АЦИЛОВА ГРУПА: СТРУКТУРА, ХАРАКТЕРИСТИКИ, СЪЕДИНЕНИЯ И ПРОИЗВОДНИ - ХИМИЯ - 2025

В групата ацил е молекулен фрагмент, който в органичната химия обикновено произтича от карбоксилни киселини. Формулата му е RCO, където R е въглероден, алкилов или арилен заместител, ковалентно свързан директно с карбонилната група, С = О. Обикновено това е просто част от структурата на органично съединение, като биомолекула.

Казва се, че произлиза от карбоксилна киселина, RCOOH, тъй като ще бъде достатъчно да се елиминира хидроксилната група, OH, за да се получи ациловата група, RCO. Обърнете внимание, че тази група включва широко семейство от органични (и неорганични) съединения. Това семейство обикновено е известно като ацилни съединения (а не като убежище).

Структурна формула на ацилната група. Източник: Su-no-G чрез Wikipedia.

В горното изображение имаме структурната формула на ациловата група. Лесно е да се разпознае, като се наблюдава каквато и да е молекулна структура, тъй като тя винаги е разположена в краищата и е обозначена от карбонилната група. Пример за това ще видим в молекулата ацетил-КоА, важна за цикъла на Кребс.

Включването на тази група в молекула е известно като реакция на ацилиране. Ациловата група е част от работната рутина в органичните синтези.

Структура и характеристики на ациловата група

Структурата на ацилната група зависи от идентичността на R. Въглеродният атом на споменатата R странична верига, както и С = О, към която е прикрепена, лежат в една и съща равнина. Следователно RCO сегментът на първото изображение е плосък.

Този факт обаче може да изглежда незначителен, ако не беше електронните характеристики на C = O: въглеродният атом има лек електронен дефицит. Това го прави податлив на атака от нуклеофилни агенти, богати на електрони. По този начин ациловата група е реактивна, като е специфично място, където се извършва органичен синтез.

Съединения и производни

В зависимост от R веригите или атомите, които са разположени вдясно от RCO, се получават различни съединения или производни на ациловата група.

- Хлориди

Да предположим например, че атом на хлора е поставен вдясно от RCO. Това сега замества онази синусоида, представена в първото изображение, оставайки като: RCOCl. Така че имаме производни, наречени ацил хлориди.

Сега, променяйки идентичността на R в RCOCl, получаваме няколко ацил хлориди:

-HCOCl, R = Н, метаноил хлорид, драстично нестабилно съединение

-СН ₃ СоСЬ, R = СН ₃, ацетил хлорид

-СН ₃ СН ₂ СоСЬ, R = СН ₂ СН ₃, пропионил хлорид

-С ₆ Н ₅ СоСЬ, R = С ₆ Н ₅ (бензенов пръстен), бензоилхлорид

Същото разсъждение се отнася за ацил флуориди, бромиди и йодиди. Тези съединения се използват в реакции на ацилиране с цел включване на RCO като заместител на по-голяма молекула; например до бензолов пръстен.

- Радикален

Ацилът може да съществува за момент като радикал, RCO •, произхождащ от алдехид. Този вид е много нестабилен и веднага е несъразмерен с алкиловия радикал и въглеродния оксид:

RC • = O → R • + C≡O

- Катион

Ациловата група може също да се появи като катион, RCO ⁺, като междинен продукт, който реагира на ацилиране на молекула. Този вид съдържа две резонансни структури, представени на изображението по-долу:

Резонансни структури на ацил катиона. Източник: Ю

Забележете как положителният частичен заряд се разпределя между въглеродните и кислородните атоми. От тези две структури, с положителния заряд върху кислорода, той е най-преобладаващ.

- Амиди

Сега се предполага, че вместо Cl атом ние поставяме амино група, NH ₂. След това ще има амид, RCONH ₂, RC (O) NH ₂ или RC = OnH ₂. По този начин, окончателно променяйки идентичността на R, ще получим семейство амиди.

- Алдехиди

Ако вместо NH ₂ поставяме водороден атом, ще се получи алдехид, RCOH или RCHO. Обърнете внимание, че ациловата група все още присъства, дори когато е преминала на важния фон. И алдехидите, и амидите са ацилни съединения.

- Кетони и естери

Продължавайки със същото разсъждение, можем да заменим Н с друга странична верига R, която ще доведе до кетон, RCOR 'или RC (O) R'. Този път ациловата група е по-"скрита", тъй като един от двата края може да се счита за RCO или R'CO.

От друга страна, R 'също може да бъде заместен с OR', което води до естер, RCOOR '. В естери ациловата група е видима с просто око, тъй като е от лявата страна на карбонилната група.

- Общ коментар

Ациловата група присъства в различни съединения. Източник: Ю.

Горното изображение в световен мащаб представлява всичко, обсъдено в този раздел. Ациловата група е подчертана в синьо и като се започне от горния ъгъл, отляво надясно, имаме: кетони, ацил катион, ацилов радикал, алдехид, естери и амиди.

Въпреки че ациловата група присъства в тези съединения, както и в карбоксилни киселини и тиоестери (RCO-SR '), обикновено карбонилната група има по-голямо значение при определяне на диполните му моменти. RCO представлява по-голям интерес, когато се намери като заместител или когато е директно прикрепен към метал (метални ацили).

В зависимост от съединението, RCO може да има различни имена, както се вижда в подраздела за ацил хлориди. Например, СН ₃ CO е известен като ацетил или етаноил, докато CH ₃ CH ₂ CO, пропионил или пропаноил.

Примери за ацилна група

Структурна формула на ацетил-КоА. Източник: Потребител: Брайън Дерксен (оригинал) и DMacks (беседа) (промяна на цвета).

Един от най-представителните примери на ацилни съединения е ацетил-КоА (горно изображение). Обърнете внимание, че той е незабавно идентифициран, тъй като е подчертан в синьо. Ацилна група на ацетил-СоА, както подсказва името му, е ацетил, СН ₃ CO. Въпреки че може да не изглежда така, тази група е от съществено значение в цикъла на Кребс на нашето тяло.

Аминокиселините също съдържат ациловата група, само че, отново, те са склонни да останат незабелязани. Например, за глицин, NH ₂ -СН ₂ -СООН, неговата ацилна група става NH на ₂ -СН ₂ -СО сегмент, и се нарича глицил. Междувременно, за лизин, неговата ацилна група става NH ₂ (CH ₂) ₄ CHNH ₂ CO, който се нарича лизил.

Въпреки че обикновено не се обсъжда много редовно, ациловите групи могат също да произхождат от неорганични киселини; тоест централният атом не трябва да бъде въглерод, но може да бъде направен и от други елементи. Например, ацилова група може да бъде също RSO (RS = 0), получена от сулфонова киселина, или RPO (RP = O), получена от фосфонова киселина.

Препратки

1. Morrison, RT и Boyd, R, N. (1987). Органична химия. 5-то издание. Редакция Addison-Wesley Interamericana.
2. Кери Ф. (2008). Органична химия. (Шесто издание). Mc Graw Hill.
3. Греъм Соломон TW, Craig B. Fryhle. (2011 г.). Органична химия. (10-то издание.) Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Ацилна група. Възстановено от: en.wikipedia.org
5. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (11 февруари 2020 г.). Определение и примери на Acyl Group. Възстановено от: thinkco.com
6. Лора Фойст. (2020). Acyl Group: Определение и структура. Изследване. Възстановено от: study.com
7. Стивън А. Хардингер. (2017). Илюстриран речник на органичната химия: Ацилова група. Възстановена от: chem.ucla.edu