Co je alkylační agent?

Alkylačním činidlem je jakákoli chemická látka, která přidá chemickou skupinu k jiné molekule v chemické reakci známé jako alkylace. Alkylová skupina je v podstatě řetězec jednotek CH2 libovolné délky zakončených koncovým atomem vodíku, takže alkylační reakce je jednoduše přidání alkylového řetězce k jiné molekule. Nejjednodušší alkylová skupina se nazývá methylová skupina, -CH3, a alkylace methylovou skupinou je známá jako methylace.

Alkylační reakce jsou důležitou součástí organické syntézy a alkylační činidla se široce používají při výrobě léčiv a průmyslových speciálních chemikálií. Jakékoli alkylační činidlo je však potenciálním rizikem, protože je zcela schopné alkylovat DNA nebo jiné chemikálie v lidském těle, čímž mění svou povahu a narušuje biochemii člověka. Alkylační činidla jsou silnými karcinogeny a je třeba s nimi zacházet opatrně.

Tendence alkylačního činidla modifikovat biochemické látky se využívá ve třídě protirakovinových léčiv známých jako alkylační antineoplastická činidla. V těchto léčivech se alkylační činidlo používá k přidání alkylové skupiny k DNA buněk, a tím znemožňuje reprodukci. Protože rakovinné buňky rostou rychleji než normální buňky, odumírají rychleji a snižují počet rakovinných buněk. Bohužel alkylační antineoplastická látka nerozlišuje mezi zdravými buňkami a rakovinovými a alkyluje DNA všech buněk bez rozdílu. Rychle rostoucí buňky, jako například v gastrointestinálním traktu, kostní dřeni a ováriích, jsou zvláště ovlivněny a budou pravděpodobně poškozeny, což těmto lékům způsobuje významné a nepříjemné vedlejší účinky.

Chemicky lze alkylační činidlo považovat za dvě části: alkylovou skupinu samotnou a substituent známý jako odstupující skupinu, která se během alkylační reakce odchýlí a zanechá aktivní alkylový ion nebo radikál. Odstupující skupina by mohla vzít z alkylové části elektron, čímž by se vytvořila alkylová skupina s kladným nábojem nebo alkylkarbocation. Pozitivně nabité alkylové skupiny jsou elektrofilní, což znamená, že jsou přitahovány zápornými náboji nebo atomy bohatými na elektrony na cílové molekule.

Opačně by odstupující skupina mohla darovat elektron na alkylovou část, čímž by vytvořila negativně nabitý alkylový druh nebo karbanion. Negativně nabité alkylové skupiny jsou nukleofilní nebo přitahovány k kladným nábojům a elektronově chudým atomům na substrátu.

Povaha alkylačního činidla tak umožňuje určité množství kontroly nad tím, kde může být cílová molekula alkylována. Elektrofilní nebo pozitivně nabité alkylové skupiny jsou poskytovány takovými sloučeninami, jako je dialkylsulfát a alkylhalogenidy. Nukleofilní nebo záporně nabité alkylové ionty vznikají, když se používají kovové alkyly a organokovové sloučeniny.

Třetí možností je alkylace volných radikálů, při které má aktivní alkylová skupina normální komplikace elektronů, ale jeden z nich je nepárový a je k dispozici pro chemickou vazbu. Alkylace volných radikálů je v průmyslu široce používána. Vzhledem ke své nespecifičnosti se v navržené syntéze často nepoužívá.