Заместитель - Substituent

Для аудиотехники, известной как боковая цепь, см. Сжатие динамического диапазона § Боковая цепочка. Для других значений см. Замена (значения).

В органическая химия и биохимия, а заместитель является атом или группа атомов, заменяющая один или несколько водород атомы на родительская цепочка из углеводород, став часть полученных новых молекула. Условия заместитель и функциональная группа, а также другие (например, боковая цепь, подвесная группа ) используются почти взаимозаменяемо для описания ветвей родительской структуры,[1] хотя некоторые различия сделаны в контексте полимер химия.[2] В полимеры, боковые цепи отходят от позвоночник структура. В белки, боковые цепи прикреплены к альфа-углерод атомы аминокислота позвоночник.

Суффикс -yl используется при именовании органические соединения которые содержат одинарная облигация замена одного водорода; -илиден и -илидин используются с двойные связи и тройные облигации, соответственно. Кроме того, при именовании углеводородов, содержащих заместитель, позиционные числа используются для указания, к какому атому углерода присоединен заместитель, когда такая информация необходима для различения между изомеры. В полярный эффект , оказываемый заместителем, представляет собой комбинацию индуктивный эффект и мезомерный эффект. Дополнительный стерические эффекты результат объема, занимаемого заместителем.

Фразы наиболее замещенный и наименее замещенный часто используются для описания или сравнения молекул, которые товары из химическая реакция. В этой терминологии метан используется как ссылка для сравнения. Используя метан в качестве эталона, для каждого атома водорода, который заменен или «замещен» чем-то еще, молекула может быть названа более замещенной. Например:

  • Правило марковникова предсказывает, что атом водорода добавлен к углероду алкен функциональная группа, имеющая большее количество атомов водорода (меньше алкил заместители).
  • Правление Зайцева предсказывает, что основным продуктом реакции является алкен с более высокозамещенной (более стабильной) двойной связью.

Номенклатура

В суффикс -yl используется в органическая химия формировать имена радикалы, либо отдельные виды (называемые свободные радикалы) или химически связанных частей молекул (называемых части ). Это восходит к старому имени метанол, «метилен» (от Древнегреческий: μέθυ Мету, вино и ὕλη хуле,[3] 'лес', 'лес'), который стал сокращаться до "метил "в составных именах, из которых -yl был извлечен. Несколько реформ химической номенклатуры в конечном итоге распространили использование суффикса на другие органические заместители.

Использование суффикса определяется количеством атомов водорода, которые заместитель заменяет на исходное соединение (а также, как правило, по заместителю). По данным 1993 г. ИЮПАК рекомендации:[4]

  • -yl означает, что заменен один водород.
  • -илиден означает, что два атома водорода заменены двойная связь между родительским элементом и заместителем.
  • -Илидин означает, что три атома водорода заменены тройная связь между родительским элементом и заместителем.

Суффикс -илидине встречается спорадически и, по-видимому, является вариантом написания «-илиден»;[5] он не упоминается в руководящих принципах IUPAC.

Для нескольких связей одного типа, которые связывают заместитель с родительской группой, префиксы ди-, три-, тетра-и др., используются: -диил (две одинарные связи), -триил (три одинарные облигации), -тетраил (четыре одинарные облигации), -диилиден (две двойные связи).

Для нескольких облигаций разных типов добавляются несколько суффиксов: -илилиден (один одноместный и один двухместный), -илилидин (один одноместный и один трехместный), -диилилиден (два одноместных и один двухместный).

Имя родительского соединения можно изменить двумя способами:

  • Для многих распространенных соединений заместитель связан на одном конце (позиция 1) и исторически не нумеруется в названии. Правила IUPAC 2013[6] тем не мение делать требовать явного местный житель для большинства заместителей в предпочтительное название ИЮПАК. Имя заместителя изменено удалением -ан (видеть алкан ) и добавив соответствующий суффикс. Это "рекомендуется только для насыщенных ациклических и моноциклических углеводородных заместителей и для мононуклеарных родительских групп. гидриды кремния, германия, олова, свинца и бора ». Таким образом, если есть карбоновая кислота называется "Икс-иновая кислота », алкоголь окончание "Икс-анол "(или"Икс-иловый спирт ») или алкан под названием«Икс-ane ", затем"Икс-yl "обычно обозначает ту же углеродную цепь, лишенную этих групп, но модифицированную присоединением к какой-либо другой исходной молекуле.
  • В более общем методе опускается только конец «е» в имени заместителя, но требуется явная нумерация каждого ил префикс, даже в позиции 1 (за исключением -ylidyne, который как тройная связь должен заканчиваться замещающей углеродной цепью). Пентан-1-ил является примером имени с помощью этого метода и является синонимом пентил из предыдущего руководства.

