Metylová skupina

Metylový kation

Bližšie informácie v hlavnom článku: Meténium

Metylový katión, metýlium alebo meténium, CH₃⁺, existuje v plynnom stave, inak ho nie je možné pozorovať. Niektoré zlúčeniny sa dajú považovať za zdroj CH₃⁺ katiónu a toto zjednodušenie sa často využíva v organickej chémii. Protonáciou metanolu napríklad vzniká elektrofilné metylačné činidlo, ktoré reaguje pomocou nukleofilnej substitúcie S_N2:

CH₃OH + H⁺ → CH₃OH₂⁺

Podobne reagujú metyljodid a metyltriflát, ktoré sú takisto vnímané ako zdroje metylového katiónu, pretože ľahko podstupujú S_N2 reakcie so slabými nukleofilmi.

Metylový radikál

Bližšie informácie v hlavnom článku: Metylový radikál

Metylový radikál má vzorec CH₃^•. Existuje v zriedených plynoch, v koncentrovaných v plynoch rýchlo dimerizuje na etán. Vzniká tepelným rozkladom niektorých zlúčenín, hlavne ak majú –N=N– väzbu.

Metylový anión

Metylový anión, CH₃^-, existuje len vo veľmi zriedených plynoch alebo pri exotických podmienkach. Je možné ho vytvoriť napríklad elektrickým výbojom v keténe pri nízkom tlaku (menej než jeden torr) a entalpia tejto reakcie bola stanovená na 252,2 ± 3,3 kJ/mol.^[2] Je to silná superzásada. Jediné známe silnejšie zásady sú anión monoxidu lítneho (LiO^-) a dietynylbenzénové dianióny.^[3]

Pri riešení mechanizmov organických reakcií sa metyllítium a príbuzné Grignardove činidlá často považujú za soli „CH₃^-“, ale zatiaľ čo tento model je užitočný v popise a analýze, je to len dobrý fiktívny popis. Tieto činidlá vznikajú z metylhalogenidov

2 M + CH₃X → MCH₃ + MX

kde M je alkalický kov.

Reaktivita metylovej skupiny závisí na susedných substituentoch. Metylová skupina môže byť celkom nereaktívna. Napríklad v organických zlúčeninách odoláva metylová skupina i najsilnejším kyselinám.

Oxidácia

Oxidácia metylovej skupiny prebieha na mnohých miestach v prírode i priemyselnej výrobe. Oxidačné produkty vznikajúce z metylovej skupiny sú -CH₂OH, -CHO a -CO₂H. Napríklad manganistan je schopný premeniť metylovú skupinu až na karboxylovú skupinu (–COOH), napríklad pri konverzii toluénu na kyselinu benzoovú. Úplnou oxidáciou metylovej skupiny vzniká oxid uhličitý a protóny, ako je to v prípade spaľovania.

Metylácia

Bližšie informácie v hlavnom článku: Metylácia

Demetylácia (presun metylovej skupiny na inú zlúčeninu) je bežný proces a činidlá, ktoré podstupujú túto reakciu, sa nazývajú metylačné činidlá. Medzi bežné metylačné činidlá patrí dimetylsulfát, metyljodid a metyltriflát. Metanogenézia, zdroj zemného plynu, vzniká ako dôsledok demetylačných reakcií.^[4] Spolu s ubikvitínyláciou a fosforyláciou je metylácia jeden z hlavných biochemických procesov, ktoré ovplyvňujú funkciu bielkovín.^[5]

Deprotonácia

Niektoré metylové skupiny je možné deprotonovať. Napríklad kyslosť metylovej skupiny v acetóne, (CH₃)₂CO, je asi 10²⁰× vyššia než kyselosť metánu. Vznikajúce karbanióny sú dôležité medziprodukty v mnohých reakciách v organickej syntéze a biosyntéze. Takýmto spôsobom vznikajú napríklad mastné kyseliny.

Reakcie s voľnými radikálmi

Ak je metylová skupina v benzylovej alebo alylovej pozícii, sila C–H väzieb klesá a reaktivita metylovej skupiny rastie. Jedným z výsledkov tejto zvýšenej reaktivity je fotochemická chlorácia metylovej skupiny v toluéne, čím vzniká benzylchlorid.^[6]

V špeciálnych prípadoch, kde je jeden vodík nahradený deutériom (D) a iný vodík tríciom (T), sa metyl stane chirálnym.^[7] Existujú rôzne metódy, ktorými je možné vytvoriť optický čisté metylové zlúčeniny, napríklad chirálnu kyselinu octovú CHDTCO₂H. Pomocou chirálnych metylových skupín bol analyzovaný stereochemický priebeh niekoľkých biochemických transformácií.^[8]

Metylová skupina môže rotovať okolo R—C osi. Táto rotácia je voľná len v najjednoduchších prípadoch, napríklad plynnom CH₃Cl. Vo väčšine ostatných molekúl však zvyšok molekuly, R, znemožní voľnú rotáciu okolo R—C osi, pretože vznikne potenciál V(φ), ktorý obmedzí voľný pohyb troch protónov. V modelovej zlúčenine C₂H₆ je tento fenomén popisovaný názvom etánová bariéra. V kondenzovanej fáze môžu k tomuto potenciálu prispieť i susedné molekuly. Rotáciu metylovej skupiny je možné experimentálne pozorovať kvázielastickým rozptylom neutrónov.^[9]

Po určení štruktúry metanolu pomenovali francúzsky chemici Jean-Baptiste Dumas a Eugene Peligot metanol „methylene“, z gréckych slov methyl, „víno“, a hȳlē, „les“, čím chceli zvýrazniť jeho zdroj, teda „alkohol lesného pôvodu“.^[10][11] Názov „methyl“ potom vznikol okolo roku 1840 zo slova „methylene“ a bol použitý na popis „methylalcoholu“ (slovensky metylalkoholu), ktorý sa od 1892 nazýva „metanol“.

Metyl v názvosloví organickej chémie podľa IUPAC pomenováva alkánovú (alebo alkylovú) molekulu, pričom predpona „met-“ označuje prítomnosť jediného atómu uhlíka.