קבוצת אציל: מבנה, מאפיינים, תרכובות ונגזרות - כִּימִיָה - 2025

קבוצת acyl היא שבר מולקולרי בכימיה אורגנית בדרך כלל נובעת חומצות קרבוקסיליות. הנוסחה שלה היא RCO, כאשר R הוא תחליף פחמן, אלקיל או אריל, המקושר בצורה קוולנטית ישירות לקבוצה הפחמונית, C = O. זה בדרך כלל רק חלק מהמבנה של תרכובת אורגנית, כמו ביומולקולה.

אומרים שהוא נגזר מחומצה קרבוקסילית, RCOOH, מכיוון שהיא תספיק בכדי לחסל את קבוצת ההידרוקסיל, OH, כדי להשיג את קבוצת האציל, RCO. שימו לב שקבוצה זו כוללת משפחה רחבה של תרכובות אורגניות (ואורגניות). משפחה זו מכונה בדרך כלל תרכובות acyl (ולא מקלט).

פורמולה מבנית של קבוצת האציל. מקור: Su-no-G דרך Wikipedia.

בתמונה העליונה יש לנו את הנוסחה המבנית של קבוצת האציל. קל לזהות זאת על ידי התבוננות במבנה מולקולרי כלשהו, ​​מכיוון שהוא נמצא תמיד בקצותיו ומסומן על ידי קבוצת הקרבוניל. דוגמה לכך נראה במולקולת אצטיל-CoA, החיונית למחזור קרבס.

שילוב קבוצה זו במולקולה ידוע כתגובת acylation. קבוצת האציל היא חלק משגרת העבודה בסינתזות אורגניות.

מבנה ומאפייני קבוצת האציל

מבנה קבוצת האציל תלוי בזהות R. אטום הפחמן של שרשרת הצד R האמורה, כמו גם ה- C = O שאליו הוא מחובר, שוכנים באותו מישור. לפיכך קטע ה- RCO של התמונה הראשונה שטוח.

עם זאת, עובדה זו עשויה להיראות לא משמעותית אלמלא המאפיינים האלקטרוניים של C = O: לאטום הפחמן יש גירעון אלקטרוני קטן. זה הופך אותו לרגיש להתקפה על ידי סוכנים נוקלאופיליים, עשירים באלקטרונים. לפיכך, קבוצת האציל מגיבה, בהיותה אתר ספציפי בו מתרחשת סינתזה אורגנית.

תרכובות ונגזרות

בהתאם לשרשראות R או לאטומים המוצבים מימין ל- RCO, מתקבלים תרכובות או נגזרות שונות מקבוצת האציל.

- כלורידים

נניח למשל כי אטום כלור ממוקם מימין ל- RCO. זה מחליף כעת את הרמיזות המיוצגת בתמונה הראשונה, שנותרה כ: RCOCl. אז יש לנו נגזרים הנקראים acyl chlorides.

כעת, בשינוי זהות R ב- RCOCl, אנו מקבלים כמה acyl כלורידים:

-HCOCl, R = H, מתנול כלוריד, תרכובת יציבה בצורה דרסטית

-CH ₃ COCl, R = CH ₃ , אצטיל כלוריד

-CH ₃ CH ₂ COCl, R = CH ₂ CH ₃ , פרופיוניל כלוריד

-C ₆ H ₅ COCl, R = C ₆ H ₅ (בנזן הטבעת), כלוריד בנזואיל

אותה הנמקה חלה על פלואידים, ברומידים ויודדים. תרכובות אלה משמשות בתגובות acylation, במטרה לשלב RCO כתחליף למולקולה גדולה יותר; למשל לטבעת בנזן.

- קיצוני

Acyl יכול להתקיים לרגע כמו רדיקל, RCO •, שמקורו באלדהיד. מין זה לא יציב מאוד, והוא אינו מידתי מידתי לרדיקל אלקיל ופחמן חד חמצני:

RC • = O → R • + C≡O

- קטיון

קבוצת האציל יכולה להופיע גם כקטיון, RCO ⁺ , כמתווך המגיב לאקילט מולקולה. מין זה מכיל שני מבני תהודה המיוצגים בתמונה למטה:

מבנים לתהודה קטיונית עם אציל. מקור: Jü

שימו לב כיצד מופץ המטען החלקי החיובי בין אטומי הפחמן והחמצן. מבין שני המבנים הללו, עם המטען החיובי על החמצן, הוא השולט ביותר.

- אמידס

כעת נניח שבמקום אטום Cl אנו מציבים קבוצת אמינו, NH ₂ . לאחר מכן יהיה לנו amide, RCONH ₂ , RC (O) NH ₂ או RC = ONH ₂ . לפיכך, שינוי סוף סוף של זהות R, נקבל משפחת אמיד.

