- Structuur en kenmerken van de acylgroep
- Verbindingen en derivaten
- - Chloriden
- - Radicaal
- - Kation
- - Amides
- - Aldehyden
- - Ketonen en esters
- - Algemene opmerking
- Voorbeelden van acylgroep
- Referenties
De acylgroep is een moleculair fragment dat in de organische chemie meestal afkomstig is van carbonzuren. De formule is RCO, waarbij R een koolstof-, alkyl- of arylsubstituent is, covalent direct verbonden met de carbonylgroep, C = O. Het is meestal maar een fractie van de structuur van een organische verbinding, zoals een biomolecuul.
Er wordt gezegd dat het is afgeleid van een carbonzuur, RCOOH, omdat het voldoende is om de hydroxylgroep, OH, te elimineren om de acylgroep, RCO, te verkrijgen. Merk op dat deze groep een brede familie van organische (en anorganische) verbindingen omvat. Deze familie is algemeen bekend als acylverbindingen (en niet asiel).
Structuurformule van de acylgroep. Bron: Su-no-G via Wikipedia.
In de bovenste afbeelding hebben we de structuurformule van de acylgroep. Het is gemakkelijk te herkennen door elke moleculaire structuur te observeren, omdat het zich altijd aan de uiteinden bevindt en wordt aangegeven door de carbonylgroep. Een voorbeeld hiervan zullen we zien in het acetyl-CoA-molecuul, essentieel voor de Krebs-cyclus.
De opname van deze groep in een molecuul staat bekend als een acyleringsreactie. De acylgroep maakt deel uit van de werkroutine in organische syntheses.
Structuur en kenmerken van de acylgroep
De structuur van de acylgroep hangt af van de identiteit van R. Het koolstofatoom van genoemde R-zijketen, evenals de C = O waaraan het is bevestigd, liggen in hetzelfde vlak. Het RCO-segment van de eerste afbeelding is daarom plat.
Dit feit lijkt echter onbeduidend als de elektronische kenmerken van C = O er niet waren: het koolstofatoom heeft een klein elektronentekort. Dit maakt het vatbaar voor aanvallen door nucleofiele stoffen, rijk aan elektronen. De acylgroep is dus reactief, omdat het een specifieke plaats is waar organische synthese plaatsvindt.
Verbindingen en derivaten
Afhankelijk van de R-ketens of de atomen die rechts van RCO worden geplaatst, worden verschillende verbindingen of derivaten van de acylgroep verkregen.
- Chloriden
Stel bijvoorbeeld dat er rechts van RCO een chlooratoom staat. Dit vervangt nu die sinuositeit die in de eerste afbeelding wordt weergegeven en blijft als: RCOCl. We hebben dus derivaten die acylchloriden worden genoemd.
Nu we de identiteit van R in RCOCl veranderen, krijgen we verschillende acylchloriden:
-HCOCl, R = H, methanoylchloride, drastisch onstabiele verbinding
CH 3 COCI, R = CH 3 , acetylchloride
CH 3 CH 2 COCI, R = CH 2 CH 3 , propionylchloride
-C 6 H 5 COCl, R = C 6 H 5 (benzeenring), benzoylchloride
Dezelfde redenering is van toepassing op acylfluoriden, bromiden en jodiden. Deze verbindingen worden gebruikt in acyleringsreacties, met als doel RCO als substituent in een groter molecuul op te nemen; bijvoorbeeld aan een benzeenring.
- Radicaal
Acyl kan tijdelijk bestaan als een radicaal, RCO •, afkomstig van een aldehyde. Deze soort is erg onstabiel en staat onmiddellijk niet in verhouding tot een alkylradicaal en koolmonoxide:
RC • = O → R • + C≡O
- Kation
De acylgroep kan ook verschijnen als een kation, RCO + , een tussenproduct dat reageert om een molecuul te acyleren. Deze soort bevat twee resonantiestructuren weergegeven in de onderstaande afbeelding:
Acyl-kation-resonantiestructuren. Bron: Jü
Merk op hoe de positieve deellading wordt verdeeld tussen de koolstof- en zuurstofatomen. Van deze twee structuren, met de positieve lading op zuurstof, is dit de meest overheersende.
