إزالة الميثيل

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

إزالة مجموعة الميثيل هي عملية كيميائية تؤدي إلى إزالة مجموعة ميثيل (CH3 ) من جزيء. [ 1 ] [ 2 ] إحدى الطرق الشائعة لإزالة مجموعة الميثيل هي استبدال مجموعة الميثيل بذرة هيدروجين، مما ينتج عنه فقدان صافٍ لذرة كربون واحدة وذرتي هيدروجين.

المقابل لعملية إزالة الميثيل هو عملية الميثيل .

في الكيمياء الحيوية

يتحلل ديكامبا، وهو مبيد أعشاب واسع الاستخدام، بيولوجيًا عن طريق إزالة الميثيل ليعطي حمض 3،6- ثنائي كلورو ساليسيليك ، ويحفز ذلك إنزيم ثنائي أوكسيجيناز . [ 3 ]

تُعدّ عملية إزالة الميثيل ذات صلة بعلم التخلق . وتُحفّز هذه العملية بواسطة إنزيمات إزالة الميثيل . تعمل هذه الإنزيمات على أكسدة مجموعات N-ميثيل الموجودة في الهستونات ، ومشتقات الليسين، وبعض أنواع الحمض النووي. [ 4 ] وينتج النورنيكوتين ، وهو قلويد طبيعي، عن طريق عملية إزالة ميثيل مماثلة للنيكوتين . [ 5 ]

غالباً ما تتم عمليات إزالة الميثيل هذه وفقاً لهذه النسبة القياسية:

R₂N - CH₃ + O → R₂N - H + CH₂O

تُحفز هذه التفاعلات بواسطة السيتوكروم P450 . [ 6 ] كما أن الهيدروكسيلازات المعتمدة على ألفا-كيتوغلوتارات نشطة في إزالة مثيلة الحمض النووي، وتعمل بنسبة قياس مماثلة. [ 7 ] وتستغل هذه التفاعلات، التي تتم عبر الهيدروكسيل ، روابط CH الأضعف قليلاً في ميثيل أمينات وإيثرات الميثيل .

تُعد عملية إزالة مجموعة الميثيل من بعض الستيرولات خطوات في عملية التخليق الحيوي للتستوستيرون والكوليسترول . وتُفقد مجموعات الميثيل على شكل فورمات . [ 8 ]

معالجة الكتلة الحيوية

تُغطي مجموعات الميثوكسي بكثافة البوليمر الحيوي اللجنين . وقد أُبدي اهتمام كبير بتحويل هذا الشكل الوفير من الكتلة الحيوية إلى مواد كيميائية مفيدة (إلى جانب الوقود). إحدى خطوات هذه المعالجة هي إزالة الميثيل. [ 9 ] [ 10 ] تتطلب إزالة الميثيل من الفانيلين ، وهو مشتق من اللجنين، درجة حرارة 250 درجة مئوية (482 درجة فهرنهايت) وقاعدة قوية. [ 11 ] تقوم صناعة اللب والورق بهضم اللجنين باستخدام كبريتيد الصوديوم المائي ، مما يؤدي إلى تفكك جزئي لللجنين. تترافق عملية إزالة اللجنين مع إزالة واسعة النطاق لمجموعة الميثيل، مما ينتج عنه ميثانثيول ، الذي ينبعث من مصانع الورق كملوث للهواء. [ 12 ]  

في الكيمياء العضوية

يشير مصطلح إزالة الميثيل غالبًا إلى انشطار الإيثرات ، وخاصة إيثرات الأريل. [ 13 ]

