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Un grupo funcional puede participar en una variedad de reacciones químicas. Algunos de los grupos funcionales importantes de las moléculas biológicas se muestran arriba; incluyen: hidroxilo, metilo, carbonilo, carboxilo, amino, fosfato y sulfhidrilo (RSH).

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Los grupos hidroxilo son estructuras simples que consisten en un átomo de oxígeno con dos pares libres unidos a un átomo de hidrógeno. Participan fácilmente en los enlaces de hidrógeno, generando un ion neto con carga positiva o negativa.

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Un grupo funcional es un grupo de átomos que tienen un comportamiento químico característico en todas las moléculas en las que aparece; por ejemplo, comparemos el etileno, una hormona de las plantas que causa la madurez de las frutas, con el menteno, una molécula mucho más complicada.

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Este grupo también puede participar en reacciones químicas para unir moléculas entre sí, formando cadenas de azúcares o ácidos grasos. La adición de un grupo hidroxilo convierte muchos compuestos orgánicos en alcoholes, mejorando su solubilidad en agua.

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Cada grupo hidroxilo que caracteriza a nuestros alcoholes está compuesto por un átomo de oxígeno unido individualmente a un átomo de hidrógeno. Esto se puede representar como -OH o HO- cuando el compuesto se dibuja o escribe.

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Polaridad: las moléculas de los alcoholes son polares y generan interacciones dipolo-dipolo entre ellas.

Punto de ebullición: estas fuerzas intermoleculares hacen también que la temperatura de ebullición aumente respecto del hidrocarburo equivalente.

Solubilidad: también debido a la polaridad, los alcoholes son solubles en agua.

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Los grupos funcionales en las moléculas biológicas juegan un papel importante en la formación de moléculas como ADN, proteínas, carbohidratos y lípidos.

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Los grupos metilo son muy estables y constan de un átomo de carbono central unido a tres átomos de hidrógeno. El grupo funcional en sí suele no ser reactivo, incluso en presencia de ácidos o bases muy fuertes. A pesar de esta configuración estable, los grupos metilo pueden participar en reacciones que translocan todo el grupo funcional a otro compuesto, en un proceso llamado "metilación".

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La fórmula molecular de un grupo metilo es: R-CH3.

Ya sea que sea parte de una estructura orgánica más grande o esté solo, el CH 3 siempre se denomina metilo.

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El grupo carbonilo, (C = O), es uno de los grupos funcionales más importantes en la Química Orgánica. Se puede considerar a los aldehídos y cetonas como derivados de los alcoholes, a los cuales se les ha eliminado dos átomos de hidrógeno, uno de la función hidroxilo y otro del carbono contiguo.

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Los carbohidratos que tienen grupo funcional aldehído se llaman ALDOSAS y los que tienen grupo funcional cetona se llaman CETOSAS.

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Es un grupo especial de átomos que tiene un átomo de carbono y un átomo de oxígeno unidos por un doble enlace, que se parece a C=O. Este grupo es importante porque puede reaccionar con otras moléculas llamadas nucleófilos.

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Los grupos de metilo circulan naturalmente en nuestro cuerpo para garantizar que los procesos biológicos funcionen de la manera en que fueron diseñados. Un proceso en particular se llama metilación del ADN. La metilación del ADN es una forma de regular genes en nuestro cuerpo mediante la adición de un grupo metilo al ADN.

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Propiedades Fisicas:

-         Tienen hasta 10 atomos de carbono liquidos

-         Olor agradable

-         Solubles en disolventes organicos

-         Solubilidad en agua es mucho mayor en disoluciones de acidos fuertes

-         Presentan protones y forman sales de oxonio

Propiedades Quimicas

-         Reactividad de aldehidos y cetonas se debe al caracter no saturado del grupo carbonilo.

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Estos compuestos se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza, son en parte responsables de los sabores y aromas de muchos alimentos y participan en la actividad biológica de diversas enzimas. Además, la industria química los utiliza ampliamente como reactivos de síntesis o disolventes.