- Amides
Stel nu dat we in plaats van een Cl-atoom een aminogroep plaatsen, NH 2 . We hebben dan een amide, RCONH 2 , RC (O) NH 2 of RC = ONH 2 . Dus als we eindelijk de identiteit van R veranderen, zullen we een familie van amiden krijgen.
- Aldehyden
Als we in plaats van NH 2 een waterstofatoom plaatsen, krijgen we een aldehyde, RCOH of RCHO. Merk op dat de acylgroep nog steeds aanwezig is, zelfs wanneer deze op de achtergrond van belang is geraakt. Zowel aldehyden als amiden zijn acylverbindingen.
- Ketonen en esters
Om dezelfde redenering voort te zetten, kunnen we H vervangen door een andere zijketen R, die aanleiding zal geven tot een keton, RCOR 'of RC (O) R'. Deze keer is de acylgroep meer "verborgen", aangezien een van de twee uiteinden kan worden beschouwd als RCO of R'CO.
Aan de andere kant kan R 'ook worden vervangen door OR', waardoor een ester ontstaat, RCOOR '. In esters is de acylgroep zichtbaar voor het blote oog omdat deze zich aan de linkerkant van de carbonylgroep bevindt.
- Algemene opmerking
De acylgroep aanwezig in verschillende verbindingen. Bron: Jü.
De bovenste afbeelding vertegenwoordigt globaal alles wat in deze sectie wordt besproken. De acylgroep is blauw gemarkeerd en vanaf de bovenhoek, van links naar rechts, hebben we: ketonen, acylkation, acylradicaal, aldehyde, esters en amiden.
Hoewel de acylgroep aanwezig is in deze verbindingen, evenals in carbonzuren en thioesters (RCO-SR '), krijgt de carbonylgroep meestal meer belang bij het definiëren van de dipoolmomenten. RCO is van groter belang wanneer het als substituent wordt gevonden, of wanneer het direct aan een metaal is gehecht (metaalacylen).
Afhankelijk van de verbinding kan RCO verschillende namen hebben, zoals te zien is in de subsectie over acylchloriden. CH 3 CO staat bijvoorbeeld bekend als acetyl of ethanoyl, terwijl CH 3 CH 2 CO, propionyl of propanoyl.
Voorbeelden van acylgroep
Structuurformule van acetyl-CoA. Bron: Gebruiker: Bryan Derksen (origineel) en DMacks (praten) (kleurverandering).
Een van de meest representatieve voorbeelden van acylverbindingen is acetyl-CoA (bovenste afbeelding). Merk op dat het onmiddellijk wordt geïdentificeerd omdat het blauw is gemarkeerd. De acylgroep van acetyl-CoA, zoals de naam al aangeeft, is acetyl, CH 3 CO. Hoewel het misschien niet zo lijkt, is deze groep essentieel in de Krebs-cyclus van ons lichaam.
Aminozuren bevatten ook de acylgroep, maar nogmaals, deze blijft meestal onopgemerkt. Bijvoorbeeld voor glycine, NH 2 CH 2 COOH, de acylgroep wordt het NH 2 -CH 2 -CO -segment , en heet glycyl. Ondertussen wordt voor lysine de acylgroep NH 2 (CH 2 ) 4 CHNH 2 CO, die lysyl wordt genoemd.
Hoewel dit gewoonlijk niet zo regelmatig wordt besproken, kunnen acylgroepen ook afkomstig zijn van anorganische zuren; dat wil zeggen, het centrale atoom hoeft geen koolstof te zijn, maar kan ook uit andere elementen bestaan. Een acylgroep kan bijvoorbeeld ook RSO (RS = O) zijn, afgeleid van sulfonzuur, of RPO (RP = O), afgeleid van fosfonzuur.
Referenties
- Morrison, RT en Boyd, R, N. (1987). Organische chemie. 5e editie. Redactioneel Addison-Wesley Interamericana.
- Carey F. (2008). Organische chemie. (Zesde editie). Mc Graw Hill.
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organische chemie. (10e editie.). Wiley Plus.
- Wikipedia. (2020). Acylgroep. Hersteld van: en.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 februari 2020). Acylgroepdefinitie en voorbeelden. Hersteld van: thoughtco.com
- Laura Foist. (2020). Acyl Group: definitie en structuur. Studie. Hersteld van: study.com
- Steven A. Hardinger. (2017). Geïllustreerde verklarende woordenlijst van organische chemie: acylgroep. Hersteld van: chem.ucla.edu