Alkylation กระบวนการทางเคมีในการเติมกลุ่มอัลคิล

Alkylation (แอลคิเลชัน) คือปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนกลุ่มอัลคิล (alkyl group) ซึ่งกลุ่มอัลคิลนี้อาจถูกถ่ายโอนในรูปแบบของ alkyl carbocation, free radical, carbanion หรือ carbene (หรือสิ่งที่เทียบเท่า) โดยมี สารให้กลุ่มอัลคิล (alkylating agents) เป็นตัวทำปฏิกิริยาหลัก

Nucleophilic Alkylating Agents (สารให้กลุ่มอัลคิลแบบนิวคลีโอไฟล์)

สารให้กลุ่มอัลคิลแบบนิวคลีโอไฟล์จะส่งมอบกลุ่มอัลคิลในรูปแบบของ alkyl anion (carbanion) ซึ่งจะเข้าโจมตี electrophile เพื่อสร้างพันธะโควาเลนต์ใหม่ระหว่างกลุ่มอัลคิลและ electrophile ตัวอย่างที่สำคัญ ได้แก่ สารประกอบออร์แกโนเมทัลลิก เช่น Grignard reagents, organolithium, organocopper และ organosodium ซึ่งมักจะเข้าทำปฏิกิริยากับอะตอมคาร์บอนที่ขาดอิเล็กตรอน เช่น ในกลุ่ม carbonyl group

การ Alkylation โดยใช้ Carbon Electrophiles

C-alkylation

C-alkylation คือกระบวนการสร้างพันธะคาร์บอน-คาร์บอน (C-C bond) ซึ่งมีการใช้งานอย่างกว้างขวางในโรงกลั่นน้ำมันเพื่อเปลี่ยน alkene ต่ำโมเลกุลให้เป็นส่วนประกอบของน้ำมันเบนซินที่มีค่าออกเทนสูง นอกจากนี้ สารที่รวยอิเล็กตรอน เช่น ฟีนอล (phenols) ยังถูกนำมา alkylate เพื่อผลิตสารลดแรงตึงผิว (surfactants) เช่น LAS หรือสารต้านอนุมูลอิสระ เช่น BHT

N-, P-, S- alkylation

กระบวนการเหล่านี้มีความสำคัญในการสร้างพันธะคาร์บอน-ไนโตรเจน (C-N), คาร์บอน-ฟอสฟอรัส (C-P) และคาร์บอน-ซัลเฟอร์ (C-S)

• N-alkylation: เอมีน (amines) สามารถถูก alkylate ได้ง่าย โดยอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเป็นดังนี้: tertiary amine < secondary amine < primary amine โดยมักใช้ alkyl halides เป็นสารตั้งต้น
• P-alkylation: เมื่อ tertiary phosphines ทำปฏิกิริยากับ alkyl halides จะได้ผลิตภัณฑ์เป็นเกลือ phosphonium
• S-alkylation: ไทออล (thiols) จะถูก alkylate เพื่อให้ได้ thioethers ผ่านปฏิกิริยา thiol-ene

O-alkylation

O-alkylation คือการที่แอลกอฮอล์ทำปฏิกิริยาเพื่อให้ได้อีเทอร์ (ethers) ดังสมการ:

เมื่อใช้ alkyl halide เป็นสารให้กลุ่มอัลคิล กระบวนการนี้จะเรียกว่า Williamson ether synthesis นอกจากนี้ การ alkylation ของฟีนอลยังทำได้ง่ายและมีปฏิกิริยาคู่แข่งน้อยกว่า

Oxidative Addition to Metals

ในกระบวนการที่เรียกว่า oxidative addition โลหะที่มีเลขออกซิเดชันต่ำมักจะทำปฏิกิริยากับสารให้กลุ่มอัลคิลเพื่อให้ได้ metal alkyls ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญในกระบวนการ Cativa สำหรับการสังเคราะห์กรดอะซิติกจาก methyl iodide