Substituent - Substituent

Pro zvukovou techniku ​​známou jako postranní řetězení viz Komprese dynamického rozsahu § Boční řetězení. Další významy viz Substituce (disambiguation).

v organická chemie a biochemie, a substituent je atom nebo skupina atomů, která nahradí jeden nebo více vodík atomy na mateřský řetězec a uhlovodík, stává se skupina výsledného nového molekula. Podmínky substituent a funkční skupina, stejně jako další (např. boční řetěz, přívěsková skupina ) se používají téměř zaměnitelně k popisu větví z nadřazené struktury,[1] ačkoli se v kontextu polymer chemie.[2] v polymery, boční řetězy sahají od a páteř struktura. v bílkoviny, boční řetězy jsou připojeny k alfa uhlík atomy aminokyselina páteř.

Přípona -yl se používá při pojmenovávání organické sloučeniny které obsahují a jednoduchá vazba nahrazení jednoho vodíku; -yliden a -ylidýn se používají s dvojné vazby a trojné vazby, resp. Kromě toho se při pojmenovávání uhlovodíků, které obsahují substituent, používají poziční čísla k označení, ke kterému atomu uhlíku se substituent váže, když je taková informace potřebná k rozlišení mezi izomery. The polární efekt substituentem je kombinace indukční účinek a mezomerní účinek. Další sterické účinky výsledek z objemu obsazeného substituentem.

Fráze nejvíce substituovaný a nejméně substituovaný se často používají k popisu nebo porovnání molekul, které jsou produkty a chemická reakce. V této terminologii metan se používá jako reference pro srovnání. Při použití methanu jako reference lze u každého atomu vodíku, který je nahrazen nebo „substituován“ něčím jiným, lze říci, že molekula je vysoce substituovaná. Například:

  • Markovnikovovo pravidlo předpovídá, že atom vodíku je přidán k uhlíku uhlíku alken funkční skupina, která má větší počet atomů vodíku (méně alkyl substituenty).
  • Zaitsevovo pravidlo předpovídá, že hlavním produktem reakce je alken s vysoce substituovanou (stabilnější) dvojnou vazbou.

Nomenklatura

The přípona -yl se používá v organická chemie vytvořit jména radikály, buď samostatné druhy (tzv volné radikály) nebo chemicky vázané části molekul (tzv skupiny ). Lze jej vysledovat zpět ke starému názvu methanolu, "methylen" (od Starořečtina: μέθυ méthu„víno“ a ὕλη húlē,[3] „dřevo“, „les“), které se zkrátilo na „methyl "ve složených názvech, ze kterých -yl byl extrahován. Několik reforem chemické nomenklatury nakonec zobecnilo použití přípony na jiné organické substituenty.

Použití přípony je určeno počtem atomů vodíku, které substituent nahradí na a mateřská sloučenina (a také obvykle na substituentu). Podle 1993 IUPAC doporučení:[4]

  • -yl znamená, že je nahrazen jeden vodík.
  • -yliden znamená, že dva vodíky jsou nahrazeny a dvojná vazba mezi mateřským a substituentem.
  • -ylidýn znamená, že tři vodíky jsou nahrazeny a trojná vazba mezi mateřským a substituentem.

Přípona -ylidine se setkáváme sporadicky a zdá se, že jde o variantní hláskování "-yliden";[5] není to uvedeno v pokynech IUPAC.

U více vazeb stejného typu, které spojují substituent s mateřskou skupinou, jsou předpony di-, tri-, tetra-, atd., se používají: -diyl (dvě jednoduché vazby), -triyl (tři jednoduché vazby), -tetrayl (čtyři jednoduché vazby), -diyliden (dvě dvojné vazby).

Pro více vazeb různých typů se přidává více přípon: -ylyliden (jeden single a jeden double), -ylylidýn (jeden jednoduchý a jeden trojitý), -diylyliden (dvě jednoduché a jedna dvojitá).

Název nadřazené sloučeniny lze změnit dvěma způsoby:

  • U mnoha běžných sloučenin je substituent spojen na jednom konci (poloha 1) a historicky není číslován v názvu. Pravidla IUPAC 2013[6] nicméně dělat vyžadovat explicitní lokalizovat pro většinu substituentů v a preferovaný název IUPAC. Název substituentu je upraven stripováním -ane (vidět alkanu ) a přidání příslušné přípony. Toto je „doporučeno pouze pro nasycené acyklické a monocyklické uhlovodíkové substituční skupiny a pro mononukleární základní látku hydridy křemíku, germania, cínu, olova a boru ". Pokud tedy existuje a karboxylová kyselina volala "X- kyselina ", an alkohol končící "X-anol "(nebo"X-ylalkohol „) nebo alkan zvaný„X-ane ", pak"X-yl "typicky označuje stejný uhlíkový řetězec bez těchto skupin, ale modifikovaný připojením k nějaké jiné mateřské molekule.
  • Obecnější metoda vynechává pouze terminál „e“ názvu substituentu, vyžaduje však explicitní číslování každého z nich yl předpona, i na pozici 1 (kromě -ylidinu, který jako a trojná vazba musí ukončit substituent uhlíkového řetězce). Pentan-l-yl je příkladem názvu touto metodou a je synonymem pro pentyl z předchozího pokynu.

Některé populární výrazy jako „vinyl „(pokud se používá ve smyslu„ polyvinyl “) představuje pouze část celého chemického názvu.