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Metanal

Etanal

Propanal

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La estructura de un aldehído con la estructura general de un compuesto de grupo carbonilo, podemos ver que uno de los grupos R ha sido reemplazado por un átomo de hidrógeno. Esto significa que en los aldehídos, el grupo carbonilo siempre se encuentra en un extremo de la cadena de carbonos. El otro grupo R puede variar.

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Una cetona es otro tipo de compuesto orgánico que contiene el grupo carbonilo, con la estructura RCOR'. Aquí está la estructura general de una cetona.

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Los grupos carboxilo son una combinación de dos grupos funcionales unidos a un solo átomo de carbono, a saber, hidroxilo ( OH) y carbonilo (O). Esto otorga propiedades únicas a cada grupo individual, creando un grupo polar, altamente electronegativo y débilmente ácido capaz de formar enlaces de hidrógeno mediante la donación y la aceptación de un protón.

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El grupo carboxilo que actúa como catalizador ácido en la formación del intermedio covalente es ahora un carboxilato, una forma de base conjugada, y sirve para extraer un protón de una molécula de agua y del sustrato aceptor.

De: Glicociencia Integral , 2007

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Algunos compuestos de nuestra vida cotidiana que contienen un grupo carboxilo

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Algunos compuestos de nuestra vida cotidiana que contienen un grupo carboxilo

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Algunos ejemplos incluyen aminoácidos, ácido acético, proteínas y ácidos grasos. Ejemplos específicos de aminoácidos pueden incluir leucina, serina, alanina, glicina y otros. Las proteínas pueden incluir amilasa y hemoglobina, entre otras. Ejemplos específicos de ácidos grasos pueden incluir ácido esteárico o ácido palmítico, entre otros.

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Los grupos carboxilo pueden ionizarse liberando el átomo de hidrógeno (protón) de su grupo "-OH". Como resultado del doble enlace del oxígeno (átomo electronegativo) a una molécula de carbono, aumenta la polaridad del enlace. Cualquier compuesto que contenga un grupo carboxilo tendrá centros hidrófilos (que repelen el agua), lo que dará como resultado un alto punto de fusión y de ebullición. Estos altos puntos de fusión y ebullición se disipan al permitir que el hidrógeno se una en estado sólido o líquido; un ejemplo común serían los ácidos grasos.

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Denominación de grupos funcionales carboxilo

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Denominación de grupos funcionales carboxilo

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Es importante señalar que un grupo carboxilo no tiene reglas de denominación específicas. Sin embargo, la denominación se basa en el compuesto en el que se encuentra el grupo carboxilo. Dado que el grupo funcional carboxilo se puede encontrar en los ácidos carboxílicos, su denominación sigue las reglas de los ácidos carboxílicos. Los ácidos carboxílicos toman el final del nombre del padre y lo sustituyen por "ácido oico". Lo mismo se aplica cuando un carboxilo está en los aminoácidos, la denominación sigue las reglas para los aminoácidos.

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Los ácidos carboxílicos poseen un grupo funcional denominado carboxilo, en el que es prominente la presencia de los carbonos. La unión con los ácidos pretender ser una cadena de suma importancia para la dinámica biológica del ser humano, ya que equilibra las sustancias de ambos componentes, siendo además fuente de energía.

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Los grupos amino a veces también se denominan grupos amino. Amino es una subcategoría de amina. Amina es cualquier grupo que contiene nitrógeno con un par solitario. El grupo amino es específicamente nitrógeno con un par libre y al menos dos hidrógenos unidos a él. Un grupo amino también es una amina primaria. Primario se refiere a tener solo un enlace que no es de hidrógeno.

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Un grupo amino implica un átomo de nitrógeno ubicado en el centro con dos átomos de hidrógeno unidos mediante enlaces covalentes simples.

El átomo de nitrógeno tiene cinco electrones en su capa exterior.

Tres de estos electrones forman enlaces covalentes con dos átomos de hidrógeno y uno con un átomo de carbono en la molécula orgánica.

Los dos electrones restantes no están enlazados y constituyen un par de electrones solitario.

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Las aminas alifáticas inferiores son de naturaleza gaseosa y huelen a pescado. Las aminas primarias con tres o cuatro átomos de carbono son líquidas a temperatura ambiente, mientras que las superiores son sólidas.