تاريخيًا، كانت تُزال مجموعة الميثيل من إيثرات الأريل ميثيل، بما في ذلك المنتجات الطبيعية مثل الكوديين ( O- ميثيل مورفين)، عن طريق تسخين المادة في هيدروكلوريد البيريدين المنصهر (نقطة انصهاره 144 درجة مئوية (291 درجة فهرنهايت) ) عند درجة حرارة تتراوح بين 180 و220 درجة مئوية (356 إلى 428 درجة فهرنهايت) ، وأحيانًا مع فائض من كلوريد الهيدروجين ، في عملية تُعرف باسم انشطار إيثر زايزل-بري . [ 14 ] [ 15 ] ويمكن إجراء التحليل الكمي لإيثرات الميثيل العطرية عن طريق التحديد الفضي لكلوريد N- ميثيل بيريدينيوم المتكون. [ 16 ] تبدأ آلية هذا التفاعل بانتقال بروتون من أيون البيريدينيوم إلى إيثر الأريل الميثيلي، وهي خطوة غير مواتية للغاية ( K < 10⁻¹¹ ) تُفسر الظروف القاسية المطلوبة، نظرًا لحموضة البيريدينيوم الأضعف بكثير ( pKa = 5.2) مقارنةً بإيثر الأريل الميثيلي المُبرتَن ( أيون أريل ميثيل أوكسونيوم، pKa = -6.7 عندما يكون الأريل = Ph [ 17 ] ). يتبع ذلك هجوم SN2 لأيون أريل ميثيل أوكسونيوم على مجموعة الميثيل بواسطة البيريدين أو أيون الكلوريد (حسب الركيزة) لإنتاج الفينول الحر، وفي النهاية، كلوريد N- ميثيل بيريدينيوم ، إما مباشرةً أو عن طريق انتقال الميثيل اللاحق من كلوريد الميثيل إلى البيريدين. [ 16 ]    

هناك طريقة كلاسيكية أخرى (وإن كانت قاسية) لإزالة مجموعة الميثيل من إيثر أريل ميثيل، وهي تسخين الإيثر في محلول من بروميد الهيدروجين أو يوديد الهيدروجين، وأحيانًا مع حمض الخليك . [ 18 ] يتم فصل الإيثرات بواسطة حمض الهيدروبروميك أو حمض الهيدرويوديك عن طريق بروتنة الإيثر، متبوعةً بإزاحته بواسطة البروميد أو اليوديد . وتستخدم ظروف أقل قسوة يوديد سيكلوهكسيل (CyI، 10.0 مكافئ) في ثنائي ميثيل فورماميد لتوليد كمية صغيرة من يوديد الهيدروجين في الموقع . [ 19 ]

يُعدّ ثلاثي بروميد البورون ، الذي يُمكن استخدامه في درجة حرارة الغرفة أو أقل، كاشفًا متخصصًا لإزالة مجموعة الميثيل من إيثرات الأريل الميثيلية. تتم آلية إزالة الألكيل من الإيثر عبر التكوين الأولي العكوس لناتج إضافة حمض-قاعدة لويس بين ثلاثي بروميد البورون (BBr₃) ذي الحموضة القوية من نوع لويس والإيثر ذي القاعدة من نوع لويس. يمكن لهذا الناتج أن يتفكك بشكل عكوس ليعطي كاتيون ثنائي بروموبوريل أوكسونيوم وأيون البروميد (Br⁻ ) . يحدث كسر رابطة الإيثر من خلال هجوم نيوكليوفيلي لاحق على الأوكسونيوم بواسطة أيون البروميد (Br⁻ ) لإنتاج أريلوكسي ثنائي بروموبوران وبروميد الميثيل. عند اكتمال التفاعل، يتحرر الفينول مع حمض البوريك (H₃BO₃ ) وحمض الهيدروبروميك ( HBr المائي) عند تحلل مشتق ثنائي بروموبوران مائيًا أثناء المعالجة المائية . [ 20 ]

تقوم النيوكليوفيلات القوية ، مثل ثنائي أورجانوفوسفيد (LiPPh₂ ) ، بكسر روابط إيثرات الأريل، أحيانًا في ظروف معتدلة. [ 21 ] ومن النيوكليوفيلات القوية الأخرى التي استُخدمت أملاح الثيولات مثل EtSNa. [ 22 ]

يمكن إزالة مجموعة الميثيل من إيثرات الميثيل العطرية، وخاصة تلك التي تحتوي على مجموعة كربونيل مجاورة، بشكل انتقائي باستخدام إيثرات يوديد المغنيسيوم . [ 23 ] ومن الأمثلة على استخدام هذه الطريقة تخليق المنتج الطبيعي كالفوستين أ ، [ 24 ] كما هو موضح أدناه.

تخليق الكالفوتين أ عن طريق إزالة مجموعة الميثيل الانتقائية للموقع
تخليق الكالفوتين أ عن طريق إزالة مجموعة الميثيل الانتقائية للموقع O

تخضع إسترات الميثيل أيضًا لعملية إزالة الميثيل، والتي تتم عادةً عن طريق التصبن . وتوجد العديد من عمليات إزالة الميثيل المتخصصة للغاية، مثل عملية إزالة الكربوكسيل بواسطة كرابتشو .