Substituenty metanu

Podle výše uvedených pravidel má atom uhlíku v molekule, považovaný za substituent, následující názvy v závislosti na počtu vázaných vodíků a typu vazeb vytvořených se zbytkem molekuly:

CH
4		metanžádné vazby
−CH
3		methylová skupina nebo methanyljedna jednoduchá vazba k nevodíkovému atomu
=CH
2		methylenová skupina nebo methanyliden nebo methylidenjedna dvojná vazba
−CH
2−		methylenový můstek nebo methandiyl nebo methdiyldvě jednoduché vazby
≡CHmethanylidinová skupina nebo methylidynjedna trojná vazba
= CH−metinová skupina nebo methanylyliden nebo methylylidenjedna jednoduchá vazba a jedna dvojná vazba
> CH−methantriylová skupina nebo methtriyltři jednoduché vazby
≡C−methanylylidinová skupina nebo methylylidynjedna trojná vazba a jedna jednoduchá vazba
= C =methandiylidenová skupina nebo methdiylidendvě dvojné vazby
> C =methandiylylidenová skupina nebo methdiylylidendvě jednoduché vazby a jedna dvojná vazba
> C <methantetrayl skupina nebo methtetraylčtyři jednoduché vazby

Struktury

V chemické látce strukturní vzorec, organický substituent, jako je methyl, ethyl nebo aryl lze psát jako R (nebo R.1, R.2atd.) Jedná se o obecný zástupný symbol, R odvozený od radikální nebo zbytek, který může nahradit jakoukoli část vzorce, jak to autor považuje za vhodné. První, kdo tento symbol použil, byl Charles Frédéric Gerhardt v roce 1844.[7]

Symbol X se často používá k označení elektronegativních substituentů, jako je halogenidy.[8][9]

Statistické rozdělení

Jeden cheminformatika studie identifikovala 849 574 jedinečných substituentů až do 12 nevodíkových atomů velkých a obsahujících pouze uhlík, vodík, dusík, kyslík, síra, fosfor, selen a halogeny v sadě 3 043 941 molekul. Padesát substituentů lze považovat za běžné, protože se nacházejí ve více než 1% této sady a 438 se nachází ve více než 0,1%. 64% substituentů se nachází pouze v jedné molekule. Top 5 nejběžnějších je methyl, fenyl, chlór, methoxy, a hydroxyl substituenty. Celkový počet organických substituentů v organické chemii se odhaduje na 3,1 milionu, což vytváří celkem 6,7 × 1023 molekuly.[10] Nekonečný počet substituentů lze získat jednoduše zvětšením délky uhlíkového řetězce. Například substituenty methyl (-CH3) a pentyl (-C5H11).

Viz také

Reference

  1. ^ D.R. Bloch (2006). Organická chemie Demystifikovaná. ISBN  978-0-07-145920-4.
  2. ^ Jenkins, A. D .; Kratochvíl, P .; Stepto, R. F. T .; Suter, U. W. (1996). „PAC, 1996, 68, 2287. Glosář základních pojmů v polymerní vědě (doporučení IUPAC 1996)“. Čistá a aplikovaná chemie. 68 (12): 2287–2311. doi:10.1351 / pac199668122287. To rozlišuje a přívěsková skupina jako ani oligomerní, ani polymerní, zatímco a přívěskový řetízek musí být oligomerní nebo polymerní.
  3. ^ Toto jméno prošlo chybou řeckého jazyka: ὕλη (hȳlē) znamená „dřevo“ („les“), ξυλο- (xylo-) znamená „dřevo“ (látka)
  4. ^ IUPAC (1997) [1993]. „Názvy prefixů substituentů R-2.5 odvozené od mateřských hydridů“. Průvodce nomenklaturou organických sloučenin IUPAC (doporučení 1993). Blackwell Scientific Publications; Advanced Chemistry Development, Inc.
  5. ^ The PubChem databáze uvádí 740 110 výsledků pro -yliden, z nichž 14 má synonyma, kde je přípona nahrazena -ylidin. Další 4 výsledky obsahují -ylidin bez výpisu -yliden jako synonymum.
  6. ^ Nomenklatura organické chemie. Doporučení IUPAC a preferovaná jména 2013. Favre, Henri A. ,, Powell, Warren H., 1934–, International Union of Pure and Applied Chemistry. Cambridge, UK: Royal Society of Chemistry. 2013. ISBN  9781849733069. OCLC  865143943.CS1 maint: ostatní (odkaz)
  7. ^ Vidět:
    • Charles Gerhardt, Précis de chimie organique (Summary of organic chemistry), sv. 1 (Paříž, Francie: Fortin et Masson, 1844), strana 29. Od strana 29: "En designant, par conséquent, les éléments combustibles par R, sans tenir comptes des proporces atomiques de carbone et d'hydrogène, on peut exprimer d'une manière générale: Par R. - Les hydrogènes carbonés."(V důsledku toho označení hořlavých složek do R, bez ohledu na atomové podíly uhlíku a vodíku, lze obecně vyjádřit: By R - uhlovodíky.)
    • William B. Jensen (2010) „Zeptejte se historika: Proč se R používá pro uhlovodíkové substituenty ?,“ Journal of Chemical Education, 87: 360–361. Dostupné v: University of Cincinnati.
  8. ^ Jensen, W. B. (2010). „Proč se„ R “používá k symbolizaci uhlovodíkových substituentů?“. Journal of Chemical Education. 87 (4): 360–361. Bibcode:2010JChEd..87..360J. doi:10.1021 / ed800139p.
  9. ^ První použití dopisu X k označení jednomocných elektronegativních skupin se objevil v:
  10. ^ Ertl, P. (2003). „Cheminformatická analýza organických látek: identifikace nejběžnějších látek, výpočet vlastností látek a automatická identifikace drogově podobných bioisosterických skupin“. Journal of Chemical Information and Modeling. 43 (2): 374–380. doi:10.1021 / ci0255782. PMID  12653499.