La anilina y otras arilaminas son generalmente incoloras, pero adquieren color si se almacenan al aire libre debido a la oxidación atmosférica.

Las aminas alifáticas inferiores pueden formar enlaces de hidrógeno con moléculas de agua, por lo que son solubles en agua. Un aumento en el tamaño de la parte alquílica hidrófoba aumenta la masa molar de las aminas, lo que resulta en una disminución de su solubilidad en agua. Las aminas superiores son insolubles en agua.

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Las propiedades químicas de las aminas son semejantes a las del amoniaco. Al igual que éste, son sustancias básicas; son aceptores de protones, según la definición de Brønsted-Lowry.

Las aminas presentan reacciones de neutralización con los ácidos y forman sales de alquilamonio (también denominadas sales de amina). Por ejemplo la etilamina se combina con el ácido clorhídrico, para producir cloruro de etilamonio.

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Las aminas son importantes ya que dan equilibrio hormonal a través de las vitaminas (vital aminas) además las bases nitrogenadas en el ADN y en el ARN son aminas, Los aminoácidos tienen un grupo amina y por ello pueden formarse enlaces peptídicos que a su vez forman proteínas y enzimas, como vez es sumamente vital ya que las aminas forman puentes de hidrógeno y son capaces de aportar su geometría parala ingeniería molecular.

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Cuando está unido a una molécula que contiene carbono, se llama grupo fosfato. Se encuentra en el material genético ADN y ARN, y también se encuentra en moléculas como el trifosfato de adenosina (ATP) que aportan energía a las células. Los fosfatos pueden formar fosfolípidos, que forman la membrana celular. El fosfato también es un recurso importante en los ecosistemas, especialmente en ambientes de agua dulce.

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Grupo funcional caracterizado por un átomo de fósforo unido a cuatro átomos de oxígeno (tres enlaces simples y un doble enlace ). Uno de estos átomos de oxígeno debe estar unido a otro átomo; si no, la estructura es un ion fosfato .

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1. Parte de los ácidos nucleicos

2. Proteínas Activadoras

3. Parte de las moléculas de energía

4. Parte de los fosfolípidos

5. Amortiguador

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Estructura del fosfato en el ácido nucleico

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Estructura del fosfato en el ácido nucleico

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Los tioles son compuestos orgánicos que contienen un grupo funcional de azufre (-SH) unido a un átomo de carbono. También se les conoce como mercaptanos, y su nombre proviene de la unión de las palabras "mercurio" y "captura" debido a su capacidad para unirse al mercurio. Los tioles se encuentran comúnmente en la naturaleza, como en la cebolla, el ajo y la coliflor, y también se utilizan en una amplia gama de aplicaciones industriales y químicas.

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Está formado por un átomo de azufre (S) y un átomo de hidrógeno (H).

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1. Olor: Muchos tioles tienen olores fuertes que se asemejan al olor de las cebollas y el ajo. Los tioles con bajo peso molecular tienen un olor desagradable y acre. También es culpable de algunos defectos del vino que han surgido como resultado de reacciones involuntarias de azufre y levadura. Algunos tioles son usados para impartir su olor a los gases combustibles, con el fin de la detección de una fuga de estos gases, que dado su característica pueden ser de gran peligro. No todos los tioles tienen un olor fétido; Hay numerosos tioles que tienen un olor agradable.

2. Punto de Ebullición y Solubilidad: Los tioles tienen algunas diferencias con los alcoholes: el grupo OH es más polar que el grupo SH, además que el azufre es un átomo de menor tamaño que el oxígeno y menos electronegativo. Esto determina que las moléculas de los tioles no formen enlaces de hidrógeno ni con el agua ni entre ellas. Por lo tanto, la solubilidad de los tioles en el agua es baja y su punto de ebullición es más bajo que el de los alcoholes con una cadena de carbonos semejante. El momento dipolar del metanotiol es de 1.52 D en comparación con 1.70 D del metanol, esto nos demuestra que es claramente una molécula menos polar.

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El grupo tiol es bastante ácido, con el pKa habitualmente alrededor de 10 a 11. En la presencia de una base se forma un anión tiolato, que es un muy potente nucleófilo.

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1. Metanotiol

2. Etanotiol

3. 2-Propanotiol