Un agent d’alkylation est toute substance chimique qui ajoutera un groupe alkyle à une autre molécule dans la réaction chimique connue sous le nom d’alkylation. Un groupe alkyle est fondamentalement une chaîne d’unités CH2 de n’importe quelle longueur coiffée d’un atome d’hydrogène terminal, donc une réaction d’alkylation est simplement l’ajout d’une chaîne alkyle à une autre molécule. Le groupe alkyle le plus simple est appelé groupe méthyle, -CH3, et l’alkylation avec un groupe méthyle est appelée méthylation.
Les réactions d’alkylation sont une partie importante de la synthèse organique et les agents d’alkylation sont largement utilisés dans la création de médicaments et de produits chimiques industriels spécialisés. Cependant, tout agent alkylant est un danger potentiel, car ils sont tout à fait capables d’alkyler l’ADN ou d’autres produits chimiques dans le corps humain, modifiant ainsi leur nature et perturbant la biochimie d’une personne. Les agents alkylants sont de puissants cancérigènes et doivent être manipulés avec précaution.
La tendance d’un agent alkylant à modifier les produits biochimiques est utilisée dans la classe des médicaments anticancéreux connus sous le nom d’agents antinéoplasiques alkylants. Dans ces médicaments, un agent alkylant est utilisé pour ajouter un groupe alkyle à l’ADN des cellules, et ainsi le rendre incapable de se reproduire. Étant donné que les cellules cancéreuses se développent plus rapidement que les cellules normales, elles meurent plus rapidement, ce qui réduit le nombre de cellules cancéreuses. Malheureusement, l’agent antinéoplasique alkylant ne fait pas de distinction entre les cellules saines et les cellules cancéreuses et alkyle l’ADN de toutes les cellules sans distinction. Les cellules à croissance rapide, telles que celles du tractus gastro-intestinal, de la moelle osseuse et des ovaires, sont particulièrement affectées et seront probablement endommagées, donnant à ces médicaments des effets secondaires importants et désagréables.
Chimiquement, un agent d’alkylation peut être considéré comme ayant deux parties : le groupe alkyle lui-même et un substituant connu sous le nom de groupe partant, qui partira pendant la réaction d’alkylation et laissera derrière lui un ion ou un radical alkyle actif. Le groupe partant pourrait prendre un électron de la partie alkyle, créant un groupe alkyle avec une charge positive, ou un carbocation alkyle. Les groupes alkyle chargés positivement sont électrophiles, ce qui signifie qu’ils sont attirés par des charges négatives ou des atomes riches en électrons sur la molécule cible.
Inversement, le groupe partant pourrait donner un électron à la partie alkyle, produisant une espèce alkyle chargée négativement, ou carbanion. Les groupes alkyle chargés négativement sont nucléophiles ou attirés par des charges positives et des atomes pauvres en électrons sur le substrat.
La nature de l’agent d’alkylation permet ainsi un certain contrôle sur l’endroit où une molécule cible peut être alkylée. Des groupes alkyle électrophiles ou chargés positivement sont fournis par des composés tels que le sulfate de dialkyle et les halogénures d’alkyle. Des ions alkyle nucléophiles ou chargés négativement se produisent lorsque des alkyles métalliques et des organométalliques sont utilisés.
Une troisième possibilité est l’alkylation par radicaux libres, dans laquelle le groupe alkyle actif a son complément normal d’électrons, mais l’un d’entre eux est non apparié et disponible pour la liaison chimique. L’alkylation radicalaire est largement utilisée dans l’industrie. En raison de sa non-spécificité, il n’est pas souvent utilisé dans la synthèse conçue.