アルキル基
有機化学において、アルキル基は水素原子が1つ欠けているアルカンである。[ 1 ]アルキル という用語は、多くの置換基を含むように意図的に曖昧にされている。非環式アルキルは、一般式−C n H 2 n +1で表される。シクロアルキル基は、シクロアルカンから環から水素原子を1つ取り除くことで誘導され、一般式−C n H 2 n −1で表される。[ 2 ] 典型的には、アルキルはより大きな分子の一部である。構造式では、記号 R は一般的な（特定されていない）アルキル基を示すために使用される。最小のアルキル基はメチルであり、化学式−CH 3で表される。[ 3 ]
関連概念
アルキル化は分子にアルキル基を付加することであり、多くの場合アルキルハロゲン化物などのアルキル化剤によって行われます。
アルキル化抗腫瘍剤は、がん治療に用いられる化合物群です。この場合、「アルキル」という用語は厳密な意味で用いられます。例えば、ナイトロジェンマスタードはよく知られたアルキル化剤ですが、単純な炭化水素ではありません。
化学において、アルキルとは、他の分子断片に結合した基、つまり置換基です。例えば、アルキルリチウム試薬の実験式はLi(アルキル)で、アルキルとはメチル、エチルなどを指します。ジアルキルエーテルは、2つのアルキル基を持つエーテルで、例えばジエチルエーテルO(CH 2 CH 3 ) 2 となります。
医薬品化学において
医薬化学において、一部の化合物にアルキル鎖を組み込むことで、その親油性を高めることができます。この戦略は、フラバノンやカルコンの抗菌活性を高めるために用いられてきました。[ 4 ]
アルキルカチオン、アニオン、ラジカル
通常、アルキル基は他の原子または原子団に結合しています。遊離アルキルは、中性ラジカル、アニオン、またはカチオンとして存在します。カチオンはカルボカチオンと呼ばれます。アニオンはカルバニオンと呼ばれます。中性アルキルフリーラジカルには特別な名前はありません。このような種は通常、一時的な中間体としてのみ存在します。しかし、半減期が「数秒から数年」の持続性アルキルラジカルが合成されています。[ 5 ]典型的には、アルキルカチオンは超酸を用いて生成され、アルキルアニオンは強塩基の存在下で観測されます。アルキルラジカルは、光化学反応またはホモリシス開裂によって生成されます。[ 6 ]アルキルは、有機化合物の質量分析でよく観測されます。単純なアルキル（特にメチル）は、星間空間でも観測されています。
命名法
アルキル基は同族列を形成します。最も単純な列は、一般式−C n H 2 n +1で表されます。アルキル基には、メチル（−CH 3）、エチル（−C 2 H 5）、プロピル（−C 3 H 7）、ブチル（−C 4 H 9）、ペンチル（−C 5 H 11）などがあります。1つの環を含むアルキル基は、式−C n H 2 n −1で表されます（例：シクロプロピル、シクロヘキシル）。アルキル基の式はアルキル基と同じですが、自由原子価「−」がドット「•」に置き換えられ、アルキル基の名称に「ラジカル」が付加されます（例：メチル基•CH 3）。
命名規則はIUPAC命名法に基づいています。
| 炭素原子の数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 接頭辞 | メタン | eth- | プロップ | しかし- | ペント- | ヘックス- | ヘプト | 10月 | 非 | 12月 | 未決定 | ドデカ | トリデック | テトラデカ |
| グループ名 | メチル | エチル | プロピル | ブチル | ペンチル | ヘキシル | ヘプチル | オクチル | ノニル | デシル | ウンデシル | ドデシル | トリデシル | テトラデシル |
IUPAC命名法から取られた接頭辞は、置換基 によって分岐鎖構造を命名するために使用されます。例：3-メチルペンタン：
3-メチルペンタンの構造は2つの部分から成り立つと考えられています。まず、5つの原子が最長の炭素中心直鎖を構成しています。親化合物である5炭素化合物はペンタン（青で強調表示）と命名されます。メチル基の「置換基」または「基」は赤で強調表示されています。通常の命名規則に従い、アルキル基は分子名において語根の前に含まれます（例：メチルペンタン）。しかし、この名称はメチル分岐が複数の炭素原子に結合している可能性があるため、曖昧です。そのため、曖昧さを避けるために3-メチルペンタンという名称が用いられます。「3-」は、メチル基が5つの炭素原子のうち3番目の炭素原子に結合しているためです。
