PROFILPELAJAR.COM

Углеводоро́дный радика́л (от лат. radix «корень»), также углеводоро́дный оста́ток в химии — группа атомов, соединённая с функциональной группой молекулы. Обычно при химических реакциях радикал переходит из одного соединения в другое без изменения. Но радикал и сам может содержать функциональные группы, поэтому с его «неизменностью» нужно быть осторожным: например, аминокислота аспарагиновая кислота содержит в той части молекулы, которая в общем виде рассматривается как остаток аминокислоты, ещё одну карбоксильную группу. Часто углеводородный радикал называют просто радикал, что может вызвать путаницу с понятием свободного радикала. Некоторые углеводородные радикалы могут также являться функциональными группами, например, фенил (−C₆H₅), винил (−C₂H₃) и др. Углеводородными радикалами обычно являются остатки углеводородов, которые входят в состав многих органических соединений.

Номенклатура

Моновалентные углеводородные радикалы

Название углеводородного радикала образуется от корня названия углеводорода путём прибавления к нему суффикса -ил. Суффиксы «-ен» и «-ин» сохраняются, чтобы не потерять представление о насыщенности углеводородного радикала. В более сложных углеводородных радикалах, например, полициклических, суффикс «-ан» сохраняется^[1], вероятно, ввиду большей благозвучности. Перед суффиксом «-ил» указывается порядковый номер того атома углерода от начала цепи углеродных атомов радикала, у которого есть свободная валентность — кроме случая, если свободной валентностью обладает первый атом в цепи. Нумерация цепи идёт от конца, ближайшего к свободной валентности. В случае, если в углеродной цепи с одной стороны атома со свободной(-ыми) валентностью(-ями) все атомы водорода замещены, то атом со свободными валентностями считается первым в цепи. Ранее использовался и в тривиальных названиях используется характер атома со свободной валентностью — первичный, вторичный (сек- или втор-), третичный (терц- или трет-) (см. далее). В тривиальных наименованиях используются также корни исторически сложившихся названий веществ или связанных с ними понятий. Например:

−CH₃ — метил (метан + -ил)
−C₂H₅ — этил (этан + -ил)
-CH₂-CH=CH-CH₃ — бут-2-енил

Вверху изображён спиро[4.5]декан-8-ил.
— проп-2-ил или изопропил
-CH₂-CH(CH₃)₂ — 2-метилпропил или изобутил
-CH(CH₃)-CH₂-CH₃ — бут-2-ил или сек-бутил, или втор-бутил
−C₆H₅ — фенил (фен^[2] + -ил)
-CH=CH₂ — винил^[3]

Поливалентные углеводородные радикалы

Если радикал способен присоединиться к атому углерода с образованием двойной или тройной связи или присоединиться сразу к нескольким атомам углерода (т. е., имеет несколько свободных валентностей), он называется поливалентным (в конкретном случае — би-, тривалентным, и т. д.). Названия таких радикалов строятся путём присоединения к корню названия углеводорода суффикса «-илиден» или «-илидин» соответственно. Ранее исключениями из этого правила были метилен и метин (но не теперь); впрочем, применяются и эти названия.

l-соглашение

Поливалентные углеводородные радикалы также могут быть поименованы согласно l-соглашению. В этом случае название строится по схеме: [заместитель при атоме со свободной валентностью] — [порядковый номер атома со свободной валентностью] lⁿ — [название углеводорода, который получился бы при образовании на месте свободных валентностей связей с атомами водорода]. n здесь — количество свободных валентностей, которыми обладает атом.

Примеры

>CH-CH₃ — этилиден
>C₆H₄ — фенилиден (есть 3 изомера: «1,2-», «1,3-» и «1,4-», или орто-, мета- и пара-)
Справа внизу показан 6-аминил-бицикло[2.2.2]окт-4-ен-2-илиден или 6-аминил-2l²-бицикло[2.2.2]окт-4-ен

Обозначение в формулах

Если не принципиально, какой углеводородный радикал находится в молекуле, то часто его обозначают просто буквой R (например, общая формула гомологического ряда спиртов — R−OH). Иногда вместо R используют символ Org. Если соединение содержит несколько разных радикалов, их обозначают R, R', R'', R⁴ и т. д.

Иногда необходимо разделить ароматические, гетероциклические и алкильные радикалы. Для этого вместо символа R используют:

для алифатических (алкил) — Alk^[4] или Ak^[5]
для ароматических (арил) — Ar^[4]^[5]^[6]
для гетероциклических (гетероарил) — Het^[4] или Har^[5]

В органической химии нередко применяют сокращенные обозначения:

