АЦИЛЬНАЯ ГРУППА: СТРОЕНИЕ, ХАРАКТЕРИСТИКА, СОЕДИНЕНИЯ И ПРОИЗВОДНЫЕ - ХИМИЯ - 2025

Ацильная группа представляет собой молекулярный фрагмент , который в органической химии , как правило , происходит из карбоновых кислот. Его формула - RCO, где R представляет собой углеродный, алкильный или арильный заместитель, ковалентно связанный непосредственно с карбонильной группой, C = O. Обычно это всего лишь часть структуры органического соединения, такого как биомолекула.

Говорят, что он является производным карбоновой кислоты RCOOH, потому что для получения ацильной группы RCO достаточно удалить гидроксильную группу ОН. Обратите внимание, что эта группа включает большое семейство органических (и неорганических) соединений. Это семейство обычно называют ацильными соединениями (а не убежищем).

Структурная формула ацильной группы. Источник: Su-no-G через Википедию.

На верхнем изображении представлена ​​структурная формула ацильной группы. Его легко распознать, наблюдая за любой молекулярной структурой, так как он всегда находится на концах и обозначен карбонильной группой. Пример этого мы увидим в молекуле ацетил-КоА, необходимой для цикла Кребса.

Включение этой группы в молекулу известно как реакция ацилирования. Ацильная группа является частью рабочего процесса в органическом синтезе.

Строение и характеристика ацильной группы

Структура ацильной группы зависит от идентичности R. Атом углерода указанной боковой цепи R, а также C = O, к которому он присоединен, лежат в одной плоскости. Таким образом, сегмент RCO первого изображения плоский.

Однако этот факт мог бы показаться незначительным, если бы не электронные характеристики C = O: атом углерода имеет небольшой дефицит электронов. Это делает его уязвимым для атак со стороны нуклеофильных агентов, богатых электронами. Таким образом, ацильная группа реакционноспособна, являясь специфическим участком, где происходит органический синтез.

Соединения и производные

В зависимости от цепей R или атомов, которые расположены справа от RCO, получают различные соединения или производные ацильной группы.

- хлориды

Предположим, например, что атом хлора расположен справа от RCO. Теперь он заменяет ту извилистость, представленную на первом изображении, и остается как RCOCl. Итак, у нас есть производные, называемые хлорангидридами.

Теперь, изменив идентичность R в RCOCl, мы получим несколько ацилхлоридов:

-HCOCl, R = H, метаноилхлорид, крайне нестабильное соединение

-CH ₃ COCl, R = CH ₃ , ацетилхлорид

-CH ₃ CH ₂ COCl, R = CH ₂ CH ₃ , пропионилхлорид

-C ₆ H ₅ COCl, R = C ₆ H ₅ (бензольное кольцо), бензоилхлорид

То же самое относится к ацилфторидам, бромидам и иодидам. Эти соединения используются в реакциях ацилирования с целью включения RCO в качестве заместителя в большую молекулу; например, к бензольному кольцу.

- радикальный

Ацил может существовать мгновенно в виде радикала RCO •, происходящего от альдегида. Этот вид очень нестабилен и сразу непропорционален алкильному радикалу и монооксиду углерода:

RC • = O → R • + C≡O

- катион

Ацильная группа также может иметь вид катиона RCO ⁺ , являющегося промежуточным продуктом, который реагирует с ацилированием молекулы. Этот вид содержит две резонансные структуры, представленные на изображении ниже:

Резонансные структуры ацильных катионов. Источник: Jü

Обратите внимание, как положительный частичный заряд распределяется между атомами углерода и кислорода. Из этих двух структур с положительным зарядом кислорода она является наиболее преобладающей.

- амиды

Теперь предположим, что вместо атома Cl мы поместили аминогруппу NH ₂ . Тогда у нас будет амид, RCONH ₂ , RC (O) NH ₂ или RC = ONH ₂ . Таким образом, окончательно изменив идентичность R, мы получим семейство амидов.

