Groupe méthyle - Methyl group

Différentes façons de représenter un groupe méthyle (surligné en bleu )

Un groupe méthyle est un alkyle dérivé du méthane , contenant un atome de carbone lié à trois atomes d' hydrogène - CH 3 . Dans les formules , le groupe est souvent abrégé Me . De tels groupes hydrocarbonés sont présents dans de nombreux composés organiques . C'est un groupe très stable dans la plupart des molécules. Alors que le groupe méthyle fait généralement partie d'une molécule plus grande , il peut être trouvé seul sous l'une des trois formes suivantes : anion , cation ou radical . L'anion a huit électrons de valence, le radical sept et le cation six. Les trois formes sont très réactives et rarement observées.

Cation méthyle, anion et radical

Cation méthyle

Le cation méthylium ( CH+
3
) existe dans la phase gazeuse , mais n'est pas rencontrée autrement. Certains composés sont considérés comme des sources de CH+
3
cation, et cette simplification est largement utilisée en chimie organique. Par exemple, la protonation du méthanol donne un réactif de méthylation électrophile qui réagit par la voie S N 2 :

CH 3 OH + H +CH
3
OH+
2

De même, l'iodure de méthyle et le triflate de méthyle sont considérés comme l'équivalent du cation méthyle car ils subissent facilement des réactions S N 2 par des nucléophiles faibles .

Anion méthyle

L'anion méthanide ( CH
3
) n'existe qu'en phase gazeuse raréfiée ou dans des conditions exotiques. Il peut être produit par décharge électrique dans le cétène à basse pression (moins d'un torr ) et son enthalpie de réaction est déterminée à environ252,2 ± 3,3  kJ / mol . C'est une superbase puissante ; seul l' anion monoxyde de lithium ( LiO
) et les dianions diéthynylbenzène sont connus pour être plus forts.

En discutant des mécanismes des réactions organiques, le méthyl lithium et les réactifs de Grignard apparentés sont souvent considérés comme des sels de " CH
3
" ; et bien que le modèle puisse être utile pour la description et l'analyse, ce n'est qu'une fiction utile. De tels réactifs sont généralement préparés à partir des halogénures de méthyle :

2 M + CH 3 X → MCH 3 + MX

où M est un métal alcalin.

radical méthyle

Le radical méthyle a pour formule CH
3
. Il existe sous forme de gaz dilués, mais sous une forme plus concentrée, il se dimérise facilement en éthane . Il peut être produit par décomposition thermique de certains composés seulement, en particulier ceux avec une liaison -N=N–.

Réactivité

La réactivité d'un groupe méthyle dépend des substituants adjacents . Les groupes méthyle peuvent être tout à fait non réactifs. Par exemple, dans les composés organiques, le groupe méthyle résiste à l'attaque même des acides les plus forts .

Oxydation

L' oxydation d'un groupe méthyle se produit largement dans la nature et l'industrie. Les produits d'oxydation dérivés du méthyle sont CH 2 OH, CHO et CO 2 H. Par exemple, le permanganate convertit souvent un groupe méthyle en un groupe carboxyle (-COOH), par exemple la conversion du toluène en acide benzoïque . En fin de compte, l'oxydation des groupes méthyle donne des protons et du dioxyde de carbone , comme on le voit lors de la combustion.

Méthylation

La déméthylation (le transfert du groupe méthyle à un autre composé) est un processus courant et les réactifs qui subissent cette réaction sont appelés agents de méthylation. Les agents de méthylation courants sont le sulfate de diméthyle , l'iodure de méthyle et le triflate de méthyle . La méthanogenèse , la source du gaz naturel, se produit via une réaction de déméthylation. Avec l'ubiquitine et la phosphorylation, la méthylation est un processus biochimique majeur pour modifier la fonction des protéines.

Déprotonation

Certains groupes méthyle peuvent être déprotonés. Par exemple, l'acidité des groupes méthyle dans l' acétone ((CH 3 ) 2 CO) est environ 10 à 20 fois plus acide que le méthane. Les carbanions résultants sont des intermédiaires clés dans de nombreuses réactions de synthèse organique et de biosynthèse . Les acides gras sont ainsi produits.

Réactions radicalaires

Lorsqu'il est placé dans des positions benzyliques ou allyliques , la force de la liaison C-H est diminuée et la réactivité du groupe méthyle augmente. Une manifestation de cette réactivité accrue est la chloration photochimique du groupe méthyle dans le toluène pour donner du chlorure de benzyle .

Méthyle chiral

Dans le cas particulier où un hydrogène est remplacé par du deutérium (D) et un autre hydrogène par du tritium (T), le substituant méthyle devient chiral . Il existe des procédés pour produire des composés méthyliques optiquement purs, par exemple l'acide acétique chiral (CHDTCO 2 H). Grâce à l'utilisation de groupes méthyle chiraux, le cours stéréochimique de plusieurs transformations biochimiques a été analysé.

Rotation

Un groupe méthyle peut tourner autour de l'axe R—C. Il s'agit d'une rotation libre uniquement dans les cas les plus simples comme le CClH 3 gazeux . Dans la plupart des molécules, les ruptures R du reste du C de symétrie de l'axe R-C et crée un potentiel V ( φ ) qui limite le mouvement libre des trois protons. Pour le cas modèle de C 2 H 6 , cela est discuté sous le nom de barrière à l' éthane . Dans les phases condensées, les molécules voisines contribuent également au potentiel. La rotation des groupes méthyle peut être étudiée expérimentalement en utilisant la diffusion quasi-élastique des neutrons .

Étymologie

Les chimistes français Jean-Baptiste Dumas et Eugène Peligot , après avoir déterminé la structure chimique du méthanol, ont introduit « méthylène » du grec methy « vin » et hȳlē « bois, parcelle d'arbres » avec l'intention de souligner ses origines, « l'alcool à base de bois ( substance)". Le terme "méthyle" a été dérivé vers 1840 par formation en retour de "méthylène", et a ensuite été appliqué pour décrire "alcool méthylique" (qui depuis 1892 est appelé " méthanol ").

Méthyle est la nomenclature IUPAC du terme de chimie organique pour une molécule d' alcane (ou d'alkyle), en utilisant le préfixe "meth-" pour indiquer la présence d'un seul carbone.

Voir également

Les références

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  11. ^ Notez que le mot grec correct pour la substance "bois" est xylo- .