אלקילציה

אלקילציה (בעברית: אִלְקוּל) היא תגובה כימית שבה עוברת קבוצה אלקילית ממולקולה אחת לאחרת. הקבוצה האלקילית יכולה לעבור כאלקיל שהוא קרבוקטיון, כרדיקל חופשי, כקרבואניון או כקרבן. מפני שהקבוצה האלקילית היא הקבוצה השכיחה ביותר בכימיה האורגנית, תגובות אלקילציה נפוצות ביותר.

בזיקוק נפט, אלקילציה מכוונת בעיקר לתגובות של איזובוטאן ואלקנים על מנת לשדרגו.

ברפואה, אלקילציה של DNA משמשת בכימותרפיה על מנת לגרום לנזק בבסיסי ה-DNA של תאים סרטניים.

אלקילצית פרידל-קראפטס במולקולת בנזן

חומרי אלקילציה

חומרי האלקילציה מחולקים על פי אפיונם הנוקלאופילי או האלקטרופילי.

חומרי אלקילציה נוקלאופילים

חומרי אלקילציה נוקלאופילים גורמים לתוצאות דומות הנגרמות על ידי יון אלקיל שלילי (קרבואניון). בין הדוגמאות הם שימוש של תרכובות שונות כגון תרכובת גריניאר ותרכובות אורגנומתכתיות שונות.

חומרי אלקילציה אלקטרופילים

חומרי אלקילציה אלקטרופילים גורמים לתוצאות דומות הנגרמות על ידי יון אלקיל חיובי (קרבוקטיון). בין הדוגמאות הם שימוש של אלקיל הלידים עם חומצת לואיס המשמשת כזרז לתגובת אלקילציה עם חומרים ארומטיים בתגובת פרידל-קראפטס. אלקיל הלידים יכולים להגיב ישירות עם אמינים כדי ליצור קשרי C-N.

החומרים האלקטרופילים רעילים ביותר בדרך עקב יכולתם לגרום אלקילציה לDNA ויש ללבוש ציוד מגן רב על מנת להימנע מכל מגע איתם. מפני שהם רעילים, משתמשים בהם בכימותרפיה על מנת לייצר תרופות נגד סרטן, ובתעשייה הנשק משתמשים בהם כנשק כימי כגון גז חרדל. DNA שעבר אלקילציה לא יכול להיפתח ולהסגר בצורה נכונה, ולא נקרא על ידי אנזימים ולכן לרוב עובר תא עם DNA כזה תהליך של אפופטוזה. אולם, לפעמים במקרה של מוטציות עלול התא להתפתח כתא סרטני, ובכך תופעה זו מסבירה את הסיכויים הגדולים לסרטן לאחר חשיפה לגז החרדל.

כוהלים ופנולים יכולים לעבור אלקילציה לקבלת אלקיל אתרים:

R-OH + R'-X → R-O-R' + H-X

את החומצה שנוצרת (H-X) ניתן להסיר על ידי בסיס או במקרה שהחומצה עלולה להזיק, ניתן לבצע דה-פרוטונציה (הוצאת פרוטון) והפיכתו לאלקוקסיד, ולאחר מכן הוספת השייר האלקילי.

ישנה בעיה באלקילציה של אמינים. כאשר אמין עובר אלקילציה, הוא הופך ליותר נוקלאופילי. לכן, כאשר רכיב אלקילציה אלקטרופילי מגיב עם אמין ראשוני, הוא יעבור אלקילציה עד לקבלת אמין רבעוני, ולכן תגובה זו אינה תמיד רצויה.

בביולוגיה

ערך מורחב – מתילציה

7-מתיל גואנין, גואנין שעבר מתילציה

מתילציה היא תגובת האלקילציה הנפוצה ביותר, אשר מעבירה קבוצת מתיל למולקולה אחרת. ההבדל העיקרי בין מתילציה לאלקילציה הוא שמתילציה מתייחסת להעברת קבוצת מתיל בעלת פחמן אחד בלבד, ואילו אלקילציה מתייחסת להעברת קבוצות ארוכות יותר. מתילציה נפוצה מאוד בתפקוד אנזימים המושפעים על ידי ויטמין B₁₂, שבהם קבוצת המתיל נקשרת לקובלט.

תרכובות אלקטרופיליות עלולות לבצע אלקילציה לנוקלאופילים רבים בגוף. רעילותם, היותם גורם מסרטן, ושימושם להריגת תאים סרטניים על ידי אלקילצית ה-DNA הן דוגמאות נפוצות.

זיקוק נפט

בתהליך זיקוק נפט רגיל, איזובוטאן עובר אלקילציה עם אלקנים קלים (בעיקר תערובת של פרופן ובוּטֶן) בנוכחות זרז חומצי, בדרך כלל חומצה גופרתית או חומצה הידרופלואורית.

ראו גם

• כימיה אורגנית
• אלקיל
• תגובה כימית

קישורים חיצוניים

• science/alkylation-organic-chemistry אלקילציה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)