ACYLGRUPPE: STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN, VERBINDUNGEN UND DERIVATE - CHEMIE - 2025

Die Acylgruppe ist ein Molekülfragment, das in der organischen Chemie üblicherweise von Carbonsäuren stammt. Seine Formel lautet RCO, wobei R ein Kohlenstoff-, Alkyl- oder Arylsubstituent ist, der kovalent direkt an die Carbonylgruppe gebunden ist, C = O. Es ist normalerweise nur ein Bruchteil der Struktur einer organischen Verbindung wie eines Biomoleküls.

Es soll von einer Carbonsäure, RCOOH, abgeleitet sein, da es ausreicht, die Hydroxylgruppe OH zu eliminieren, um die Acylgruppe RCO zu erhalten. Es ist zu beachten, dass diese Gruppe eine breite Familie organischer (und anorganischer) Verbindungen umfasst. Diese Familie ist allgemein als Acylverbindungen (und nicht als Asyl) bekannt.

Strukturformel der Acylgruppe. Quelle: Su-no-G über Wikipedia.

Im oberen Bild haben wir die Strukturformel der Acylgruppe. Es ist leicht zu erkennen, wenn man eine Molekülstruktur beobachtet, da es sich immer an den Enden befindet und durch die Carbonylgruppe angezeigt wird. Ein Beispiel hierfür sehen wir im Acetyl-CoA-Molekül, das für den Krebszyklus essentiell ist.

Der Einbau dieser Gruppe in ein Molekül ist als Acylierungsreaktion bekannt. Die Acylgruppe ist Teil der Arbeitsroutine bei organischen Synthesen.

Struktur und Eigenschaften der Acylgruppe

Die Struktur der Acylgruppe hängt von der Identität von R ab. Das Kohlenstoffatom der R-Seitenkette sowie das C = O, an das sie gebunden ist, liegen in derselben Ebene. Das RCO-Segment des ersten Bildes ist daher flach.

Diese Tatsache könnte jedoch ohne die elektronischen Eigenschaften von C = O unbedeutend erscheinen: Das Kohlenstoffatom weist ein leichtes Elektronendefizit auf. Dies macht es anfällig für Angriffe durch nukleophile Mittel, die reich an Elektronen sind. Somit ist die Acylgruppe reaktiv und ein spezifischer Ort, an dem die organische Synthese stattfindet.

Verbindungen und Derivate

Abhängig von den R-Ketten oder den Atomen, die rechts von RCO angeordnet sind, werden unterschiedliche Verbindungen oder Derivate der Acylgruppe erhalten.

- Chloride

Angenommen, ein Chloratom befindet sich rechts von RCO. Dies ersetzt nun die im ersten Bild dargestellte Sinuosität und bleibt wie folgt: RCOCl. Wir haben also Derivate namens Acylchloride.

Wenn wir nun die Identität von R in RCOCl ändern, erhalten wir mehrere Acylchloride:

-HCOCl, R = H, Methanoylchlorid, drastisch instabile Verbindung

-CH ₃ COCl, R = CH ₃ , Acetylchlorid

-CH ₃ CH ₂ COCl, R = CH ₂ CH ₃ , Propionylchlorid

-C ₆ H ₅ COCl, R = C ₆ H ₅ (Benzolring), Benzoylchlorid

Die gleiche Überlegung gilt für Acylfluoride, Bromide und Iodide. Diese Verbindungen werden in Acylierungsreaktionen verwendet, um RCO als Substituenten für ein größeres Molekül einzubauen; zum Beispiel zu einem Benzolring.

- Radikal

Acyl kann momentan als Radikal RCO • existieren, das aus einem Aldehyd stammt. Diese Spezies ist sehr instabil und steht in keinem Verhältnis zu einem Alkylradikal und Kohlenmonoxid:

RC • = O → R • + C≡O

- Kation

Die Acylgruppe kann auch als Kation RCO ^{+ erscheinen} , das ein Zwischenprodukt ist, das reagiert, um ein Molekül zu acylieren. Diese Art enthält zwei Resonanzstrukturen, die im folgenden Bild dargestellt sind:

Acylkationenresonanzstrukturen. Quelle: Jü

Beachten Sie, wie sich die positive Teilladung zwischen den Kohlenstoff- und Sauerstoffatomen verteilt. Von diesen beiden Strukturen ist die positive Ladung auf Sauerstoff die vorherrschende.

