Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для аудиотехники, известной как боковая цепочка, см. Сжатие динамического диапазона § Боковая цепочка . Для других значений см. Замена (значения) .

Заместитель представляет собой один или группу атомов , которая заменяет (один или более) водород атомы на материнскую цепи из более углеводорода , таким образом , став фрагмент в результирующей (новой) молекуле . (В органической химии и биохимии термины « заместитель» и « функциональная группа» , а также « боковая цепь» и « боковая группа» используются почти взаимозаменяемо для описания этих ответвлений от исходной структуры [1], хотя в химии полимеров делаются определенные различия .[2] В полимерах боковые цепи отходят от основной структуры. В белках боковые цепи прикреплены к альфа- атомам углерода основной цепи аминокислоты .)

Суффикс -yl используется при названии органических соединений, которые содержат одинарную связь, заменяющую один водород; илидно и -ylidyne используется с двойными связями и тройными связями , соответственно. Кроме того, при именовании углеводородов, которые содержат заместитель, позиционные числа используются для обозначения того, к какому атому углерода присоединен заместитель, когда такая информация необходима для различения изомеров . Полярный эффект , оказываемый заместителем является сочетанием индуктивного эффекта и мезомерного эффекта . Дополнительные стерические эффекты результат объема, занимаемого заместителем.

Фразы наиболее замещенные и наименее замещенный часто используются для описания или сравнивать молекулы , которые являются продуктами из в химической реакции . В этой терминологии для сравнения используется метан . Используя метан в качестве эталона, для каждого атома водорода, который заменен или «замещен» чем-то другим, молекула может быть названа более замещенной. Например:

  • Правило Марковникова предсказывает, что атом водорода присоединяется к атому углерода функциональной группы алкена , которая имеет большее количество атомов водорода (меньше алкильных заместителей).
  • Правило Зайцева предсказывает, что основным продуктом реакции является алкен с более высокозамещенной (более стабильной) двойной связью.

Номенклатура [ править ]

Суффикса -ил используется в органической химии для формирования названий радикалов , либо отдельные виды ( так называемые свободные радикалы ) или химически связаны части молекул ( так называемые фрагменты ). Его можно проследить до старого названия метанола , «метилен» (от древнегреческого : μέθυ méthu , «вино» и ὕλη húlē , [3] «дерево», «лес»), которое стало сокращаться до « метил » в составные названия, из которых -ylбыл извлечен. Несколько реформ химической номенклатуры в конечном итоге распространили использование суффикса на другие органические заместители.

Использование суффикса определяется числом атомов водорода, которые заместитель заменяет в исходном соединении (а также, как правило, в заместителе). Согласно рекомендациям IUPAC 1993 г ​​. : [4]

  • -yl означает, что заменен один водород.
  • -илиден означает, что два атома водорода заменены двойной связью между родительским элементом и заместителем.
  • - илидин означает, что три атома водорода заменены тройной связью между родительским элементом и заместителем.

Суффикс -ylid ине встречается спорадически, и , как представляется, вариант написания «илиден»; [5] это не упоминается в рекомендациях IUPAC.

Для множественных связей одного типа, которые связывают заместитель с родительской группой, используются префиксы ди- , три- , тетра- и т. Д .: -Диил (две одинарные связи), -триил (три одинарные связи), -тетраил (четыре одинарные связи), -диилиден (две двойные связи).

Для множественных связей разных типов добавляются множественные суффиксы: - илилиден (одна одинарная и одна двойная), -илилидин (одна одинарная и одна тройная), -диилилиден (две одинарные и одна двойная).

Имя родительского соединения можно изменить двумя способами:

  • Для многих распространенных соединений заместитель связан на одном конце (положение 1) и исторически не нумеруется в названии. ИЮПАК 2013 Правило [6] , однако же требует явного locant для большинства заместителей в предпочтительном имени ИЮПАКА . Имя заместителя модифицировано путем удаления -ane (см алкана ) и добавления соответствующего суффикса. Это «рекомендуется только для насыщенных ациклических и моноциклических углеводородных заместителей и для одноядерных исходных гидридов кремния, германия, олова, свинца и бора». Таким образом, если есть карбоновая кислота, называемая « X -ic acid», спиртокончание " X -анол" (или " X -иловый спирт"), или алкан, называемый " X -ane", тогда " X -yl" обычно обозначает ту же углеродную цепь, не содержащую этих групп, но модифицированную присоединением к какой-либо другой родительской молекуле. .
  • В более общем методе опускается только конец «е» в названии заместителя, но требуется явная нумерация каждого префикса yl , даже в положении 1 (за исключением -илидина, который в качестве тройной связи должен завершать углеродную цепь заместителя). Пентан-1-ил является примером названия по этому методу и является синонимом пентила из предыдущего руководства.

Обратите внимание, что некоторые популярные термины, такие как « винил » (когда они используются для обозначения «поливинил»), представляют только часть полного химического названия.

