אלקילציה

אלקילציה הינה תגובה כימית שבה עוברת קבוצה אלקילית ממולקולה אחת לאחרת. הקבוצה האלקילית יכולה להועבר כאלקיל שהוא קרבוקטיון, כרדיקל חופשי, כקרבואניון או כקרבן. מפני שהקבוצה האלקילית הינה הקבוצה השכיחה ביותר בכימיה האורגנית, תגובות אלקילציה הינם תגובות נפוצות ביותר.

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

ברפואה, אלקילציה של DNA משומשת בכימותרפיה על מנת לגרום לנזק בבסיסי הDNA של תאים סרטניים.

תגובת פרידל-קראפטס במולקולת בנזן

חומרי אלקילציה

חומרי האלקילציה מחולקים על פי איפיונם 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 בכדי ליצור קשרי C-N.

חומרים אלקטרופילים הינם בדרך כלל רעילים ביותר מפני שעלולים לגרום אלקילציה לDNA. מפני כך שהם מאוד רעילים, יש 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 להפתח ולהסגר בצורה נכונה, ולא נקרא על ידי אינזימים ולכן לרוב עובר אפופטוזיס. אולם, לפעמים במקרה של מוצטיות 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

מתילציה הינה תגובת האלקילציה הנפוצה ביותר, אשר מעבירה קבוצת מתיל למולקולה אחרת. ההבדל העיקרי בין מתילציה לאלקילציה הינו 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 הDNA הינן דוגמאות נפוצות.

זיקוק נפט

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