Che cos'è un agente alchilante?
Un agente alchilante è qualsiasi sostanza chimica che aggiungerà un gruppo alchilico a un'altra molecola nella reazione chimica nota come alchilazione. Un gruppo alchilico è fondamentalmente una catena di unità CH 2 di qualsiasi lunghezza ricoperta da un atomo di idrogeno terminale, quindi una reazione di alchilazione è semplicemente l'aggiunta di una catena alchilica a un'altra molecola. Il gruppo alchilico più semplice è chiamato gruppo metile, -CH 3 , e l'alchilazione con un gruppo metile è nota come metilazione.
Le reazioni di alchilazione sono una parte importante della sintesi organica e gli agenti alchilanti sono ampiamente utilizzati nella creazione di medicinali e prodotti chimici speciali industriali. Qualsiasi agente alchilante è un potenziale pericolo, tuttavia, poiché sono abbastanza capaci di alchilare il DNA o altre sostanze chimiche nel corpo umano, cambiando così la loro natura e sconvolgendo la biochimica di una persona. Gli agenti alchilanti sono potenti agenti cancerogeni e devono essere maneggiati con cura.
La tendenza di un agente alchilante a modificare sostanze biochimiche viene sfruttata nella classe di farmaci antitumorali noti come agenti antineoplastici alchilanti. In questi farmaci, un agente alchilante viene utilizzato per aggiungere un gruppo alchilico al DNA delle cellule, e quindi renderlo incapace di riproduzione. Poiché le cellule tumorali crescono più velocemente delle cellule normali, muoiono più rapidamente, riducendo il numero di cellule cancerose. Sfortunatamente, l'agente antineoplastico alchilante non discrimina tra cellule sane e cellule cancerose e alchilati il DNA di tutte le cellule indiscriminatamente. Le cellule in rapida crescita, come nel tratto gastrointestinale, nel midollo osseo e nelle ovaie, sono particolarmente colpite e saranno probabilmente danneggiate, dando a questi farmaci effetti collaterali significativi e spiacevoli.
Chimicamente, un agente alchilante può essere considerato avere due parti: il gruppo alchilico stesso e un sostituente noto come gruppo uscente, che partirà durante la reazione di alchilazione e lascerà indietro uno ione alchile o un radicale attivo. Il gruppo uscente potrebbe prelevare un elettrone dalla porzione alchilica, creando un gruppo alchilico con una carica positiva o carbocazione alchilica. I gruppi alchilici caricati positivamente sono elettrofili, nel senso che sono attratti da cariche negative o atomi ricchi di elettroni sulla molecola bersaglio.
Al contrario, il gruppo uscente potrebbe donare un elettrone alla porzione alchilica, producendo una specie alchilica caricata negativamente o carbanione. I gruppi alchilici con carica negativa sono nucleofili o attratti da cariche positive e atomi poveri di elettroni sul substrato.
La natura dell'agente alchilante consente quindi una certa quantità di controllo proprio dove una molecola bersaglio può essere alchilata. Gruppi alchilici elettrofili o caricati positivamente sono forniti da composti quali dialchil solfato e alogenuri alchilici. Gli ioni alchilici nucleici o caricati negativamente risultano quando si usano alchili metallici e organometallici.
Una terza possibilità è l'alchilazione dei radicali liberi, in cui il gruppo alchilico attivo ha il suo normale complimento di elettroni, ma uno di questi è spaiato e disponibile per il legame chimico. L'alchilazione dei radicali liberi è ampiamente utilizzata nell'industria. A causa della sua non specificità, non viene spesso utilizzato nella sintesi progettata.