Qu'est-ce qu'un agent alkylant?

Un agent alkylant est toute substance chimique qui va ajouter un groupe alkyle à une autre molécule dans la réaction chimique appelée alkylation. Un groupe alkyle est fondamentalement une chaîne d'unités CH2 de n'importe quelle longueur coiffée d'un atome d'hydrogène terminal, de sorte qu'une réaction d'alkylation est simplement l'addition d'une chaîne alkyle à une autre molécule. Le groupe alkyle le plus simple est appelé le groupe méthyle, -CH ₃ , et l'alkylation avec un groupe méthyle est appelée méthylation.

Les réactions d'alkylation sont une partie importante de la synthèse organique et les agents d'alkylation sont largement utilisés dans la création de médicaments et de produits chimiques de spécialité industrielle. Cependant, tout agent alkylant représente un danger potentiel, car il est tout à fait capable d’alkyler l’ADN ou d’autres produits chimiques dans le corps humain, ce qui en change la nature et perturbe la biochimie de la personne. Les agents alkylants sont des agents cancérigènes puissants et doivent être manipulés avec soin.

La tendance d'un agent alkylant à modifier les produits biochimiques est utilisée dans la classe des médicaments anticancéreux connus sous le nom d'agents antinéoplasiques alkylants. Dans ces médicaments, un agent alkylant est utilisé pour ajouter un groupe alkyle à l'ADN des cellules, le rendant ainsi incapable de se reproduire. Comme les cellules cancéreuses se développent plus rapidement que les cellules normales, elles meurent plus rapidement, réduisant ainsi le nombre de cellules cancéreuses. Malheureusement, l’agent antinéoplasique alkylant ne fait pas de distinction entre les cellules saines et les cellules cancéreuses et alkyde indifféremment l’ADN de toutes les cellules. Les cellules à croissance rapide, telles que celles du tractus gastro-intestinal, de la moelle osseuse et des ovaires, sont particulièrement affectées et seront probablement endommagées, ce qui confère à ces médicaments des effets secondaires importants et désagréables.

Chimiquement, un agent alkylant peut être considéré comme ayant deux parties: le groupe alkyle lui-même et un substituant appelé groupe partant, qui se séparera au cours de la réaction d'alkylation et laisserait un ion ou un radical alkyle actif. Le groupe partant peut prendre un électron de la partie alkyle, créant un groupe alkyle avec une charge positive ou un carbocation alkyle. Les groupes alkyle chargés positivement sont électrophiles, ce qui signifie qu'ils sont attirés par des charges négatives ou des atomes riches en électrons sur la molécule cible.

Inversement, le groupe partant pourrait donner un électron à la partie alkyle, produisant une espèce alkyle chargée négativement, ou carbanion. Les groupes alkyle chargés négativement sont nucléophiles ou attirés par des charges positives et des atomes pauvres en électrons sur le substrat.

La nature de l'agent alkylant permet ainsi une certaine quantité de contrôle juste au moment où une molécule cible peut être alkylée. Des groupes alkyle électrophiles ou chargés positivement sont fournis par des composés tels que le sulfate de dialkyle et les halogénures d'alkyle. Il en résulte des ions alkyl nucléophiles ou chargés négativement lorsque des alkyl métaux et des organométalliques sont utilisés.

Une troisième possibilité est l’alkylation par radicaux libres, dans laquelle le groupe alkyle actif a son complément normal d’électrons, mais l’un d’eux est non apparié et disponible pour la liaison chimique. L'alkylation par radicaux libres est largement utilisée dans l'industrie. En raison de sa non-spécificité, il n’est pas souvent utilisé dans une synthèse conçue.