Wat is een alkyleringsmiddel?

Een alkyleringsmiddel is elke chemische stof die een alkylgroep toevoegt aan een ander molecuul in de chemische reactie die bekend staat als alkylering. Een alkylgroep is in feite een keten van CH2-eenheden van elke lengte, afgetopt met een terminaal waterstofatoom, dus een alkyleringsreactie is eenvoudig de toevoeging van een alkylketen aan een ander molecuul. De eenvoudigste alkylgroep wordt de methylgroep, -CH3 genoemd, en alkylering met een methylgroep staat bekend als methylering.

Alkyleringsreacties zijn een belangrijk onderdeel van organische synthese en alkyleringsmiddelen worden veel gebruikt bij het maken van medicijnen en industriële speciale chemicaliën. Elk alkyleringsmiddel is echter een potentieel gevaar, omdat ze behoorlijk in staat zijn om DNA of andere chemicaliën in het menselijk lichaam te alkyleren, waardoor hun aard verandert en de biochemie van een persoon wordt verstoord. Alkylerende middelen zijn krachtige kankerverwekkende stoffen en moeten met zorg worden behandeld.

De neiging van een alkyleringsmiddel om biochemicaliën te modificeren wordt gebruikt in de klasse van geneesmiddelen tegen kanker die bekend staan ​​als alkylerende antineoplastische middelen. In deze geneesmiddelen wordt een alkyleringsmiddel gebruikt om een ​​alkylgroep aan het DNA van de cellen toe te voegen, waardoor het niet meer kan worden gereproduceerd. Omdat kankercellen sneller groeien dan normale cellen, sterven ze sneller af, waardoor het aantal kankercellen afneemt. Helaas maakt het alkylerende antineoplastische middel geen onderscheid tussen gezonde cellen en kankercellen en alkyleert het DNA van alle cellen zonder onderscheid. Snelgroeiende cellen, zoals in het maagdarmkanaal, beenmerg en eierstokken, worden vooral beïnvloed en zullen waarschijnlijk worden beschadigd, waardoor deze medicijnen belangrijke en onaangename bijwerkingen krijgen.

Chemisch gezien kan een alkyleringsmiddel worden beschouwd als twee delen te hebben: de alkylgroep zelf en een substituent die bekend staat als de vertrekkende groep, die zal vertrekken tijdens de alkyleringsreactie en een actief alkylion of radicaal achterlaat. De vertrekkende groep kan een elektron uit het alkylgedeelte nemen, waardoor een alkylgroep met een positieve lading of alkylcarbocatie ontstaat. Positief geladen alkylgroepen zijn elektrofiel, wat betekent dat ze worden aangetrokken door negatieve ladingen of elektronenrijke atomen op het doelmolecuul.

Omgekeerd kan de vertrekkende groep een elektron doneren aan het alkylgedeelte, waardoor een negatief geladen alkylsoort of carbanion wordt geproduceerd. Negatief geladen alkylgroepen zijn nucleofiel of aangetrokken door positieve ladingen en elektronenarme atomen op het substraat.

De aard van het alkyleringsmiddel maakt dus een bepaalde hoeveelheid controle mogelijk over precies waar een doelmolecuul kan worden gealkyleerd. Elektrofiele of positief geladen alkylgroepen worden geleverd door verbindingen zoals dialkylsulfaat en de alkylhalogeniden. Nucleofiele of negatief geladen alkylionen ontstaan ​​wanneer metaalalkylen en organometallica worden gebruikt.

Een derde mogelijkheid is vrije-radicaalalkylering, waarbij de actieve alkylgroep zijn normale compliment van elektronen heeft, maar een daarvan is ongepaard en beschikbaar voor chemische binding. Vrije radicalering alkylering wordt veel gebruikt in de industrie. Vanwege zijn niet-specificiteit, wordt het niet vaak gebruikt in de ontworpen synthese.