メチル基

有機化学において、メチル基はメタンから誘導されるアルキルであり、1 つの炭素原子と 3 つの水素原子が結合しており、化学式はCH ₃である(通常のメタンの化学式はCH ₄である)。化学式では、この基はMeと略されることが多い。この炭化水素基は、多くの有機化合物に見られる。ほとんどの分子において、非常に安定した基である​​。メチル基は通常、より大きな分子の一部であり、単一の共有結合 ( −CH ₃ ) によって分子の残りの部分と結合しているが、メタニドアニオン( CH−3）、メチリウムカチオン（CH+3）またはメチルラジカル（CH^•
₃）。陰イオンは8つの価電子を持ち、ラジカルは7つ、陽イオンは6つの価電子を持つ。これら3つの形態はいずれも反応性が高く、めったに観察されない。^[1]

メチリウムカチオン（CH+3）は気相中に存在するが、それ以外では遭遇しない。いくつかの化合物はCHの供給源であると考えられている。+3この簡略化は有機化学で広く用いられている。例えば、メタノールのプロトン化により、S _N 2 経路で反応する求電子メチル化試薬が得られる。

CH ₃ OH + H ⁺ → [CH ₃ OH ₂ ] ⁺

同様に、ヨウ化メチルとメチルトリフラートは、弱い求核剤によって容易にS _N 2反応を起こすため、メチルカチオンと同等であると見なされます。

メチルカチオンは星間空間でも検出されている。^{[2] [3]}

メタニドアニオン（CH−3）は希薄気相または異常な条件下でのみ存在する。低圧（1 torr未満）でのケテン中の放電によって生成され、その反応エンタルピーは約252.2 ± 3.3 kJ / molと測定されている。^[4]これは強力な超塩基であり、一酸化リチウムアニオン（LiO ⁻）とジエチニルベンゼンジアニオンのみがこれより強いことが知られている。^[5]

有機反応のメカニズムを議論する際には、メチルリチウムおよび関連するグリニャール試薬は、CHの塩であると考えられることが多い。−3; そして、モデルは説明や分析には役立つかもしれないが、それは単なる有用なフィクションにすぎない。このような試薬は、一般的にメチルハライドから調製される。

2 M + CH ₃ X → MCH ₃ + MX

ここで、Mはアルカリ金属である。

メチルラジカルの化学式はCH^•
₃希薄ガス中に存在しますが、より濃縮された形では容易にエタンに二量化します。ラジカルSAMやメチルコバラミンのさまざまな酵素によって日常的に生成されます。^{[6] [7]}

メチル基の反応性は隣接する置換基に依存します。メチル基は反応性が極めて低い場合もあります。たとえば、有機化合物では、メチル基は最も強い酸による攻撃にも耐えます。^[要出典]

メチル基の酸化は自然界や産業において広く起こっています。メチルから得られる酸化生成物は、ヒドロキシメチル基 −CH ₂ OH、ホルミル基−CHO、カルボキシル基−COOHです。例えば、過マンガン酸塩はメチル基をカルボキシル（−COOH）基に変換することが多く、トルエンは安息香酸に変換されます。最終的にメチル基の酸化により、燃焼で見られるように プロトンと二酸化炭素が生成されます。

脱メチル化（メチル基を別の化合物に転移すること）は一般的なプロセスであり、この反応を起こす試薬はメチル化剤と呼ばれます。一般的なメチル化剤には、ジメチル硫酸、メチルヨウ化、メチルトリフラートがあります。天然ガスの源であるメタン生成は、脱メチル化反応によって発生します。 ^[8]ユビキチンとリン酸化とともに、メチル化はタンパク質機能を修正する主要な生化学的プロセスです。^[9]エピジェネティクス の分野では、メチル化が遺伝子発現に及ぼす影響に焦点を当てています。^[10]

特定のメチル基は脱プロトン化できます。たとえば、アセトン( (CH ₃ ) ₂ CO ) のメチル基の酸性度は、メタンの約 10 ～²⁰倍です。結果として生じるカルボアニオンは、有機合成や生合成の多くの反応における重要な中間体です。脂肪酸はこのようにして生成されます。

ベンジル位またはアリル位に置かれると、 C−H結合の強度が低下し、メチル基の反応性が増加する。この反応性の向上の1つの現れは、トルエン中のメチル基の光化学的塩素化によるベンジルクロリドの生成である。^[11]

一つの水素が重水素（D）に置き換えられ、別の水素が三重水素（T）に置き換えられる特別な場合には、メチル置換基はキラルになる。^[12]光学的に純粋なメチル化合物、例えばキラル酢酸（重水素トリト酢酸CHDTCO ₂ H）を製造する方法が存在する。キラルメチル基の使用により、いくつかの生化学的変換の立体化学的過程が分析されている。^[13]

メチル基はR−C軸の周りを回転することがある。これは、気体の塩化メチルCH ₃ Clのような最も単純な場合にのみ自由回転である。ほとんどの分子では、残りのRがR−C軸のC _∞対称性を破り、3つの陽子の自由運動を制限するポテンシャルV ( φ )を作り出す。エタンCH ₃ CH ₃のモデルケースでは、これはエタン障壁という名前で議論されている。凝縮相では、隣接する分子もポテンシャルに寄与する。メチル基の回転は、準弾性中性子散乱を使用して実験的に研究することができる。^[14]

フランスの化学者ジャン＝バティスト・デュマとウジェーヌ・ペリゴはメタノールの化学構造を決定した後、その語源である「木（物質）から作られたアルコール」を強調する意図で、ギリシャ語の μέθυ（メチレン）「ワイン」とὕλη（ヒュレ）「木、木々」から「メチレン」を導入した。^{[15] [16]}「メチル」という用語は、1840年頃に「メチレン」から逆形成されて派生し、その後「メチルアルコール」（1892年以降は「メタノール」と呼ばれる）を説明するために使用された。

メチルは、アルカン(またはアルキル) 分子の IUPAC 有機化学命名法用語であり、接頭辞「meth-」を使用して単一の炭素の存在を示します。

• アドメット
• メチル化