مجموعة الميثيل

الموسوعة الحرة
طرق مختلفة لتمثيل مجموعة الميثيل (مظللة باللون الأزرق )

في الكيمياء العضوية ، مجموعة الميثيل هي ألكيل مشتق من الميثان ، تحتوي على ذرة كربون واحدة مرتبطة بثلاث ذرات هيدروجين ، وصيغتها الكيميائية CH₃ (بينما صيغة الميثان العادي هي CH₄ ) . في الصيغ الكيميائية ، يُختصر اسم المجموعة غالبًا إلى Me . توجد هذه المجموعة الهيدروكربونية في العديد من المركبات العضوية ، وهي مجموعة مستقرة جدًا في معظم الجزيئات. على الرغم من أن مجموعة الميثيل عادةً ما تكون جزءًا من جزيء أكبر ، مرتبطة ببقية الجزيء برابطة تساهمية أحادية ( -CH₃ ) ، إلا أنه يمكن أن توجد منفردة في أحد الأشكال الثلاثة التالية: أنيون الميثانيد (CH₃⁻)، أو كاتيون الميثيليوم (CH₃⁺)، أو جذر الميثيل ( CH • ) . يحتوي الأنيون على ثمانية إلكترونات تكافؤ ، والجذر على سبعة ، والكاتيون على ستة . جميع هذه الأشكال الثلاثة شديدة التفاعل ونادرًا ما تُلاحظ. [ 1 ]

كاتيون الميثيل، وأنيون الميثيل، والجذر الحر

كاتيون الميثيل

يوجد كاتيون الميثيليوم ( CH₃⁺ ) في الحالة الغازية ، ولكنه لا يُصادف في غير ذلك . تُعتبر بعض المركبات مصادر لهذا الكاتيون ، ويُستخدم هذا التبسيط على نطاق واسع في الكيمياء العضوية. على سبيل المثال، يؤدي بروتنة الميثانول إلى إنتاج كاشف مثيلة إلكتروفيلي يتفاعل عبر مسار SN₂ .

CH3OH + H + → [ CH3OH2 ] +​​​

وبالمثل، يُنظر إلى يوديد الميثيل وثلاثي فلورو ميثيل على أنهما مكافئان لأيون الميثيل لأنهما يخضعان بسهولة لتفاعلات S N 2 بواسطة النيوكليوفيلات الضعيفة .

تم الكشف عن كاتيون الميثيل في الفضاء بين النجوم . [ 2 ] [ 3 ]

أنيون الميثيل

يوجد أنيون الميثانيد ( CH₃⁻ ) فقط في الحالة الغازية المتخلخلة أو في ظروف استثنائية. ويمكن إنتاجه عن طريق التفريغ الكهربائي في الكيتين عند ضغط منخفض (أقل من تور واحد )، وقد حُددت حرارة تفاعله بحوالي 252.2 ± 3.3 كيلوجول / مول . [ 4 ] وهو قاعدة فائقة القوة ؛ ولا يُعرف سوى أنيون أحادي أكسيد الليثيوم ( LiO⁻ ) وأنيونات ثنائي إيثينيل بنزين الثنائية أقوى منه . [ 5 ]

عند مناقشة آليات التفاعلات العضوية، يُعتبر ميثيل الليثيوم وكواشف غرينيارد ذات الصلة في كثير من الأحيان أملاحًا لـ CH₃ ؛ وعلى الرغم من أن هذا النموذج قد يكون مفيدًا للوصف والتحليل، إلا أنه مجرد افتراض مفيد. تُحضّر هذه الكواشف عمومًا من هاليدات الميثيل .

2 M + CH 3 X → MCH 3 + MX

حيث M هو فلز قلوي .

جذر الميثيل

جذر الميثيل له الصيغة CH • 3 . يوجد في الغازات المخففة، ولكنه في صورة أكثر تركيزًا يتحد بسهولة مع الإيثان . ويتم إنتاجه بشكل روتيني بواسطة إنزيمات مختلفة من نوعي SAM الجذري وميثيل كوبالامين . [ 6 ] [ 7 ]

التفاعل

تعتمد فعالية مجموعة الميثيل على البدائل المجاورة لها . قد تكون مجموعات الميثيل غير فعالة إلى حد كبير. على سبيل المثال، في المركبات العضوية، تقاوم مجموعة الميثيل هجوم حتى أقوى الأحماض . [ 8 ]

أكسدة

تحدث أكسدة مجموعة الميثيل على نطاق واسع في الطبيعة والصناعة. تشمل نواتج أكسدة الميثيل مجموعة الهيدروكسي ميثيل ( -CH₂OH ) ، ومجموعة الفورميل ( -CHO )، ومجموعة الكربوكسيل (-COOH ). على سبيل المثال، غالبًا ما يحول برمنجنات البوتاسيوم مجموعة الميثيل إلى مجموعة كربوكسيل ( -COOH )، كما في تحويل التولوين إلى حمض البنزويك . في النهاية، تُنتج أكسدة مجموعات الميثيل بروتونات وثاني أكسيد الكربون ، كما هو الحال في الاحتراق.