تم تسخين خليط من الأنيثول وهيدروكسيد البوتاسيوم والكحول في جهاز أوتوكلاف. وعلى الرغم من أن ناتج هذا التفاعل كان الأنول المتوقع، فقد اكتشف تشارلز دودز أيضًا ناتجًا ثنائيًا شديد التفاعل في المحلول الأم يُسمى ديانول .

إزالة مجموعة الميثيل من النيتروجين

تتم عملية نزع مجموعة الميثيل من الأمينات الثانوية باستخدام تفاعل فون براون ، الذي يستخدم بروميد السيانيد (BrCN) ككاشف لإنتاج مشتقات النور المقابلة . وقد طُوِّرَ شكلٌ حديثٌ من تفاعل فون براون، حيث استُبدِلَ بروميد السيانيد (BrCN) بكلوروفورمات الإيثيل . ويُعدّ تحضير دواء باكسيل من الأريكولين أحد تطبيقات هذا التفاعل، بالإضافة إلى تخليق دواء GSK-372,475 ، على سبيل المثال.

يؤدي نزع مجموعة الميثيل من الإيميبرامين إلى إنتاج الديسيبرامين .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ كلايدن، ج.؛ غريفز، ن.؛ وارين، س.؛ ووترز، ب. (2001). الكيمياء العضوية . أكسفورد، أوكسفوردشاير: مطبعة جامعة أكسفورد . ISBN 978-0-19-850346-0.
  2. ↑ سميث، مايكل ب.؛ مارش، جيري (2007)، الكيمياء العضوية المتقدمة: التفاعلات والآليات والبنية ( الطبعة السادسة)، نيويورك: وايلي-إنترساينس، ISBN  978-0-471-72091-1
  3. ↑ دوميترو، رازفان؛ جيانغ، وين تشي؛ ويكس، دونالد ب.؛ ويلسون، مارك أ. (2009). "البنية البلورية لأحادي أوكسيجيناز ديكامبا: أوكسيجيناز ريسك غير هيمي يحفز إزالة الميثيل التأكسدية" . مجلة البيولوجيا الجزيئية . 392 (2): 498-510 . doi : 10.1016/j.jmb.2009.07.021 . PMC 3109874. PMID 19616011 .  
  4. ↑ بيدرسن إم تي، هيلين كيه (نوفمبر 2010). "إنزيمات إزالة مثيلة الهيستون في النمو والمرض". اتجاهات في بيولوجيا الخلية . 20 (11): 662-71 . doi : 10.1016/j.tcb.2010.08.011 . PMID 20863703 . 
  5. ↑ ديوي، رالف إي.؛ شي، جيا هوا (2013). "الوراثة الجزيئية لتخليق القلويدات في نبات التبغ (Nicotiana tabacum)". الكيمياء النباتية . 94 : 10-27 . doi : 10.1016/j.phytochem.2013.06.002 . PMID 23953973 . 
  6. ↑ رولاند سيجل؛ سيجل، أستريد؛ سيجل، هيلموت (2007). الأدوار الشاملة لبروتينات السيتوكروم P450: أيونات المعادن في علوم الحياة . نيويورك: وايلي. ISBN 978-0-470-01672-5.
  7. ↑ كوهلي آر إم، تشانغ واي (أكتوبر 2013). " إنزيمات TET، وTDG، وديناميكيات إزالة مثيلة الحمض النووي" . نيتشر . 502 (7472): 472-479 . Bibcode : 2013Natur.502..472K . doi : 10.1038/nature12750 . PMC 4046508. PMID 24153300 .  
  8. ↑ بيتزكه، ماتياس؛ مايزر، يوهانس؛ فاسكيز، أليكسي (2020). " استقلاب الفورمات في الصحة والمرض" . الأيض الجزيئي . 33 : 23-37 . doi : 10.1016/j.molmet.2019.05.012 . PMC 7056922. PMID 31402327 .  
  9. ↑ شميدت، ساندي (2022). "توسيع نطاق أوكسيجينازات ريسك لإزالة مجموعة الميثيل" . التحفيز الكيميائي . 2 (8): 1843-1845 . doi : 10.1016/j.checat.2022.07.005 . hdl : 11370/fee939a3-ddb1-4737-a355-88033a066151 .
  10. ^ دبليو بورجان. ج. رالف؛ م. باوتشر (يونيو 2003). "التخليق الحيوي للجنين" . آنو. القس بلانت بيول. 54 (1): 519–549 . بيب كود : 2003AnRPB..54..519B . دوى : 10.1146/annurev.arplant.54.031902.134938 . بميد 14503002 . 