鎖に同じアルキル基が複数結合している場合は、アルキル基の接頭辞を使用して倍数を示します (つまり、ジ、トリ、テトラなど)。
この化合物は2,3,3-トリメチルペンタンとして知られています。ここでは、2、3、3番目の炭素原子に3つの同一のアルキル基が結合しています。名称に数字が含まれているのは、基の位置に関する曖昧さを避けるためです。「トリ」は、3つの同一のメチル基があることを示します。3番目の炭素原子に結合したメチル基の1つがエチル基であれば、名称は3-エチル-2,3-ジメチルペンタンとなります。異なるアルキル基がある場合は、アルファベット順に列挙されます。
さらに、アルキル鎖の各位置は、それに結合している他の炭素原子の数によって説明できます。第一級、第二級、第三級、第四級という用語は、それぞれ1、2、3、または4個の他の炭素原子が結合している炭素を指します。
| C n | 通称 | シンボル | 凝縮された式 | IUPACのステータス | 推奨IUPAC名 | 骨格式 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| С 1 | メチル | メ | −CH 3 | メチル | ||
| С 2 | エチル | えっと | −CH 2 −CH 3 | エチル | ||
| С 3 | プロピル、n-プロピル | Pr、n Pr、n -Pr | −CH 2 −CH 2 −CH 3 | プロピル | ||
| イソプロピル | i Pr、i -Pr、i Pr | −CH(−CH 3 ) 2 | 2-プロピル | |||
| С 4 | n-ブチル | Bu、n -Bu、n Bu | −CH2 −CH2 −CH2 −CH3 | ブチル |  | |
| イソブチル | イ・ブ、イ・ブ、イ・ブ | −CH 2 −CH(−CH 3 ) 2 | 2-メチルプロピル |  | ||
| sec-ブチル | s Bu、s -Bu、s Bu | −CH(−CH 3 )−CH 2 −CH 3 | 2-ブチル |  | ||
| tert-ブチル | t Bu、t -Bu、t Bu | −C(−CH 3 ) 3 | tert-ブチル |  | ||
| С 5 | n-ペンチル、アミル | Pe、Am、n Pe、n -Pe、n Pe、n Am | −CH2 −CH2 −CH2 −CH2 −CH3 | ペンチル | ||
| tert-ペンチル | t Pe、t -Pe、t Pe | −C(−CH 3 ) 2 −CH 2 −CH 3 | 推奨されなくなりました | 2-メチルブタン-2-イル（別名1,1-ジメチルプロピル） | ||
| ネオペンチル | −CH 2 −C(−CH 3 ) 3 | 推奨されなくなりました | 2,2-ジメチルプロピル | |||
| イソペンチル、イソアミル | −CH 2 −CH 2 −CH(−CH 3 ) 2 | 推奨されなくなりました | 3-メチルブチル | |||
| sec-ペンチル | s Pe、s -Pe、s Pe | −CH(−CH 3 )−CH 2 −CH 2 −CH 3 | ペンタン-2-イル（または（1-メチルブチル）） | |||
| 3-ペンチル | −CH(−CH 2 −CH 3 ) 2 | ペンタン-3-イル（別名（1-エチルプロピル）） | ||||
| sec-イソペンチル、sec-イソアミル、シアミル | シーア | −CH(−CH 3 )−CH(−CH 3 ) 2 | 3-メチルブタン-2-イル（または（1,2-ジメチルプロピル）） | |||
| 活性ペンチル | −CH 2 −CH(−CH 3 )−CH 2 −CH 3 | 2-メチルブチル |
語源
