O grupo metilo ou um grupo metilo é um substituinte alquilo, cuja fórmula química é CH 3. É o mais simples de todos os substituintes de carbono na química orgânica, tem um único carbono e três hidrogênios; derivado do gás metano. Como ele só pode se ligar a outro carbono, sua posição indica o fim de uma cadeia, seu término.
Na imagem abaixo está uma das muitas representações deste grupo. As sinuosidades à direita indicam que por trás da ligação H 3 C pode haver qualquer átomo ou substituinte; um alquil, R, aromático ou aril, Ar, ou um heteroátomo ou grupo funcional, tal como OH ou Cl.
O grupo metil é o mais simples dos substituintes de carbono na química orgânica. Fonte: Su-no-G
Quando o grupo funcional ligado ao metila é OH, temos o álcool metanol, CH 3 OH; e se for Cl, então teremos cloreto de metila, CH 3 Cl. Na nomenclatura orgânica, é simplesmente referido como "metila" precedido pelo número de sua posição na cadeia de carbono mais longa.
O grupo metil CH 3 é fácil de identificar durante elucidações de estruturas orgânicas, especialmente graças à espectroscopia de ressonância magnética nuclear de carbono 13 (13 C NMR). A partir dela, após fortes oxidações, são obtidos grupos COOH ácidos, sendo uma via sintética para a síntese de ácidos carboxílicos.
Representações
Possíveis representações para o grupo metil. Fonte: Jü via Wikipedia.
Acima, temos as quatro representações possíveis assumindo que CH 3 está ligado a um substituinte de alquil R. Todos são equivalentes, mas ao ir da esquerda para a direita, os aspectos espaciais da molécula são evidentes.
Por exemplo, R-CH 3 dá a impressão de que é plano e linear. A representação a seguir mostra as três ligações covalentes CH, que permitem que o metila seja identificado em qualquer estrutura de Lewis e dão a falsa impressão de ser uma cruz.
Em seguida, continuando para a direita (penúltimo), a hibridização sp 3 é observada no carbono CH 3 devido à sua geometria tetraédrica. Na última representação, o símbolo químico do carbono nem mesmo está escrito, mas o tetraedro é mantido para indicar quais átomos de H estão na frente ou atrás do plano.
Embora não esteja na imagem, outra forma bastante recorrente de representar o CH 3 consiste em simplesmente colocar o travessão (-) “nu”. Isso é muito útil ao desenhar grandes esqueletos de carbono.
Estrutura
Estrutura do grupo metila representado pelo modelo de esferas e barras. Fonte: Gabriel Bolívar.
A imagem superior é a representação tridimensional da primeira. A esfera preta brilhante corresponde ao átomo de carbono, enquanto as brancas são os átomos de hidrogênio.
Mais uma vez, o carbono tem um ambiente tetraédrico como um resultado da sua sp 3 hibridação, e, como tal, é um grupo relativamente volumoso, com as suas rotações títulos CR estericamente impedido; ou seja, ele não pode girar porque as esferas brancas interfeririam nas nuvens eletrônicas de seus átomos vizinhos e sentiriam sua repulsão.
No entanto, as ligações CH podem vibrar, assim como a ligação CR. Portanto, CH 3 é um grupo de geometria tetraédrica que pode ser elucidado (determinado, verificado) por espectroscopia de radiação infravermelha (IV), assim como todos os grupos funcionais e ligações de carbono com heteroátomos.
O mais importante, entretanto, é sua elucidação por 13 C-NMR. Graças a esta técnica, a quantidade relativa de grupos metila é determinada, o que torna possível montar a estrutura molecular.
Geralmente, quanto mais grupos CH 3 uma molécula possui, mais "desajeitadas" ou ineficientes serão suas interações intermoleculares; isto é, quanto mais baixos serão seus pontos de fusão e ebulição. Os grupos CH 3, por causa de seus hidrogênios, "deslizam" uns contra os outros quando se aproximam ou se tocam.
Propriedades
O grupo metil é caracterizado por ser essencialmente hidrofóbico e apolar.
Isso se deve ao fato de suas ligações CH não serem muito polares devido à baixa diferença entre as eletronegatividades do carbono e do hidrogênio; Além disso, sua geometria tetraédrica e simétrica distribui suas densidades de elétrons quase homogeneamente, o que contribui para um momento de dipolo desprezível.
Na ausência de polaridade, o CH 3 "foge" da água, comportando-se como um hidrofóbico. Portanto, se for visto em uma molécula, saber-se-á que esta extremidade metil não irá interagir de forma eficiente com água ou outro solvente polar.
Outra característica do CH 3 é sua estabilidade relativa. A menos que o átomo que está ligado a ele remova a densidade do elétron, ele permanece praticamente inerte contra meios ácidos muito fortes. Porém, verá que pode participar de reações químicas, principalmente no que diz respeito à sua oxidação, ou migração (metilação) para outra molécula.
Reatividade
Oxidações
CH 3 não está livre para oxidar. Isso significa que é suscetível a formar ligações com o oxigênio, CO, se reagir com agentes oxidantes fortes. À medida que se oxida, ele se transforma em diferentes grupos funcionais.
Por exemplo, sua primeira oxidação dá origem ao grupo metiol (ou hidroximetil), CH 2 OH, um álcool. O segundo, deriva do grupo formil, CHO (HC = O), um aldeído. E o terceiro, por fim, permite sua conversão no grupo carboxila, COOH, um ácido carboxílico.
Esta série de oxidações é usada para sintetizar ácido benzóico (HOOC-C 6 H 5) a partir do tolueno (H 3 C-C 6 H 5).
Íon
CH 3 durante o mecanismo de algumas reações pode ganhar cargas elétricas momentâneas. Por exemplo, quando o metanol é aquecido em um meio ácido muito forte, na ausência teórica de nucleófilos (buscadores de cargas positivas), o cátion metila, CH 3 +, é formado, uma vez que a ligação CH 3 -OH e o OH são quebrados sai com o par de elétrons da ligação.
A espécie CH 3 + é tão reativa que só foi determinada na fase gasosa, já que reage ou desaparece à menor presença de um nucleófilo.
Por outro lado, um ânion também pode ser obtido do CH 3: metanídeo, CH 3 -, o carbanião mais simples de todos. No entanto, como o CH 3 +, sua presença é anormal e só ocorre em condições extremas.
Reação de metilação
Na reação de metilação, um CH 3 é transferido para uma molécula sem produzir cargas elétricas (CH 3 + ou CH 3 -) no processo. Por exemplo, o iodeto de metila, CH 3 I, é um bom agente de metilação e pode substituir a ligação OH de várias moléculas por uma ligação O-CH 3.
Na síntese orgânica, isso não acarreta nenhuma tragédia; mas sim quando o que é metilado em excesso são as bases nitrogenadas do DNA.
Referências
- Morrison, RT e Boyd, R, N. (1987). Quimica Organica. 5ª Edição. Editorial Addison-Wesley Interamericana.
- Carey F. (2008). Quimica Organica. (Sexta edição). Mc Graw Hill.
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Química orgânica. Aminas. (10ª edição). Wiley Plus.
- Rahul Gladwin. (23 de novembro de 2018). Metilação. Encyclopædia Britannica. Recuperado de: britannica.com
- Danielle Reid. (2019). Grupo Metila: Estrutura e Fórmula. Estude. Recuperado de: study.com
- Wikipedia. (2019). Grupo metil. Recuperado de: en.wikipedia.org