- Альдегиды

Если вместо NH ₂ поместить атом водорода, мы получим альдегид, RCOH или RCHO. Обратите внимание, что ацильная группа все еще присутствует, даже когда она отошла на второй план. И альдегиды, и амиды являются ацильными соединениями.

- Кетоны и сложные эфиры

Продолжая те же рассуждения, мы можем заменить H на другую боковую цепь R, что приведет к образованию кетона, RCOR 'или RC (O) R'. На этот раз ацильная группа более «скрыта», поскольку любой из двух концов можно рассматривать как RCO или R'CO.

С другой стороны, R 'также может быть заменен на OR', образуя сложный эфир, RCOOR '. В сложных эфирах ацильная группа видна невооруженным глазом, потому что она находится слева от карбонильной группы.

- Общее замечание

Ацильная группа присутствует в различных соединениях. Источник: Jü.

Верхнее изображение в целом представляет все, что обсуждается в этом разделе. Ацильная группа выделена синим цветом, и, начиная с верхнего угла слева направо, мы имеем: кетоны, ацильный катион, ацильный радикал, альдегид, сложные эфиры и амиды.

Хотя ацильная группа присутствует в этих соединениях, а также в карбоновых кислотах и ​​тиоэфирах (RCO-SR '), карбонильной группе обычно придается большее значение при определении ее дипольных моментов. RCO представляет больший интерес, когда он находится в качестве заместителя или когда он непосредственно присоединен к металлу (ацилы металлов).

В зависимости от соединения RCO может иметь разные названия, как показано в подразделе, посвященном ацилхлоридам. Например, CH ₃ CO известен как ацетил или этаноил, а CH ₃ CH ₂ CO, пропионил или пропаноил.

Примеры ацильной группы

Структурная формула ацетил-КоА. Источник: Пользователь: Брайан Дерксен (оригинал) и DMacks (разговор) (изменение цвета).

Одним из наиболее представительных примеров ацильных соединений является ацетил-КоА (верхнее изображение). Обратите внимание, что он сразу идентифицируется, потому что выделен синим цветом. Ацильная группа ацетил-КоА, как следует из названия, представляет собой ацетил, CH ₃ CO. Хотя может показаться, что это не так, эта группа играет важную роль в цикле Кребса нашего тела.

Аминокислоты также содержат ацильную группу, только, опять же, она обычно остается незамеченной. Например, для глицина, NH ₂ -CH ₂ -COOH, его ацильная группа становится сегментом NH ₂ -CH ₂ -CO и называется глицилом. Между тем, для лизина его ацильная группа становится NH ₂ (CH ₂ ) ₄ CHNH ₂ CO, которая называется лизилом.

Хотя ацильные группы обычно не обсуждаются очень регулярно, они также могут происходить из неорганических кислот; то есть центральный атом не обязательно должен быть углеродом, но также может состоять из других элементов. Например, ацильная группа также может быть RSO (RS = O), полученной из сульфоновой кислоты, или RPO (RP = O), полученной из фосфоновой кислоты.

Ссылки

1. Моррисон, Р. Т. и Бойд, Р., Н. (1987). Органическая химия. 5-е издание. Редакция Addison-Wesley Interamericana.
2. Кэри Ф. (2008). Органическая химия. (Издание шестое). Мак Гроу Хилл.
3. Грэм Соломонс Т.В., Крейг Б. Фрайл. (2011). Органическая химия. (10-е изд.). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Ацильная группа. Получено с: en.wikipedia.org
5. Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (11 февраля 2020 г.). Определение и примеры ацильной группы. Получено с: thinkco.com
6. Лаура Фойст. (2020). Ацильная группа: определение и структура. Учиться. Получено с: study.com
7. Стивен А. Хардинджер. (2017). Иллюстрированный глоссарий органической химии: ацильная группа. Получено с: chem.ucla.edu