المثيلة

إزالة مجموعة الميثيل (نقل مجموعة الميثيل إلى مركب آخر) عملية شائعة، وتُسمى الكواشف التي تخضع لهذا التفاعل عوامل المَثْيَلَة. من عوامل المَثْيَلَة الشائعة كبريتات ثنائي الميثيل ، ويوديد الميثيل ، وتريفلات الميثيل . ينشأ الميثانوجين ، مصدر الغاز الطبيعي، عبر تفاعل إزالة مجموعة الميثيل. [ 9 ] إلى جانب اليوبيكويتين والفسفرة، تُعد المَثْيَلَة عملية كيميائية حيوية رئيسية لتعديل وظيفة البروتين. [ 10 ] يركز مجال علم التخلق على تأثير المَثْيَلَة على التعبير الجيني. [ 11 ]

نزع البروتون

يمكن نزع بروتون بعض مجموعات الميثيل. على سبيل المثال، تبلغ حموضة مجموعات الميثيل في الأسيتون ( CH₃ ) ₂CO حوالي 10 إلى 20 ضعف حموضة الميثان. وتُعدّ الكربانيونات الناتجة وسائط أساسية في العديد من التفاعلات في التخليق العضوي والتخليق الحيوي . وتُنتَج الأحماض الدهنية بهذه الطريقة.

تفاعلات الجذور الحرة

عند وضع مجموعة الميثيل في مواقع البنزيل أو الأليل ، تقل قوة الرابطة C-H ، وتزداد فعالية المجموعة. ومن مظاهر هذه الفعالية المتزايدة الكلورة الضوئية لمجموعة الميثيل في التولوين لإنتاج كلوريد البنزيل . [ 12 ]

ميثيل كيرالي

في الحالة الخاصة التي يُستبدل فيها أحد ذرات الهيدروجين بالديوتيريوم (D) والآخر بالتريتيوم (T)، يصبح بديل الميثيل كيراليًا . [ 13 ] توجد طرق لإنتاج مركبات ميثيل نقية بصريًا، مثل حمض الأسيتيك الكيرالي (حمض الديوتريتوأسيتيك CHDTCO₂H ) . وباستخدام مجموعات الميثيل الكيرالية، تم تحليل المسار الفراغي للعديد من التحولات الكيميائية الحيوية . [ 14 ]

تناوب

قد تدور مجموعة الميثيل حول محور R-C . ويكون هذا الدوران حرًا فقط في أبسط الحالات، مثل جزيء كلوريد الميثيل الغازي CH₃Cl . في معظم الجزيئات، يكسر الجزء المتبقي R تناظر C∞ لمحور R-C ، مُحدثًا جهدًا V ( φ ) يُقيد الحركة الحرة للبروتونات الثلاثة. في حالة الإيثان CH₃CH₃ ، يُناقش هذا تحت مُسمى حاجز الإيثان . في الأطوار المكثفة، تُساهم الجزيئات المجاورة أيضًا في هذا الجهد. يُمكن دراسة دوران مجموعة الميثيل تجريبيًا باستخدام تشتت النيوترونات شبه المرن . [ 15 ]

أصل الكلمة

بعد أن حدد الكيميائيان الفرنسيان جان باتيست دوماس وأوجين بيليجو التركيب الكيميائي للميثانول، أدخلا مصطلح " الميثيلين " من الكلمتين اليونانيتين μέθυ ( ميثي ) بمعنى "نبيذ" و ὕλη ( هيلي ) بمعنى "خشب، بقعة أشجار"، وذلك بهدف تسليط الضوء على أصوله، أي "الكحول المصنوع من الخشب (مادة)". [ 16 ] [ 17 ] وقد اشتُق مصطلح "الميثيل" في حوالي عام 1840 عن طريق الاشتقاق العكسي من "الميثيلين"، ثم استُخدم لوصف "الكحول الميثيلي" (الذي يُطلق عليه منذ عام 1892 اسم " الميثانول ").