Обратите внимание, что некоторые популярные термины, такие как "винил «(когда используется для обозначения« поливинил ») представляет собой только часть полного химического названия.

Заместители метана

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 метдиилдве одинарные облигации
≡CHметанилидиновая группа или метилидинодна тройная связь
= CH−группа метина или метанилилиден или метиллиденодна одинарная связь и одна двойная связь
> CH−метантриильная группа или метриилтри одинарные облигации
≡C−метанилилидиновая группа или метиллидинодна тройная связь и одна одинарная связь
= 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

В химическом структурная формула, органический заместитель, такой как метил, этил, или же арил можно записать как р (или R1, Р2и т.д.) Это общий заполнитель, р происходит от радикальный или же отдых, который может заменить любую часть формулы, если автор сочтет это удобным. Первым, кто использовал этот символ, был Шарль Фредерик Герхард в 1844 г.[7]

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

Статистическое распределение

Один хеминформатика исследование выявило 849 574 уникальных заместителя размером до 12 неводородных атомов, содержащих только углерод, водород, азот, кислород, сера, фосфор, селен, а галогены в наборе 3 043 941 молекула. Пятьдесят заместителей можно считать общими, поскольку они встречаются 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, что в сумме составляет 6,7 × 1023 молекулы.[10] Бесконечное количество заместителей можно получить, просто увеличивая длину углеродной цепи. Например, заместители метил (-CH3) и пентил (-C5ЧАС11).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ D.R. Блох (2006). Демистификация органической химии. ISBN  978-0-07-145920-4.
  2. ^ Jenkins, A.D .; Kratochvíl, P .; Степто, Р. Ф. Т .; Сутер, У. В. (1996). "PAC, 1996, 68, 2287. Глоссарий основных терминов в науке о полимерах (Рекомендации IUPAC 1996)". Чистая и прикладная химия. 68 (12): 2287–2311. Дои:10.1351 / pac199668122287. Это отличает подвесная группа ни олигомерные, ни полимерные, тогда как кулон цепочка должен быть олигомерным или полимерным.
  3. ^ Это имя появилось из-за ошибки греческого языка: ὕλη (hȳlē) означает «лес» («лес»), ξυλο- (ксило-) означает «дерево» (вещество)
  4. ^ ИЮПАК (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. ^ В PubChem база данных содержит 740 110 результатов для -илиден, из которых 14 имеют синонимы, в которых суффикс заменен на -илидин. Еще 4 результата содержат -илидин без перечисления -илиден как синоним.
  6. ^ Номенклатура органической химии. Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 г.. 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: другие (связь)
  7. ^ Видеть:
    • Чарльз Герхардт, Précis de chimie organique (Краткое содержание органической химии), т. 1 (Париж, Франция: Fortin et Masson, 1844), стр. 29. Из стр.29: "En désignant, par conséquent, les éléments combustibles 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, обозначив горючие компоненты р, без учета атомных соотношений углерода и водорода, можно выразить в общем виде: р - углеводороды.)
    • Уильям Б. Дженсен (2010) «Спросите историка: почему R используется для углеводородных заместителей?» Журнал химического образования, 87: 360–361. Доступны на: Университет Цинциннати.
  8. ^ Дженсен, В. Б. (2010). «Почему« R »используется для обозначения углеводородных заместителей?». Журнал химического образования. 87 (4): 360–361. Bibcode:2010JChEd..87..360J. Дои:10.1021 / ed800139p.
  9. ^ Первое использование буквы Икс для обозначения одновалентных электроотрицательных групп появились в:
    • Станислао Канниццаро ​​(1858) "Sunto di un corso di filosofia chimica, fatto nella R. Universita di Genova" (Очерк курса химической философии, предлагаемый 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. ^ Эртл, П. (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. Дои:10.1021 / ci0255782. PMID  12653499.