Un agent de alchilare este orice substanță chimică care va adăuga o grupare alchil unei alte molecule în reacția chimică cunoscută sub numele de alchilare. O grupare alchil este practic un lanț de unități CH2 de orice lungime acoperit cu un atom de hidrogen terminal, deci o reacție de alchilare este pur și simplu adăugarea unui lanț alchil la o altă moleculă. Cea mai simplă grupare alchil este numită grupare metil, -CH3, iar alchilarea cu o grupare metil este cunoscută sub numele de metilare.
Reacțiile de alchilare sunt o parte importantă a sintezei organice, iar agenții de alchilare sunt utilizați pe scară largă în crearea de medicamente și produse chimice industriale de specialitate. Cu toate acestea, orice agent de alchilare este un pericol potențial, deoarece sunt destul de capabili să alchileze ADN-ul sau alte substanțe chimice din corpul uman, schimbându-și astfel natura și tulburând biochimia unei persoane. Agenții de alchilare sunt cancerigeni puternici și trebuie manipulați cu grijă.
Tendința unui agent alchilant de a modifica substanțele biochimice este utilizată în clasa medicamentelor anticancerigene cunoscute ca agenți antineoplazici alchilanți. În aceste medicamente, un agent de alchilare este utilizat pentru a adăuga o grupare alchil la ADN-ul celulelor și, prin urmare, îl face incapabil de reproducere. Deoarece celulele canceroase cresc mai repede decât celulele normale, ele mor mai repede, reducând numărul de celule canceroase. Din păcate, agentul antineoplazic alchilant nu face discriminări între celulele sănătoase și cele canceroase și alchilează ADN-ul tuturor celulelor fără discernământ. Celulele cu creștere rapidă, cum ar fi cele din tractul gastrointestinal, măduva osoasă și ovare, sunt afectate în special și vor fi probabil deteriorate, dând acestor medicamente efecte secundare semnificative și neplăcute.
Din punct de vedere chimic, un agent de alchilare poate fi considerat a avea două părți: gruparea alchil în sine și un substituent cunoscut sub numele de grupare scindabilă, care se va îndepărta în timpul reacției de alchilare și va lăsa în urmă un ion alchil sau un radical activ. Gruparea părăsitoare poate lua un electron din porțiunea alchil, creând o grupare alchil cu o sarcină pozitivă sau carbocation alchil. Grupările alchil încărcate pozitiv sunt electrofile, ceea ce înseamnă că sunt atrase de sarcini negative sau de atomii bogați în electroni de pe molecula țintă.
Dimpotrivă, grupul de părăsire ar putea dona un electron porțiunii alchil, producând o specie alchil încărcată negativ sau carbanion. Grupările alchil încărcate negativ sunt nucleofile sau atrase de sarcini pozitive și atomi săraci în electroni de pe substrat.
Natura agentului de alchilare permite astfel o anumită cantitate de control asupra exact unde poate fi alchilată o moleculă ţintă. Grupările alchil electrofile sau încărcate pozitiv sunt furnizate de astfel de compuși precum sulfatul de dialchil și halogenurile de alchil. Ioni de alchil nucleofili sau încărcați negativ rezultă atunci când sunt utilizați alchili metalici și organometalici.
O a treia posibilitate este alchilarea cu radicali liberi, în care gruparea alchil activă are un compliment normal de electroni, dar unul dintre ei este nepereche și disponibil pentru legături chimice. Alchilarea radicalilor liberi este utilizată pe scară largă în industrie. Datorită nespecificității sale, nu este adesea folosit în sinteza proiectată.