Methylový radikál

Methylový radikál je radikál se vzorcem CH₃•, nestálý bezbarvý plyn vytvářený při krakování ropy jako meziprodukt tvorby dalších uhlovodíků. Může reagovat jako silné oxidační i redukční činidlo.

Chemické vlastnosti

První ionizační potenciál (potenciál tvorby metheniového iontu, CH +
3 ) je 9,837±0,005 eV.

Redoxní reakce

Uhlík methylového radikálu na sebe může navazovat donory elektronů:

CH₃• + R^• → RCH₃

Při zachycování nukleofilů (R^•) se methyl chová jako oxidační činidlo; methyl snadno oxiduje organické sloučeniny, ale pro molekuly jako je voda se jedná o silně redukující látku. Nevytváří vodné roztoky, protože vodu redukuje na methanol a vodík:

2 CH₃• + 2 H₂O → 2 CH₃OH + H₂

Ostatní reakce

Methyl vstupuje do podobných reakcí jako jiné radikály. Při teplotách pod přibližně 1100 °C se rychle dimerizuje na ethan. Za přítomnosti alkoholů se mění na methan a alkoxy nebo hydroxyalkylové radikály. Redukcí methylového radikálu vzniká methan. Za teplot nad 1400 °C se methyl rozkládá na methylidyn a molekulární vodík, nebo methylen a atomární vodík:

CH₃• → CH^• + H₂

CH₃• → CH₂• + H^•

Methylový radikál snadno reaguje s kovy, za tvorby methylkovových sloučenin:

M + n CH₃• → M(CH₃)_n

Struktura

Molekulová geometrie methylového radikálu je trigonálně rovinná (vazebné úhly činí 120°), i když energie potřebná k přechodu na trigonálně pyramidální geometrii je nízká. Podobně se „pyramidizují“ i další elektronově neutrální a nekonjugované alkylové radikály, například terc-butyl má vazebný úhel 118° a bariéra pyramidální inverze u něj činí přibližně 3 kJ/mol. Při nahrazení atomů vodíku elektronegativnějšími substituenty vznikají radikály se stabilními pyramidálními geometriemi (112°), například trifluormethyl, CF₃•, jehož bariéra inverze je kolem 100 kJ/mol.

Vznik

Biosyntéza

Některé radikálové SAM enzymy vytváří methylové radikály redukcí S-adenosylmethioninu.

Fotolýza acetonu

Methylové radikály lze vytvořit ultrafialovou (193 nm) fotolýzou par acetonu

C₃H₆O → CO + 2 CH₃•

Fotolýza halgenmethanů

Methylový radikál vzniká rovněž při fotolýze halogenmethanů:

CH₃X → X^• + CH₃•

Oxidace methanu

Další možností vytváření methylových radikálů je oxidace methanu hydroxylovým radikálem:¨

OH^• + CH₄ → CH₃• + H₂O

Tento mechanismus je hlavním způsobem odstraňování methanu z atmosféry, probíhá v troposféře a stratosféře; jedná se o jeden z nejvýznamnějších zdrojů vodní páry v horních vrstvách atmosféry.

V troposféře se methan působením této reakce rozkládá s poločasem 9,6 roku. Menší podíl mají reakce s ^•OH, ^•Cl a ^•O¹D probíhající ve stratosféře, spojením všech mechanismů vychází poločas rozkladu methanu v atmosféře na 8,4 roku.

Pyrolýza azomethanu

Methylové radikály mohou vznikat i při pyrolýze azomethanu, CH₃N=NCH₃, za nízkého tlaku.

V mezihvězdném prostředí

V roce 2000 byly methylové radikály nalezeny v mezihvězdných mračnech nacházejících se směrem ke středu Mléčné dráhy.

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Methyl radical na anglické Wikipedii.

Portály: Chemie