Заместитель в химии: определение, роль в органических соединениях, номенклатура (суффиксы -ил, -илиден, -илидин). Важный элемент молекулярной структуры.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Атомный набор, заменяющий атомы водорода в основной цепи углеводорода – термин в химии.
Atom set which has replaced hydrogen atoms on a hydrocarbon's parent chain
the term in chemistry
В органической химии заместитель – это один или группа атомов, замещающих (один или несколько) атомов, тем самым становясь частью полученной (новой) молекулы. (В органической химии и биохимии термины "заместитель" и "функциональная группа", а также "боковая цепь" и "подвесная группа" используются почти как взаимозаменяемые для описания этих ответвлений от основной структуры, хотя в химии полимеров делаются определенные различия. В полимерах боковые цепи отходят от основной цепи. В белках боковые цепи присоединены к альфа-углеродным атомам аминокислотного скелета.) Суффикс "ил" используется при наименовании органических соединений, содержащих одинарную связь, замещающую один атом водорода; "илиден" и "илидин" – при наименовании соединений с двойными и тройными связями соответственно. Кроме того, при наименовании углеводородов, содержащих заместители, позиционные номера используются для указания атома углерода, к которому присоединен заместитель, когда эта информация необходима для различения изомеров. Заместители могут представлять собой комбинацию индуктивного и мезомерного эффектов. Эти эффекты также описываются как донорные и акцепторные. Дополнительные стерические эффекты обусловлены объемом, занимаемым заместителем. Фразы "наиболее замещенный" и "наименее замещенный" часто используются для описания или сравнения молекул, являющихся продуктами химической реакции. В этой терминологии метан используется в качестве точки отсчета. По отношению к метану, для каждого атома водорода, который замещен или "замещен" чем-либо другим, молекула считается более высоко замещенной. Например:
In organic chemistry, a substituent is one or a group of atoms that replaces (one or more) atoms, thereby becoming a moiety in the resultant (new) molecule. (In organic chemistry and biochemistry, the terms substituent and functional group, as well as side chain and pendant group, are used almost interchangeably to describe those branches from the parent structure, though certain distinctions are made in polymer chemistry. In polymers, side chains extend from the backbone structure. In proteins, side chains are attached to the alpha carbon atoms of the amino acid backbone.) The suffix yl is used when naming organic compounds that contain a single bond replacing one hydrogen; ylidene and ylidyne are used with double bonds and triple bonds, respectively. In addition, when naming hydrocarbons that contain a substituent, positional numbers are used to indicate which carbon atom the substituent attaches to when such information is needed to distinguish between isomers. Substituents can be a combination of the inductive effect and the mesomeric effect. Such effects are also described as electron rich and electron withdrawing. Additional steric effects result from the volume occupied by a substituent. The phrases most substituted and least substituted are frequently used to describe or compare molecules that are products of a chemical reaction. In this terminology, methane is used as a reference of comparison. Using methane as a reference, for each hydrogen atom that is replaced or "substituted" by something else, the molecule can be said to be more highly substituted. For example:
Правило Марковникова предсказывает, что атом водорода присоединяется к атому углерода алкеновой функциональной группы, имеющему большее количество атомов водорода (меньше алкильных заместителей). Правило Зайцева предсказывает, что основным продуктом реакции является алкен с более высоко замещенной (более стабильной) двойной связью.
Markovnikov's rule predicts that the hydrogen atom is added to the carbon of the alkene functional group which has the greater number of hydrogen atoms (fewer alkyl substituents). Zaitsev's rule predicts that the major reaction product is the alkene with the more highly substituted (more stable) double bond.
Обозначение
В химической структурной формуле органический заместитель, такой как метил, этил или арил, может быть записан как R (или R1, R2 и т. д.). Это универсальный заместитель, происходящий от слов «радикал» или «остаток», который может заменять любую часть формулы по усмотрению автора. Первым, кто использовал этот символ, был Шарль Фредерик Герхардт в 1844 году. Символ X часто используется для обозначения электроотрицательных заместителей, таких как галогены.
In a chemical structural formula, an organic substituent such as methyl, ethyl, or aryl can be written as R (or R1, R2, etc.) It is a generic placeholder, the R derived from radical or rest, which may replace any portion of the formula as the author finds convenient. The first to use this symbol was Charles Frédéric Gerhardt in 1844. The symbol X is often used to denote electronegative substituents such as the halides.
Статистическое распределение
Одно химиоинформатическое исследование выявило 849 574 уникальных заместителя, состоящих максимум из 12 атомов (не считая водорода) и содержащих только углерод, водород, азот, кислород, серу, фосфор, селен и галогены, в наборе из 3 043 941 молекул. Пятьдесят заместителей можно считать распространенными, так как они встречаются более чем в 1% этого набора, а 438 – более чем в 0,1%. 64% заместителей встречается только в одной молекуле. Пять наиболее распространенных заместителей – метил, фенил, хлор, метокси и гидроксил. Общее количество органических заместителей в органической химии оценивается в 3,1 миллиона, что позволяет создать в общей сложности 6,7 × 1023 молекул. Бесконечное количество заместителей можно получить, просто увеличивая длину углеродной цепи. Например, заместители метил (CH3) и пентил (C5H11).
One cheminformatics study identified 849,574 unique substituents up to 12 non hydrogen atoms large and containing only carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, sulfur, phosphorus, selenium, and the halogens in a set of 3,043,941 molecules. Fifty substituents can be considered common as they are found in more than 1% of this set, and 438 are found in more than 0.1%. 64% of the substituents are found in only one molecule. The top 5 most common are the methyl, phenyl, chlorine, methoxy, and hydroxyl substituents. The total number of organic substituents in organic chemistry is estimated at 3.1 million, creating a total of 6.7×1023 molecules. An infinite number of substituents can be obtained simply by increasing carbon chain length. For instance, the substituents methyl ( CH3) and pentyl ( C5H11).