- Amide

Nehmen wir nun an, dass wir anstelle eines Cl-Atoms eine Aminogruppe, NH _{2, platzieren} . Wir werden dann ein Amid haben, RCONH ₂ , RC (O) NH ₂ oder RC = ONH ₂ . Wenn wir also endlich die Identität von R ändern, erhalten wir eine Familie von Amiden.

- Aldehyde

Wenn wir anstelle von NH ₂ ein Wasserstoffatom platzieren, erhalten wir einen Aldehyd, RCOH oder RCHO. Es ist zu beachten, dass die Acylgruppe auch dann noch vorhanden ist, wenn sie in den Hintergrund von Bedeutung getreten ist. Sowohl Aldehyde als auch Amide sind Acylverbindungen.

- Ketone und Ester

Mit der gleichen Überlegung können wir eine andere Seitenkette R durch H ersetzen, wodurch ein Keton, RCOR 'oder RC (O) R' entsteht. Diesmal ist die Acylgruppe "versteckter", da eines der beiden Enden als RCO oder R'CO angesehen werden könnte.

Andererseits kann OR auch durch R 'ersetzt werden, wodurch ein Ester, RCOOR', entsteht. In Estern ist die Acylgruppe mit bloßem Auge sichtbar, da sie sich auf der linken Seite der Carbonylgruppe befindet.

- Allgemeiner Kommentar

Die in verschiedenen Verbindungen vorhandene Acylgruppe. Quelle: Jü.

Das obere Bild repräsentiert global alles, was in diesem Abschnitt behandelt wird. Die Acylgruppe ist blau hervorgehoben, und von der oberen Ecke von links nach rechts haben wir: Ketone, Acylkationen, Acylradikale, Aldehyd, Ester und Amide.

Obwohl die Acylgruppe in diesen Verbindungen sowie in Carbonsäuren und Thioestern (RCO-SR ') vorhanden ist, wird der Carbonylgruppe bei der Definition ihrer Dipolmomente üblicherweise eine größere Bedeutung beigemessen. RCO ist von größerem Interesse, wenn es als Substituent gefunden wird oder wenn es direkt an ein Metall (Metallacyle) gebunden ist.

Je nach Verbindung kann RCO unterschiedliche Namen haben, wie im Unterabschnitt über Acylchloride zu sehen ist. Beispielsweise ist CH ₃ CO als Acetyl oder Ethanoyl bekannt, während CH ₃ CH ₂ CO, Propionyl oder Propanoyl.

Beispiele für Acylgruppen

Acetyl-CoA-Strukturformel. Quelle: Benutzer: Bryan Derksen (Original) und DMacks (Diskussion) (Farbwechsel).

Eines der repräsentativsten Beispiele für Acylverbindungen ist Acetyl-CoA (oberes Bild). Beachten Sie, dass es sofort erkannt wird, da es blau hervorgehoben ist. Die Acylgruppe von Acetyl-CoA ist, wie der Name schon sagt, Acetyl, CH ₃ CO. Obwohl es nicht so scheint, ist diese Gruppe im Krebszyklus unseres Körpers essentiell.

Aminosäuren enthalten auch die Acylgruppe, nur dass sie wieder unbemerkt bleibt. Beispielsweise wird für Glycin, NH ₂ -CH ₂ -COOH, seine Acylgruppe zum NH ₂ -CH ₂ -CO- Segment und wird Glycyl genannt. Währenddessen wird für Lysin seine Acylgruppe zu NH ₂ (CH ₂ ) ₄ CHNH ₂ CO, das als Lysyl bezeichnet wird.

Obwohl normalerweise nicht sehr regelmäßig diskutiert, können Acylgruppen auch von anorganischen Säuren stammen; Das heißt, das Zentralatom muss nicht Kohlenstoff sein, sondern kann auch aus anderen Elementen bestehen. Zum Beispiel könnte eine Acylgruppe auch RSO (RS = O) sein, abgeleitet von Sulfonsäure, oder RPO (RP = O), abgeleitet von Phosphonsäure.

Verweise

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