Заместители метана [ править ]

Согласно приведенным выше правилам, атом углерода в молекуле, рассматриваемой как заместитель, имеет следующие названия в зависимости от количества связанных с ним атомов водорода и типа связей, образующихся с остальной частью молекулы:

CH
4		метаннет облигаций
- CH
3		метильная группа или метанилодна одинарная связь с неводородным атомом
= CH
2		метиленовая группа или метанилиден, или метилиденодна двойная связь
- CH
2-		метиленовый мостик или метандиил, или метилдиилдве одинарные облигации
≡CHметанилидиновая группа или метилидинодна тройная связь
= CH−группа метина или метанилилиден или метилилиденодна одинарная связь и одна двойная связь
> CH−метантриильная группа или метилтриилтри одинарные облигации
≡C−метанилилидиновая группа или метиллидинодна тройная связь и одна одинарная облигация
= C =метандиилиденовая группа или метдиилидендве двойные связи
> C =метандиилилиденовая группа или метдиилилидендве одинарные связи и одна двойная связь
> C <метантетраильная группа или меттетраилчетыре одинарных облигации

Структуры [ править ]

В химической структурной формуле органический заместитель, такой как метил , этил или арил, может быть записан как R (или R 1 , R 2 и т. Д.). Это общий заполнитель, R, производный от радикала или остатка , который может заменять любая часть формулы, которую автор сочтет удобной. Первым, кто использовал этот символ, был Шарль Фредерик Герхард в 1844 году. [7]

Символ X часто используется для обозначения электроотрицательных заместителей, таких как галогениды . [8] [9]

Статистическое распределение [ править ]

Одно хеминформатическое исследование выявило 849 574 уникальных заместителя размером до 12 неводородных атомов, содержащих только углерод , водород , азот , кислород , серу , фосфор , селен и галогены в наборе из 3 043 941 молекулы. Пятьдесят заместителей можно считать общими, поскольку они присутствуют более чем в 1% этого набора, а 438 - в более чем 0,1%. 64% заместителей находятся только в одной молекуле. В пятерку самых распространенных входят метил , фенил , хлор , метокси и гидроксил.заместители. Общее количество органических заместителей в органической химии оценивается в 3,1 миллиона, создавая в общей сложности 6,7 × 10 23 молекул. [10] Бесконечное количество заместителей может быть получено простым увеличением длины углеродной цепи. Например, заместители метил (-CH 3 ) и пентил (-C 5 H 11 ).

См. Также [ править ]

  • Функциональные группы - это подмножество заместителей.

Ссылки [ править ]

  1. ^ DR Блох (2006). Демистификация органической химии . ISBN 978-0-07-145920-4.
  2. ^ Дженкинс, AD; Kratochvíl, P .; Степто, RFT; Сутер, UW (1996). «PAC, 1996, 68, 2287. Глоссарий основных терминов в науке о полимерах (Рекомендации IUPAC 1996)» . Чистая и прикладная химия . 68 (12): 2287–2311. DOI : 10,1351 / pac199668122287 . Это отличает боковую группу ни от олигомерной, ни от полимерной, тогда как боковая цепь должна быть олигомерной или полимерной.
  3. ^ Это название произошло через ошибки греческого языка: ὕλη ( hȳlē ) означает «дерево» ( «лес»), ξυλο- ( ксило -) означает «дерево» (данное вещество)
  4. ^ IUPAC (1997) [1993]. «Имена префиксов заместителей R-2.5, производные от исходных гидридов» . Руководство по номенклатуре органических соединений ИЮПАК (Рекомендации 1993 г.) . Научные публикации Блэквелла; Advanced Chemistry Development, Inc.
  5. ^ Вбазе данных PubChem указано 740 110 результатов для -илидена , 14 из которых имеют синонимы, в которых суффикс заменен на -илидин . Еще 4 результатов содержат -илидин без перечисления илидно как синоним.
  6. ^ Номенклатура органической химии. Рекомендации и предпочтительные наименования ИЮПАК 2013 . Фавр, Анри А. ,, Пауэлл, Уоррен Х., 1934–, Международный союз чистой и прикладной химии. Кембридж, Великобритания: Королевское химическое общество. 2013. ISBN. 9781849733069. OCLC  865143943 .CS1 maint: others (link)
  7. ^ См .:
    • Чарльз Герхард, Précis de chimie organique (Краткое изложение органической химии), т. 1 (Париж, Франция: Fortin et Masson, 1844 г.), стр. 29. Со стр. 29: « En désignant, par conséquent, les éléments горючие материалы par R, sans tenir comptes des proportions atomiques de carbone et d'hydrogène, на peut exprimer d 'une manière générale: Par R. - Les hydrogènes carbonés ". (Следовательно, обозначая горючие компоненты R , без учета атомных соотношений углерода и водорода, можно выразить в общем виде: R - углеводороды.)
    • Уильям Б. Дженсен (2010) «Спросите историка: почему R используется для углеводородных заместителей?», Журнал химического образования , 87 : 360–361. Доступно в: Университет Цинциннати.
  8. Перейти ↑ Jensen, WB (2010). «Почему буква R используется для обозначения углеводородных заместителей?». Журнал химического образования . 87 (4): 360–361. Bibcode : 2010JChEd..87..360J . DOI : 10.1021 / ed800139p .
  9. ^ Первое использование буквы X для обозначения одновалентных электроотрицательных групп появилось в:
    • Станислао Канниццаро ​​(1858) "Sunto di un corso di filosofia chimica, fatto nella R. Universita di Genova" (Очерк курса химической философии, предложенный в Королевском университете Генуи), Il Nouvo Cimento (Новый эксперимент), 7  : 321–366. Со страницы 355: «… X indica tutto ciò che vi è nella molcola, oltre l'idrogeno metallico…» (… X обозначает все, что находится в молекуле, кроме металлического водорода…).
  10. Перейти ↑ Ertl, P. (2003). «Химинформатический анализ органических заместителей: идентификация наиболее распространенных заместителей, расчет свойств заместителей и автоматическая идентификация биоизостерических групп, подобных лекарствам». Журнал химической информации и моделирования . 43 (2): 374–380. DOI : 10.1021 / ci0255782 . PMID 12653499 .