最初に命名されたアルキル基はエチルで、 1833年にリービッヒによってドイツ語「Äther」（これはギリシャ語の「aither 」（空気）に由来し、現在ジエチルエーテルとして知られる物質を指す）とギリシャ語のύλη（hyle）（物質を意味する）に由来して命名された。[ 7 ]その後、メチル（デュマとペリゴット、 1834年、「木の精霊」を意味する[ 8 ]）とアミル（オーギュスト・カウル、 1840年[ 9 ] ）が続いた。アルキルという語は、1882年頃、ヨハネス・ヴィスリケヌスによって、ドイツ語「Alkoholradikale」と当時一般的だった接尾辞-ylに基づいて導入された。 [ 10 ] [ 11 ]
参照
参考文献
- ^ IUPAC化学用語集第5版（ゴールドブック）（2025年）。オンライン版：（2006年以降）「アルキル基」。doi：10.1351/goldbook.A00228
- ^ IUPAC化学用語集第5版（ゴールドブック）（2025年）。オンライン版：（2006年以降）「シクロアルキル基」。doi：10.1351/goldbook.C01498
- ^有機化学の仮想教科書有機化合物の命名2016年5月21日アーカイブ ポルトガル語ウェブアーカイブ
- ^ Mallavadhani UV, Sahoo L, Kumar KP, Murty US (2013). 「高級アルキル鎖置換された新規カルコンおよびフラバノンの合成と抗菌スクリーニング」.医薬化学研究. 23 (6): 2900– 2908. doi : 10.1007/s00044-013-0876-x . S2CID 5159000 .
- ^グリラー, デイビッド; インゴルド, キース U. (1976-01-01). 「持続性炭素中心ラジカル」 . Accounts of Chemical Research . 9 (1): 13– 19. doi : 10.1021/ar50097a003 . ISSN 0001-4842 .
- ^クレスピ, ステファノ; ファグノーニ, マウリツィオ (2020-09-09). 「アルキルラジカルの生成：スズの専制から光子民主主義へ」 .化学レビュー. 120 (17): 9790– 9833. doi : 10.1021/acs.chemrev.0c00278 . ISSN 0009-2665 . PMC 8009483. PMID 32786419 .
- ^ロック、アラン (2012). 『分子の世界から：19世紀のサイエンスファンタジー』 シュプリンガー. p. 62. ISBN 978-3-642-27415-2
エチルラジカル（1833年にリービッヒがギリシャ語とドイツ語の「エーテル」とギリシャ語の「ヒュレー」を組み合わせて命名した
） - ^ロック、アラン (2012). 『分子の世界から：19世紀のサイエンスファンタジー』 シュプリンガー. p. 62. ISBN 978-3-642-27415-2
メチル基は、1834年にデュマとペリゴットによってギリシャ語の語源から命名されました
。メチル = メチ + ヒュレ（「精神」 + 「木」） - ^ロック、アラン (2012). 『分子の世界から：19世紀のサイエンスファンタジー』 シュプリンガー. p. 62. ISBN 978-3-642-27415-2
アミルラジカル（「アミレーヌ」は、1840年にオーギュスト・カウルによって造語され、ジャガイモの澱粉を発酵・蒸留して得られる物質を指す
。 - ^ロック、アラン (2012). 『分子の世界から：19世紀のサイエンスファンタジー』 シュプリンガー. p. 62. ISBN 978-3-642-27415-2。
「アルキル」という語は、ヴュルツブルク大学の教授ヨハネス・ヴィスリケヌスによって、何の前触れもなく造語されました。初期の用法（おそらく最初の用法ではないでしょう）は、彼の1882年の論文[22, 244]にあります。この語は「アルコールラジカル」の最初の3文字に接尾辞-ylを組み合わせたもので、メチル、エチル、プロピル、ブチル、アミルなどの「最初の名前」を持つラジカルの総称として使われていました（そして現在も使われています）。
- ^ウィスクリケヌス、ヨハネス (1882)。 「Ueber die Schätzung von Haftenenergien der Halogene und des Natriums anorganischen Resten」。アン。化学。212 : 239–250 .土井: 10.1002/jlac.18822120107。
