Metandiile

La struttura del gruppo metandiile in (blu).

In chimica, il metilene (nome IUPAC sistematico: metandiile) è un gruppo funzionale bivalente costituito da un atomo di carbonio legato a due atomi di idrogeno e legato al resto della molecola con due legami semplici; pertanto, la sua formula chimica è −CH2− (o >CH2). L'analogo gruppo monovalente è il metile −CH3.

È un gruppo funzionale saturo, che deriva dal metano (CH4) per sottrazione formale di due atomi di idrogeno; il carbonio in questo gruppo (detto anche carbonio metilenico) è ibridato sp3 e quindi il gruppo metilenico è localmente tetraedrico.

Il metilene non va confuso con il metilidene, che è un gruppo funzionale anch'esso bivalente, ma il cui atomo di carbonio è legato al resto della molecola con un doppio legame, cosicché la sua formula chimica è =CH2. A differenza del metilene, il suo carbonio è ibridato sp2, per cui il gruppo è localmente trigonale planare e le sue proprietà chimiche sono alquanto diverse.

Non va confuso inoltre con il più semplice dei carbeni, detto anch'esso metilene (CH2), che non è un gruppo funzionale, ma un composto chimico, seppure molto poco stabile, che spesso si forma come intermedio di reazione e che può esistere come metilene tripletto ·CH2· (stato fondamentale, più stabile) o come metilene singoletto :CH2 (stato eccitato, meno stabile).

Nomenclatura ed esempi

In quanto gruppo bivalente, il metilene forma due legami con due parti di una molecola (R, R'), unendole insieme (R−CH2−R'); oppure, funge da gruppo che chiude una catena formando un anello; per questo, viene spesso detto anche ponte metilene.

Ad sempio, il propano (CH3−CH2−CH3) è il primo alcano contenente un metilene; più in generale, ogni alcano non ramificato e con almeno tre atomi di carbonio contiene almeno un metilene e questo ne costituisce la parte ripetitiva (CH3−(CH2)n−CH3): ogni alcano di questo tipo (CnH2n+2) contiene (n-2) metileni. Inoltre, ogni cicloalcano non sostituito CnH2n è composto da soli metileni. Il polimero dell'etilene (CH2=CH2), il polietilene, consiste in una catena di lunghezza indefinita di metileni (−[CH2]n−) e similmente il polimero del tetrafluoroetilene (CF2=CF2), il teflon, consiste in una catena di lunghezza indefinita di difluorometileni (−[CF2]n−). Ponendo formalmente un ponte metilene tra le posizioni 1 e 4 del cicloesano (posizioni opposte) si ottiene il norbornano, che è un bicicloalcano a ponte; analogamente, ponendolo nelle posizioni 1 e 2 del cicloesano (posizioni adiacenti) si ottiene il norcarano, che è un bicicloalcano ad anelli condensati. A volte, composti in cui un ponte metilene è unito a due atomi o gruppi uguali vengono denominati come derivati del metilene; ad esempio, il diclorometano CH2Cl2 è detto anche "cloruro di metilene", al pari dell'analogo "ioduro di metilene" (CH2I2), e "metilen glicol", altro nome del metandiolo (CH2(OH)2).

Un ponte metilene può agire anche da ligando bidentato unendo due centri metallici in un composto di coordinazione, come il titanio e l'alluminio nel reattivo di Tebbe.

Reattività

Un metilene a ponte situato tra due gruppi ad effetto mesomero elettronattrattore (-M), come i gruppi nitro, carbonile o nitrile, è talvolta chiamato metilene attivo o metilene attivato. Ad esempio, il CH2 centrale di composti 1,3-dicarbonilici, come il malonato di etile (EtOOC−CH2−COOEt) è un tipico metilene attivato. Questo è dovuto alla particolare struttura che rende il composto acido e che pertanto può essere facilmente deprotonato per formare un carbanione (anione enolato) particolarmente stabilizzato per risonanza. Anioni di questo tipo possono essere impiegati in reazioni di condensazione di tipo genericamente aldolico con altri composti carbonilici e pertanto sono utili in sintesi organica (condensazione di Knoevenagel e sintesi malonica). Ad esempio, il malonato di etile in ambiente basico può essere condensato con la formaldeide per dare infine CH2=C(COOH)2 ed anche subire poi una decarbossilazione e ottenere l'acido acrilico CH2=CH−COOH.

Composti con metilene attivo

Alcuni esempi di composti con il metilene attivo sono:

Note

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  18. ↑ (EN) Active methylene compound, su science.uvu.edu. URL consultato il 16 febbraio 2020 (archiviato dall'url originale il 25 ottobre 2015).
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  20. ↑ (EN) House Herbert O., Modern Synthetic Reactions, Menlo Park, CA., W. A. Benjamin, 1972, ISBN 0-8053-4501-9.

Voci correlate

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