- אלדהידים

אם במקום NH ₂ אנו מציבים אטום מימן, נקבל אלדהיד, RCOH או RCHO. שים לב שקבוצת האציל עדיין קיימת גם כשהיא עברה לרקע החשיבות. גם אלדהידים וגם אמידים הם תרכובות acyl.

- קטונים ואסטרים

בהמשך לאותה נימוק, אנו יכולים להחליף את H עבור שרשרת צדדית נוספת R שתוליד קטון, RCOR 'או RC (O) R'. הפעם קבוצת האציל "נסתרת" יותר, מכיוון שאחד משני הקצוות יכול להיחשב כ- RCO או R'CO.

מצד שני, R 'יכול גם להחליף OR', מה שמוליד אסתר, RCOOR '. באסטרים, קבוצת האציל גלויה לעין בלתי מזוינת מכיוון שהיא נמצאת בצד שמאל של קבוצת הקרבוניל.

- תגובה כללית

קבוצת האציל הקיימת בתרכובות שונות. מקור: Jü.

התמונה העליונה מייצגת באופן גלובלי את כל מה שנדון בחלק זה. קבוצת האציל מודגשת בכחול, והחל מהפינה העליונה, משמאל לימין, יש לנו: קטונים, קטיון acyl, רדיקל acyl, aldehyde, esters, amides.

אף על פי שקבוצת האציל קיימת בתרכובות אלו, כמו גם בחומצות קרבוקסיליות ותיאוסטרים (RCO-SR '), לרוב מקבלים את קרבוניל חשיבות רבה יותר בהגדרת רגעי הדיפול שלה. RCO הוא בעל עניין רב יותר כאשר הוא נמצא כתחליף, או כאשר הוא מחובר ישירות למתכת (acyls מתכת).

בהתאם לתרכובת, ל- RCO יכולים להיות שמות שונים, כפי שניתן לראות בחלק התחתון של acyl chlorides. לדוגמה, CH ₃ CO ידוע בשם אצטיל או אתנואיל, ואילו CH ₃ CH ₂ CO, פרופיוניל או פרופנואיל.

דוגמאות לקבוצת acyl

פורמולה מבנית אצטיל-CoA. מקור: משתמש: בריאן דרקסן (מקורי) ו- DMacks (שיחה) (שינוי צבע).

אחת הדוגמאות המייצגות ביותר לתרכובות acyl היא אצטיל-CoA (תמונה עליונה). שים לב שהוא מזוהה מייד מכיוון שהוא מודגש בכחול. קבוצת האציל של אצטיל-CoA, כשמו כן היא, היא אצטיל, CH ₃ CO. למרות שזה אולי לא נראה ככה, קבוצה זו חיונית במחזור הקרבס בגופנו.

חומצות אמינו מכילות גם את קבוצת האציל, רק, שוב, היא נוטה שלא לשים לב. לדוגמה, עבור גליצין, NH ₂ -CH ₂ -COOH, הקבוצה acyl שלה הופך NH ₂ -CH ₂ -CO פלח , והוא נקרא glycyl. בינתיים, עבור ליזין, קבוצת האציל שלה הופכת ל- NH ₂ (CH ₂ ) ₄ CHNH ₂ CO, המכונה ליזיל.

למרות שבדרך כלל לא דנים בהם באופן קבוע, קבוצות אציל יכולות להגיע גם מחומצות אורגניות; כלומר האטום המרכזי אינו חייב להיות פחמן, אלא יכול להיות עשוי גם מאלמנטים אחרים. לדוגמה, קבוצת acyl יכולה להיות גם RSO (RS = O), שמקורם בחומצה סולפונית, או RPO (RP = O), שמקורם בחומצה פוספונית.

הפניות

1. מוריסון, RT ובויד, R, N. (1987). כימיה אורגנית. המהדורה החמישית. עורכת אדיסון ווסלי אינטרמריקנה.
2. קארי פ '(2008). כימיה אורגנית. (המהדורה השישית). מק גריי היל.
3. גרהם סולומונס TW, קרייג ב. פרלה. (2011). כימיה אורגנית. (מהדורה 10). וויילי פלוס.
4. ויקיפדיה. (2020). קבוצת אציל. התאושש מ: en.wikipedia.org
5. הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (11 בפברואר 2020). הגדרת קבוצת Acyl ודוגמאות. התאושש מ: thoughtco.com
6. לורה פיסט. (2020). קבוצת Acyl: הגדרה ומבנה. לימוד. התאושש מ: study.com
7. סטיבן א. הרדינגר. (2017). מילון מונחים מאויר של כימיה אורגנית: קבוצת Acyl. התאושש מ: chem.ucla.edu