19	-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
Decilo	-C10H21	-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3

Estrutura

Hai que distinguir entre grupos alquilo de cadea recta e de cadea ramificada segundo a xeometría da cadea alquílica, é dicir, a ausencia de ramificacións (como no grupo propilo), ou a presenza destas (no grupo isopropilo).

Segundo que o átomo de hidróxeno supostamente eliminado pertenza a un carbono terminal (carbono primario) ou intermedio (carbono secundario etc.) podemos distinguir entre grupos alquilo primarios, secundarios e terciarios, xa que dito átomo de H que falta definirá o carbono de unión entre o grupo alquilo e o resto da molécula.

Na táboa inferior obsérvanse dous grupos derivados do butano, eliminando o H nun C primario (n-butil) ou secundario (sec-butil); e dous derivados do metilpropano, eliminando o H nun C primario (isopropil) ou terciario (ter-butil).

Grupo alquilo	Estrutura	Fórmula	Cadea e tipo de alquilo	Exemplo
Butil ou butilo		CH3-CH2-CH2-CH2-	Cadea liñal Alquilo primario
sec-butil		CH3-CH-CH2-CH3	Cadea liñal Alquilo secundario
2-metilpropil ou isobutil		CH3-CH(CH3)-CH2-	Cadea ramificada Alquilo primario
ter-butil		CH3-C(CH3)-CH3	Cadea ramificada Alquilo Terciario

Grupo funcional	Símbolo	Fórmula	Estrutura	Prefixo	Sufixo	Exemplo
Grupo metilo	Me	-CH3		metil-	-metano
Grupo etilo	Et	-CH2CH3		etil-	-etano
Grupo propilo	n-Pr	-CH2CH2CH3		propil-	N-propano
	i-Pr	-CH(CH3)2		isopropil-	isopropano
Grupo butilo	n-Bu	-CH2CH2CH2CH3		butil-	-butano
	i-Bu	-CH2CH(CH3)2		isobutil-	-isobutano
	s-Bu	-CH(CH3)CH2CH3		sec-butil-	_
	t-Bu	-C(CH3)3		ter-butil-	_
Grupo pentilo	_	-CH2CH2CH2CH2CH3		pentil-	-pentano

Usos

A alquilación é unha importante opreración nas refinerías de petróleo, por exemplo, para a produción de gasolina de alta octanaxe.

En química medicinal, a incorporación de cadeas de alquilos nalgúns compostos incrementa a súa lipofilia. Isto foi usado, por exemplo, para incrementar a actividade antimicrobiana das flavanonas e chalconas.^[5] Hai axentes antineoplásticos alquilantes, que se usan no tratamento do cancro. Neste caso o termo alquilo utilízase cun significado amplo, xa que, por exemplo, as mostazas nitroxenadas son axentes alquilantes máis complexos que unha simple cadea hidrocarbonada.

Radical alquilo

Radical metilo.

Un radical alquilo (antes chamado radical libre alquilo) é unha entidade molecular inestable derivada dun alcano que perdeu un átomo de hidróxeno e quedou cun electrón desapareado ou impar.^[6] O radical formado está centrado sobre o átomo de carbono, é dicir, o electrón desapareado está localizado sobre dito átomo, por posuír maior densidade de spin.^[7] O electrón desapareado móstrase como un punto nos diagramas ou fórmulas estruturais.

Se dito grupo de átomos se encontra dentro dunha molécula maior e non está formalmente separado dela, chámase grupo alquilo.

Síntese

Fórmanse por rotura homopolar, xeralmente producida por altas temperaturas (termólise ou pirólise), ou por irradiación con luz ultravioleta (fotólise).

É moi frecuente a súa formación en reaccións radicalarias a partir doutros radicais, como a haloxenación radicalaria que produce haluros de alquilo a partir de alcanos e halóxenos.

Os nomes destes radicais ciclopropanos fórmanse cambiando o sufixo ano do alcano pola terminación ilo ou il.

     CH4  (Metano) – H -> CH3 – Metil (Metilo)
     CH3-CH3 (Etano) – H -> CH3-CH2 – Etil (Etilo)

Reactividade

Os radicais alquilo teñen gran reactividade e a súa vida media é moi curta. Un exemplo é o radical metilo, CH₃·, procedente do metano, CH₄, cando perde un átomo de hidróxeno, ou da rotura homopolar doutros compostos orgánicos.

Aínda que a súa vida media en estado illado é moi breve, permite explicar o mecanismo de reacción de moitos procesos en química orgánica e bioquímica.

Notas

1. http://goldbook.iupac.org/A00228.html IUPAC Recommendations 1995: Glossary of class names of organic compounds and reactivity intermediates based on structure. Páx. 1314
2. IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "cycloalkyl groups".
3. Química orgánica. John McMurry. 6ª ed. Cengage Learning Editores, 2005. ISBN 9706863540. Páx. 77
4. Química orgánica. Robert Thornton Morrison, Robert Neilson Boyd. 5ª ed. Pearson Educación, 1998. ISBN 9684443404. Páx. 86
5. Mallavadhani UV, Sahoo L, Kumar KP, Murty US (2013). "Synthesis and antimicrobial screening of some novel chalcones and flavanones substituted with higher alkyl chains". Medicinal Chemistry Research. doi:10.1007/s00044-013-0876-x.
6. Química orgánica. Victor Aldana Galvis, Robert Neilson Boyd. 5ª ed. Pearson Educación, 1998. ISBN 9684443404. Páx. 47
7. http://goldbook.iupac.org/A00235.html IUPAC Recommendations 1995: Glossary of class names of organic compounds and reactivity intermediates based on structure. Páx. 1314

Véxase tamén

Outros artigos

• Radical alquilo
• Nomenclatura química dos compostos orgánicos