Grupo metila

Diferentes formas de representar um grupo metilo (elevado em azul)

Na química orgânica, um grupo metil é um alquil derivado do metano, contendo um átomo de carbono ligado a três átomos de hidrogênio, possuindo fórmula química CH₃. Nas fórmulas, o grupo geralmente é abreviado como Eu. Este grupo de hidrocarbonetos ocorre em muitos compostos orgânicos. É um grupo muito estável na maioria das moléculas. Enquanto o grupo metil geralmente faz parte de uma molécula maior, ligada ao resto da molécula por uma única ligação covalente (−CH₃), pode ser encontrado sozinho em qualquer uma das três formas: ânion metanodo (CH −3), cátion metílico (CH+3) ou radical metil (CH^•
₃ ). O ânion tem oito elétrons de valência, o radical sete e o cátion seis. Todas as três formas são altamente reativas e raramente observadas.

Cation metílico, ânion e radical

Cation metílico

O cátion metilio (CH+3) existe na fase gasosa, mas não é encontrado de outra forma. Alguns compostos são considerados fontes do CH+3 cátion, e essa simplificação é amplamente usada na química orgânica. Por exemplo, a protonação do metanol fornece um reagente de metilação eletrofílica que reage pela via S_N2:

CH₃OH + H⁺ - Sim.₃Oh!₂]⁺

Da mesma forma, o iodeto de metila e o triflato de metila são vistos como o equivalente do cátion metila porque eles prontamente sofrem reações S_N2 por nucleófilos fracos.

Anião metílico

O ânion metano (CH−3) existe apenas na fase gasosa rarefeita ou sob condições exóticas. Pode ser produzido por descarga elétrica em ceteno a baixa pressão (menos de um torr) e sua entalpia de reação é determinada em cerca de 252,2±3,3 kJ/mol. É uma superbase poderosa; apenas o ânion monóxido de lítio (LiO^-) e os diânions dietinilbenzeno são conhecidos por serem mais fortes.

Ao discutir os mecanismos das reações orgânicas, o metil lítio e os reagentes de Grignard relacionados são frequentemente considerados sais de CH−3; e embora o modelo possa ser útil para descrição e análise, é apenas uma ficção útil. Tais reagentes são geralmente preparados a partir dos haletos de metila:

2 M + CH₃X → MCH₃ + MX

onde M é um metal alcalino.

Radical metil

O radical metil tem a fórmula CH^•
₃. Existe em gases diluídos, mas na forma mais concentrada, dimeriza-se facilmente em etano. Pode ser produzido pela decomposição térmica de apenas alguns compostos, especialmente aqueles com uma ligação –N=N–.

Reatividade

A reatividade de um grupo metil depende dos substituintes adjacentes. Os grupos metil podem ser bastante não reativos. Por exemplo, em compostos orgânicos, o grupo metil resiste ao ataque até mesmo dos ácidos mais fortes.

Oxidação

A oxidação de um grupo metil ocorre amplamente na natureza e na indústria. Os produtos de oxidação derivados do metil são –CH₂OH, –CHO e –COOH. Por exemplo, o permanganato geralmente converte um grupo metila em um grupo carboxila (–COOH), por exemplo a conversão de tolueno em ácido benzóico. Em última análise, a oxidação de grupos metil fornece prótons e dióxido de carbono, como visto na combustão.

Metilação

A desmetilação (a transferência do grupo metil para outro composto) é um processo comum, e os reagentes que sofrem essa reação são chamados de agentes de metilação. Agentes de metilação comuns são sulfato de dimetila, iodeto de metila e triflato de metila. A metanogênese, a fonte do gás natural, surge por meio de uma reação de desmetilação. Juntamente com a ubiquitina e a fosforilação, a metilação é um importante processo bioquímico para modificar a função da proteína.

Desprotonação

Certos grupos metil podem ser desprotonados. Por exemplo, a acidez dos grupos metil na acetona ((CH₃)₂CO) é cerca de 10²⁰ vezes mais ácido que o metano. Os carbânions resultantes são intermediários chave em muitas reações na síntese orgânica e na biossíntese. Os ácidos graxos são produzidos dessa maneira.

Reações de radicais livres

Quando colocado em posições benzílicas ou alílicas, a força da ligação C-H diminui e a reatividade do grupo metil aumenta. Uma manifestação dessa reatividade aumentada é a cloração fotoquímica do grupo metil em tolueno para dar cloreto de benzila.

Metil quiral

No caso especial em que um hidrogênio é substituído por deutério (D) e outro hidrogênio por trítio (T), o substituinte metil torna-se quiral. Existem métodos para produzir compostos metílicos opticamente puros, por exemplo, ácido acético quiral (CHDTCO₂H). Através do uso de grupos metil quirais, o curso estereoquímico de várias transformações bioquímicas foi analisado.

Rotação

Um grupo metil pode girar em torno do eixo R–C. Esta é uma rotação livre apenas nos casos mais simples, como cloreto de metila gasoso CH₃Cl. Na maioria das moléculas, o restante R quebra a simetria C_∞ do eixo R–C e cria um potencial V(φ) que restringe o movimento livre dos três prótons. Para o caso modelo de etano CH₃CH₃, isso é discutido sob o nome de barreira de etano. Nas fases condensadas, as moléculas vizinhas também contribuem para o potencial. A rotação do grupo metil pode ser estudada experimentalmente usando espalhamento de nêutrons quase elástico.

Etimologia

Os químicos franceses Jean-Baptiste Dumas e Eugene Peligot, após determinarem a estrutura química do metanol, introduziram o "metileno" do grego methy "vinho" e hȳlē "madeira, trecho de árvores" com a intenção de destacar suas origens, "álcool feito de madeira (substância)". O termo "metil" foi derivado por volta de 1840 por retroformação de "metileno", e foi então aplicado para descrever o "álcool metílico" (que desde 1892 é chamado de "metanol").

Metil é a nomenclatura IUPAC do termo de química orgânica para uma molécula de alcano (ou alquil), usando o prefixo "meth-" para indicar a presença de um único carbono.