Насыщенные углеводородные радикалы:
- Метил — Me^[5]^[6]^[7], например, метанол MeOH
- Этил — Et^[5]^[6]^[7], например, диэтиловый эфир Et₂O
- Пропил — Pr^[5]^[6]^[7], например, (N,N-дипропил)-аминопропан (трипропиламин)
- Изопропил — i-Pr^[5], например, изопропилбензол
- Бутил — Bu^[5]^[6]^[7]
- трет-бутил — t-Bu^[5]
- Пентил — Pe^[5]^[7]
- Гексил — Hx^[5]^[7]
- Гептил — Hp^[7]
- Октил — Oc^[5]^[7]
- Нонил — Nn^[7]
Ненасыщенные углеводородные радикалы:
- Аллил — All^[4]
- Винил — Vin^[4], Vi^[5]
Циклические углеводородные радикалы (циклоалкилы):
- Адамантил — Ad^[8] или Adm^[5]
- Циклогексил — Cy^[6]
- Циклопентадиенил — Cp^[6]^[8]
Ароматические углеводородные радикалы (арилы):
- Фенил — Ph^[5]^[6], например, фенол PhOH
- Фенилен — Pn^[5]
- Бензил — Bn^[6]^[8]
- Мезитил (2,4,6-триметилфенил) — Mes^[6]
- Толил — Tol^[8]
- Тритил (трифенилметил) — Tr^[6]^[8]
Полициклические ароматические углеводородные радикалы (полициклические арилы):
- Антраценил — An^[5]
- Пиренил — Pyr^[5]
- Периленил — Per^[5]
- Тетраценил — Tet^[5]
- Нафтил — Nh^[5]
Гетероциклические углеводородные радикалы (гетероарилы):
- Пиридил — Py^[4]^[5]
- Тиенил — Tp^[5]
- Фурил — Fr^[5]
Сульфонилы:
- Метилсульфонил (мезил) — Ms^[6]
- Толилсульфонил (тозил) — Ts^[4]^[6]^[8] или Tos
- Трифлил (то есть, трифторметилсульфонил ${\ce {-SO_2-CF_3}}$ ) — Tf^[4]^[6]^[8]
Карбонилы:
- Ацетил — Ac^[4]^[6]
- Ацил — Acyl^[7]
- Бензоил — Bz^[4]^[6]^[8]
- Бензилоксикарбонил — Cbz^[6]
- Гликолоил (гидроксиацетил) — Gc^[7]
- Карбамоил — Cbm^[4]
- Пропионил — Pp^[7]
- трет-бутоксикарбонил — Boc^[6]^[8]
- Формил — Fo ( ${\ce {HCO{-}}}$ )^[7]

Иногда между обозначением характера радикала (t, i, s и др.) и остальной частью названия дефис не ставят: iPr, tBu^[7]. Обозначения характера радикала принято писать курсивом.

Структурные формулы некоторых примеров изображены здесь:

Бензил
Бензоил
Трифторсульфонил

Применение

Тривиальные, неноменклатурные названия многих органических соединений состоят из названия углеводородного радикала и названия атомов или групп атомов, замещающих водород, например: СН₃Сl — хлористый метил, C₂H₅Br — бромистый этил и т. д.

Первичные, вторичные, третичные и четвертичные атомы углерода

Тривиальные названия радикалов, как уже сказано выше, часто основаны на характере атомов углерода в радикале. Характер атома определяется так: первичный атом связан с одним атомом углерода, вторичный — с двумя и т. д. При названии радикалов используются латинские (sec-, tert-) или русские (втор-, трет-) приставки. Первичные атомы никак не обозначаются. Если на самом конце радикала есть третичный атом, добавляют приставку изо-. Радикалы с четверичными атомами имеют приставку нео-. Разделение атомов углерода по таким критериям крайне важно при определении стабильности реагирующих органических частиц (карбкатионов, карбанионов и радикалов). Иногда этот признак обозначают символами 1⁰, 2⁰, 3⁰ и 4⁰ соответственно.

Примечания

↑ См. правила ИЮПАК на странице в Интернете (неопр.). Дата обращения: 5 февраля 2009. Архивировано из оригинала 9 февраля 2015 года.
↑ Старое название бензола — «фен» (греч. phainō — освещаю)
↑ От лат. vinum (vini) — вино; винил генетически связан с винным спиртом — этанолом C₂H₅OH
↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ¹⁰ ¹¹ Instructions to authors (англ.) // Chem. Heterocycl. Comp.. — 2008. — February (vol. 44, no. 2). — P. 235–241. — doi:10.1007/s10593-008-0019-3.
↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ¹⁰ ¹¹ ¹² ¹³ ¹⁴ ¹⁵ ¹⁶ ¹⁷ ¹⁸ ¹⁹ ²⁰ ²¹ ²² ²³ ²⁴ Marvin Charton. Chapter 7. Effects of structural variation on organolithium сompounds // The Chemistry of Organolithium Compounds / Ed. by Z. Rappoport and I. Marek. — John Wiley & Sons, Ltd., 2004. — Т. 1. — С. 268. — 1400 с. — ISBN 0-470-84339-X.
↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ¹⁰ ¹¹ ¹² ¹³ ¹⁴ ¹⁵ ¹⁶ ¹⁷ ¹⁸ Guidelines for Authors (англ.). pubs.acs.org. The Journal of Organic Chemistry (2016). Дата обращения: 24 декабря 2016. Архивировано 16 сентября 2016 года.
↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ¹⁰ ¹¹ ¹² ¹³ ¹⁴ Nomenclature of Lipids. Appendixes A-C (англ.). http://www.chem.qmul.ac.uk. IUPAC. Дата обращения: 24 декабря 2016. Архивировано 16 апреля 2017 года.
↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ M.L. Waters, W.D. Wulff. Chapter 2. The Synthesis of Phenols and Quinones via Fischer Carbene Complexes // Organic Reactions / L. E. Overman (Editor-in-Chief). — John Wiley & Sons, Inc., 2008. — Т. 70. — С. 226. — 656 с. — ISBN 978-0-470-25453-0.