Grupo acilo: estructura, características, compuestos y derivados
El grupo acilo es un fragmento molecular que en química orgánica usualmente deriva de los ácidos carboxílicos. Su fórmula es RCO, donde R es un sustituyente carbonado, alquílico o arilo, enlazado covalente y directamente con el grupo carbonilo, C=O. Por lo general apenas es una fracción de la estructura de un compuesto orgánico, como una biomolécula.
Se dice que deriva de un ácido carboxílico, RCOOH, porque bastará con eliminarle el grupo hidroxilo, OH, para obtener el grupo acilo, RCO. Nótese que este grupo comprende una amplia familia de compuestos orgánicos (e inorgánicos). A dicha familia se le conoce generalmente como compuestos acilo (y no asilo).
En la imagen superior tenemos la fórmula estructural del grupo acilo. Es fácil de reconocerlo observando cualquier estructura molecular, pues se ubica siempre en los extremos y viene señalado por el grupo carbonilo. Un ejemplo de esto lo veremos en la molécula de acetil-CoA, esencial para el ciclo de Krebs.
La incorporación de este grupo a una molécula se conoce como reacción de acilación. El grupo acilo forma parte de la rutina de trabajo en las síntesis orgánicas.
Índice del artículo
- 1 Estructura y características del grupo acilo
- 2 Compuestos y derivados
- 3 Ejemplos de grupo acilo
- 4 Referencias
La estructura del grupo acilo depende de cuál sea la identidad de R. El átomo de carbono de dicha cadena lateral R, así como el C=O al que está enlazado, se sitúan en un mismo plano. El segmento RCO de la primera imagen es por lo tanto plano.
No obstante, este hecho podría parecer insignificante si no fuera por las características electrónicas del C=O: el átomo de carbono tiene un leve déficit de electrones. Esto lo hace susceptible a sufrir ataques de agentes nucleofílicos, ricos en electrones. Así, el grupo acilo es reactivo, siendo un sitio específico en el que se realizan síntesis orgánicas.
En función de las cadenas R o de los átomos que se coloquen a la derecha de RCO, se obtienen distintos compuestos o derivados del grupo acilo.
Supóngase por ejemplo que a la derecha de RCO se coloca un átomo de cloro. Este ahora sustituye esa sinuosidad representada en la primera imagen, quedando como: RCOCl. Tenemos entonces unos derivados llamados cloruros de acilo.
Ahora, cambiando la identidad de R en RCOCl, obtenemos varios cloruros de acilo:
-HCOCl, R= H, cloruro de metanoilo, compuesto drásticamente inestable
-CH3COCl, R= CH3, cloruro de acetilo
-CH3CH2COCl, R= CH2CH3, cloruro de propionilo
-C6H5COCl, R = C6H5 (anillo bencénico), cloruro de benzoilo
El mismo razonamiento aplica para los fluoruros, bromuros y yoduros de acilo. Estos compuestos se utilizan en las reacciones de acilación, con el propósito de incorporar RCO como sustituyente a una molécula más grande; por ejemplo, a un anillo bencénico.
El acilo puede existir momentáneamente como radical, RCO•, originado a partir de un aldehído. Esta especie es muy inestable, y se desproporciona inmediatamente en un radical alquílico y monóxido de carbono:
RC•=O → R• + C≡O
El grupo acilo también puede presentarse como catión, RCO+, siendo un intermediario que reacciona para acilar una molécula. Esta especie contiene dos estructuras de resonancia representadas en la imagen inferior:
Nótese cómo la carga parcial positiva se distribuye entre los átomos de carbono y oxígeno. De esas dos estructuras, [R–C≡O+], con la carga positiva sobre el oxígeno, es la más predominante.
Supóngase ahora que en lugar de un átomo Cl colocamos un grupo amino, NH2. Tendremos entonces una amida, RCONH2, RC(O)NH2 o RC=ONH2. Así, cambiando por último la identidad de R, obtendremos una familia de amidas.
Si en lugar de NH2 situamos un átomo de hidrógeno, obtendremos un aldehído, RCOH o RCHO. Nótese que el grupo acilo sigue presente aun cuando haya pasado a un segundo plano de importancia. Tanto los aldehídos como las amidas son compuestos acilos.
Continuando con el mismo razonamiento, podemos sustituir H por otra cadena lateral R, lo cual dará lugar a una cetona, RCOR’ o RC(O)R’. Esta vez el grupo acilo se encuentra más “oculto”, pues cualquiera de los dos extremos pudiera considerarse como RCO o R’CO.
Por otro lado, R’ puede asimismo sustituirse por OR’, dando lugar a un éster, RCOOR’. En los esteres el grupo acilo se reconoce a simple vista porque está del lado izquierdo del grupo carbonilo.
La imagen superior representa de manera global todo lo comentado en este apartado. El grupo acilo se resalta en azul, y empezando desde la esquina superior, de izquierda a derecha, tenemos: cetonas, catión acilo, radical acilo, aldehído, ésteres y amidas.
El grupo acilo si bien está presente en estos compuestos, así como en los ácidos carboxílicos y tioésteres (RCO-SR’), se le suele dar más importancia al grupo carbonilo al momento de definir sus momentos dipolares. El RCO cobra mayor interés cuando se encuentra como sustituyente, o cuando se enlaza directamente a un metal (acilos metálicos).
Dependiendo de cuál sea el compuesto, RCO puede recibir distintos nombres, tal como se vio en el subapartado de los cloruros de acilo. Por ejemplo, CH3CO se conoce como acetilo o etanoilo, mientras que CH3CH2CO, propionilo o propanoilo.
Uno de los ejemplos de compuestos acilo más representativos es el de la acetil-CoA (imagen superior). Nótese que se identifica inmediatamente porque está resaltado con color azul. El grupo acilo del acetil-CoA, como su mismo nombre señala, es el acetilo, CH3CO. Aunque no lo parezca, este grupo es primordial en el ciclo de Krebs de nuestro organismo.
Los aminoácidos también contienen al grupo acilo, solo que, nuevamente, tiende a pasar desapercibido. Por ejemplo, para la glicina, NH2‐CH2‐COOH, su grupo acilo viene a ser el segmento NH2‐CH2‐CO, y recibe el nombre de glicilo. Mientras, para la lisina, su grupo acilo viene a ser NH2(CH2)4CHNH2CO, el cual recibe el nombre de lisilo.
Aunque no suele comentarse con mucha regularidad, los grupos acilos también pueden proceder de ácidos inorgánicos; esto es, el átomo central no tiene por qué ser de carbono, sino que puede además ser de otros elementos. Por ejemplo, un grupo acilo pudiera ser también el RSO (RS=O), derivado del ácido sulfónico, o RPO (RP=O), derivado del ácido fosfónico.
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