  11. ↑ إيروين أ. بيرل (1949). "حمض البروتوكاتيكوليك" . التخليق العضوي . 29 : 85المجلدات المجمعة ، المجلد 3، صفحة 745  .
  12. ↑ هانسن، جي إيه (1962). " التحكم في الروائح والملوثات في مصنع لب الورق الكرافت ". مجلة جمعية مكافحة تلوث الهواء . 12 (9): 409-436 . doi : 10.1080/00022470.1962.10468107 . PMID 13904415 . 
  13. ↑ وايزمان، ستيفن أ.؛ زيوج، دانيال (2005). "التطورات الحديثة في إزالة الألكيل من الإيثر". تيتراهيدرون . 61 (33): 7833-7863 . doi : 10.1016/j.tet.2005.05.041 .
  14. ↑ لوسون، جيه إيه؛ ديغراو، جيه آي (1977). "طريقة محسّنة لإزالة مجموعة الميثيل من الكودايين". مجلة الكيمياء الطبية . 20 (1): 165-166 . doi : 10.1021/jm00211a037 . ISSN 0022-2623 . PMID 833817 .  
  15. ↑ هاسنر، ألفريد؛ ستومر، سي. (2002). التخليق العضوي القائم على تفاعلات التسمية ( الطبعة الثانية). أمستردام: بيرغامون . ISBN  9780080513348. OCLC 190810761 . 
  16. 1 2 بورويل، روبرت ل. (1954-08-01). "انشطار الإيثرات". المراجعات الكيميائية . 54 (4): 615-685 . doi : 10.1021/cr60170a003 . ISSN 0009-2665 . 
  17. ↑ فولاردت، بيتر؛ شور، نيل (2014-01-01). الكيمياء العضوية : التركيب والوظيفة ( الطبعة السابعة). نيويورك، نيويورك. ISBN   9781464120275. OCLC 866584251 . {{cite book}}: CS1 maint: موقع الناشر مفقود ( رابط )
  18. ↑ ستريتويزر، أندرو؛ هيثكوك، كلايتون هـ.؛ كوسور، إدوارد م. (1992). مقدمة في الكيمياء العضوية ( الطبعة الرابعة). أبر سادل ريفر، نيوجيرسي: برنتيس هول . ISBN  978-0139738500. OCLC 52836313 . 
  19. ↑ زو، لي؛ ياو، شانيان؛ وانغ، وي؛ دوان، وينهو (يونيو 2008). "طريقة فعالة لإزالة مجموعة الميثيل من إيثرات الأريل الميثيلية". رسائل رباعي السطوح . 49 (25): 4054-4056 . doi : 10.1016/j.tetlet.2008.04.070 .
  20. ↑ جيه إف دبليو ماكومي، دي إي ويست (1969). "3،3'-ثنائي هيدروكسي ثنائي الفينيل" . التخليق العضوي . 49 : 13المجلدات المجمعة ، المجلد 5، صفحة 412  .
  21. ↑ روبرت إي. أيرلاند؛ ديفيد إم. والبا (1977). "إزالة مجموعة الميثيل من إيثرات ميثيل أريل" . التخليق العضوي . 56 : 44. doi : 10.1002/0471264180.os056.11.
  22. ↑ ميرينغتون، آر إن؛ فيوتريل، جي آي. "أورسينول أحادي ميثيل إيثر" . التخليق العضوي . 53 : 90. doi : 10.15227/orgsyn.053.0090.
  23. ^ ياماغوتشي، سيجي؛ نداشي، ماساهيرو؛ يوكوياما، هاجيمي؛ هيراي ، يوشيرو (أكتوبر 1999). "نزع الميثيل الانتقائي لـ 2،6-ديميثوكسي بنزالدهيد مع إيثرات يوديد المغنيسيوم". رسائل رباعية السطوح . 40 (41): 7363–7365 . دوى : 10.1016/S0040-4039(99)01411-2 .
  24. ↑ ميرليك، كريغ أ.؛ ألدريتش، كورتني س.؛ ألبانيز-ووكر، جينيفر؛ ساغاتليان، آلان (1 أبريل 2000). " مركبات الكاربين في تخليق المنتجات الطبيعية المعقدة: التخليق الكلي للكالفوستين" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 122 (13): 3224-3225 . Bibcode : 2000JAChS.122.3224M . doi : 10.1021/ja994313+ . PMC 3548573. PMID 23335811 .