الميثيل هو مصطلح التسمية IUPAC للكيمياء العضوية لجزيء الألكان (أو الألكيل)، باستخدام البادئة "meth-" للإشارة إلى وجود ذرة كربون واحدة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ مارش، جيري (1992). الكيمياء العضوية المتقدمة: التفاعلات والآليات والبنية . جون وايلي وأولاده. ISBN 0-471-60180-2.
  2. ↑ ساورز، إليشا (27 يونيو 2023). "تلسكوب ويب يكتشف شيئًا غير مسبوق في سديم الجبار - علماء الفلك متحمسون لاكتشاف جزيء خاص في الفضاء" . ماشابل . تاريخ الاطلاع: 27 يونيو 2023 .{{cite news}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  3. ↑ بيرن، أوليفييه؛ وآخرون . (26 يونيو 2023). "تكوين كاتيون الميثيل بواسطة الكيمياء الضوئية في قرص كوكبي أولي" . مجلة نيتشر . doi : 10.1038/s41586-023-06307 (غير نشط في 18 يوليو 2025) . تم الاطلاع عليه في 27 يونيو 2023 . {{cite journal}}صيانة CS1: تم تعطيل DOI اعتبارًا من يوليو 2025 ( رابط ) صيانة CS1: تم إيقاف خدمة الأرشفة ( رابط )
  4. ↑ جي. بارني إليسون، بي سي إنجلكينج، دبليو سي لاينبرجر (1978)، "تحديد تجريبي لهندسة وألفة الإلكترون لجذر الميثيل CH3 " ، مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية، المجلد 100، العدد 8، الصفحات 2556-2558. doi : 10.1021/ja00476a054
  5. ↑ بواد، بيرويك إل جيه؛ ريد، نيكولاس دي؛ هانسن، كريستوفر إس؛ تريفيت، آدم جيه؛ بلانكسبي، ستيفن جيه؛ ماكاي، إميلي جي؛ شيربورن، مايكل إس؛ تشان، بن؛ رادوم، ليو (2016). "تحضير أيون ذي أعلى ألفة بروتونية محسوبة: أنيون ثنائي أورثو-دي إيثينيل بنزين" . العلوم الكيميائية . 7 (9): 6245-6250 . doi : 10.1039/C6SC01726F . PMC 6024202. PMID 30034765 .  
  6. ↑ تورايا، تيتسو (2003). "التحفيز الجذري في تفاعلات التماثل (الإزالة) المعتمدة على الإنزيم المساعد B12 ". مراجعات كيميائية . 103 (6): 2095-2128 . doi : 10.1021/cr020428b . PMID 12797825 . 
  7. ↑ ديمارتو، جيريمي؛ ديبوين، أنطوان؛ ديتريمبلور، كريستوف (2019). "مركبات الكوبالت العضوية كمصادر للجذور الحرة الكربونية في الكيمياء العضوية وكيمياء البوليمرات". مراجعات كيميائية . 119 (12): 6906-6955 . doi : 10.1021/acs.chemrev.8b00715 . PMID 30964644. S2CID 106409337 .  
  8. ↑ كليكر، كريستينا؛ ناير، لاكشمي س. (2017)، "الكيمياء المصفوفية التي تتحكم في سلوك الخلايا الجذعية" ، بيولوجيا وهندسة بيئات الخلايا الجذعية ، إلسيفير، ص 195-213 ، doi : 10.1016/b978-0-12-802734-9.00013-5 ، ISBN  978-0-12-802734-9تم الاطلاع عليه بتاريخ 2025-07-03
  9. ↑ Thauer, RK, "Biochemistry of Methanogenesis: a Tribute to Marjory Stephenson", Microbiology, 1998, volume 144, pages 2377–2406.
  10. ↑ كلارك، ستيفن ج. (2018). "الريبوسوم: بؤرة ساخنة لتحديد أنواع جديدة من ناقلات ميثيل البروتين" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 293 (27): 10438-10446 . doi : 10.1074/jbc.AW118.003235 . PMC 6036201. PMID 29743234 .  
  11. ↑ بيرد، أدريان (1 يناير 2002). "أنماط مثيلة الحمض النووي والذاكرة فوق الجينية" . الجينات والتطور . 16 (1): 6-21 . doi : 10.1101/gad.947102 . ISSN 0890-9369 . 
  12. ↑ م. روسبرغ وآخرون. "الهيدروكربونات المكلورة" في موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية 2006، وايلي-في سي إتش، فاينهايم. doi : 10.1002/14356007.a06_233.pub2
  13. ↑ "نسخة مؤرشفة" (PDF) . مؤرشفة من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 14 يوليو 2010. تم الاطلاع عليها بتاريخ 26 نوفمبر 2013 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title ( link )
  14. ↑ هاينز ج. فلوس، سونغسوك لي "مجموعات الميثيل الكيرالية: الصغير جميل" مجلة أبحاث الكيمياء، 1993، المجلد 26، الصفحات 116-122. doi : 10.1021/ar00027a007
  15. ↑ بريس، دبليو: دوران الجسيمات المفردة في البلورات الجزيئية (سلسلة سبرينغر في الفيزياء الحديثة 92)، سبرينغر: برلين (1981).
  16. ^ J. Dumas and E. Péligot (1835) "Mémoire sur l'espirit de bois et sur les divers composés ethérés qui en provinnent" (مذكرات عن روح الخشب والمركبات الأثيرية المختلفة المشتقة منه)، Annales de chimie et de physique ، 58  : 5-74؛ من الصفحة 9 : Nous donnerons le nom de méthylène (1) à un جذري ... (1) μεθυ، vin، et υлη، bois؛ هذا هو النبيذ أو المسكرات الروحية من الخشب. (سنعطي اسم "ميثيلين" (1) لجذر ... (1) ميثي، نبيذ، وهولي، خشب؛ أي النبيذ أو روح الخشب.)
  17. ↑ لاحظ أن الكلمة اليونانية الصحيحة للمادة "الخشب" هي xylo- .