Un agente alquilante es cualquier sustancia química que agregará un grupo alquilo a otra molécula en la reacción química conocida como alquilación. Un grupo alquilo es básicamente una cadena de unidades CH2 de cualquier longitud cubierta con un átomo de hidrógeno terminal, por lo que una reacción de alquilación es simplemente la adición de una cadena de alquilo a otra molécula. El grupo alquilo más simple se llama grupo metilo, -CH3, y la alquilación con un grupo metilo se conoce como metilación.
Las reacciones de alquilación son una parte importante de la síntesis orgánica y los agentes alquilantes se utilizan ampliamente en la creación de medicamentos y productos químicos industriales especiales. Sin embargo, cualquier agente alquilante es un peligro potencial porque son bastante capaces de alquilar el ADN u otras sustancias químicas en el cuerpo humano, cambiando así su naturaleza y alterando la bioquímica de una persona. Los agentes alquilantes son potentes carcinógenos y deben manipularse con cuidado.
La tendencia de un agente alquilante a modificar los productos bioquímicos se utiliza en la clase de fármacos anticancerosos conocidos como agentes antineoplásicos alquilantes. En estos medicamentos, se usa un agente alquilante para agregar un grupo alquilo al ADN de las células y, por lo tanto, hacerlo incapaz de reproducirse. Dado que las células cancerosas crecen más rápido que las células normales, mueren más rápidamente, lo que reduce la cantidad de células cancerosas. Desafortunadamente, el agente antineoplásico alquilante no discrimina entre células sanas y cancerosas y alquila el ADN de todas las células de forma indiscriminada. Las células de crecimiento rápido, como las del tracto gastrointestinal, la médula ósea y los ovarios, se ven especialmente afectadas y probablemente se dañen, lo que da a estos medicamentos efectos secundarios importantes y desagradables.
Químicamente, se puede considerar que un agente alquilante tiene dos partes: el propio grupo alquilo y un sustituyente conocido como grupo saliente, que se apartará durante la reacción de alquilación y dejará un ion o radical alquilo activo. El grupo saliente podría tomar un electrón de la porción alquilo, creando un grupo alquilo con una carga positiva, o carbocatión de alquilo. Los grupos alquilo cargados positivamente son electrofílicos, lo que significa que se sienten atraídos por cargas negativas o átomos ricos en electrones en la molécula objetivo.
Por el contrario, el grupo saliente podría donar un electrón a la porción alquilo, produciendo una especie alquilo cargada negativamente, o carbanión. Los grupos alquilo cargados negativamente son nucleofílicos o atraídos por cargas positivas y átomos pobres en electrones en el sustrato.
La naturaleza del agente alquilante permite, por tanto, cierto control sobre dónde puede alquilarse una molécula diana. Los grupos alquilo electrófilos o cargados positivamente son proporcionados por compuestos tales como sulfato de dialquilo y haluros de alquilo. Se producen iones alquilo nucleofílicos o cargados negativamente cuando se utilizan alquilos metálicos y organometálicos.
Una tercera posibilidad es la alquilación por radicales libres, en la que el grupo alquilo activo tiene su complemento normal de electrones, pero uno de ellos no está emparejado y está disponible para la unión química. La alquilación por radicales libres se usa ampliamente en la industria. Debido a su no especificidad, no se usa a menudo en síntesis diseñadas.