Алкильная группа
В органической химии алкильная группа — это алкан, в котором отсутствует один атом водорода . [1] Термин алкил намеренно неспецифичен, чтобы включить множество возможных замен. Ациклический алкил имеет общую формулу −C n H 2 n +1 . Циклоалкильная группа получается из циклоалкана путем удаления атома водорода из кольца и имеет общую формулу −C n H 2 n −1 . [2] Обычно алкил является частью более крупной молекулы. В структурных формулах символ R используется для обозначения общей (неопределенной) алкильной группы. Наименьшая алкильная группа — метил с формулой −CH 3 . [3]
Связанные концепции
Алкилирование — это присоединение алкильных групп к молекулам, часто с помощью алкилирующих агентов, таких как алкилгалогениды .
Алкилирующие противоопухолевые средства — это класс соединений, которые используются для лечения рака. В этом случае термин алкил используется в широком смысле. Например, азотистые иприты — это хорошо известные алкилирующие средства, но они не являются простыми углеводородами.
В химии алкил — это группа, заместитель, который присоединяется к другим молекулярным фрагментам. Например, алкиллитиевые реагенты имеют эмпирическую формулу Li(алкил), где алкил = метил, этил и т. д. Диалкиловый эфир — это эфир с двумя алкильными группами, например, диэтиловый эфир O(CH 2 CH 3 ) 2 .
В медицинской химии
В медицинской химии включение алкильных цепей в некоторые химические соединения увеличивает их липофильность . Эта стратегия использовалась для увеличения антимикробной активности флаванонов и халконов . [4]
Алкильные катионы, анионы и радикалы
Обычно алкильные группы присоединяются к другим атомам или группам атомов. Свободные алкилы встречаются в виде нейтральных радикалов, анионов или катионов. Катионы называются карбокатионами . Анионы называются карбанионами . Нейтральные алкильные свободные радикалы не имеют специального названия. Такие виды обычно встречаются только как временные промежуточные продукты. Однако были получены стойкие алкильные радикалы с периодами полураспада «от секунд до лет». [5] Обычно алкильные катионы образуются с использованием суперкислот , а алкильные анионы наблюдаются в присутствии сильных оснований. Алкильные радикалы могут образовываться в результате фотохимической реакции или гомолитического расщепления . [6] Алкилы обычно наблюдаются в масс-спектрометрии органических соединений . Простые алкилы (особенно метил ) также наблюдаются в межзвездном пространстве .
Номенклатура
Алкильные группы образуют гомологические ряды . Простейшие ряды имеют общую формулу −C n H 2 n +1 . Алкилы включают метил ( −CH 3 ), этил ( −C 2 H 5 ), пропил ( −C 3 H 7 ), бутил ( −C 4 H 9 ), пентил ( −C 5 H 11 ) и так далее. Алкильные группы, которые содержат одно кольцо, имеют формулу −C n H 2 n −1 , например, циклопропил и циклогексил. Формула алкильных радикалов такая же, как и у алкильных групп, за исключением того, что свободная валентность « − » заменяется точкой « • » и к названию алкильной группы добавляется « радикал» (например, метильный радикал • CH 3 ).
Соглашение о наименовании взято из номенклатуры ИЮПАК :
| Число атомов углерода | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Префикс | мет- | эт- | проп- | но- | пент- | гекс- | хеппт- | окт- | не- | дек- | неопределенный | додек- | тридек- | тетрадец- |
| Название группы | Метил | Этил | Пропил | Бутил | Пентил | Гексил | Гептил | Октил | Нонил | Децил | Ундецил | Додецил | Тридецил | Тетрадецил |
Префиксы, взятые из номенклатуры ИЮПАК, используются для обозначения разветвленных цепных структур по их замещающим группам, например, 3-метилпентан :
Структура 3-метилпентана рассматривается как состоящая из двух частей. Во-первых, пять атомов составляют самую длинную прямую цепь углеродных центров. Исходное пятиуглеродное соединение называется пентаном (выделено синим). Метильный «заместитель» или «группа» выделена красным. Согласно обычным правилам номенклатуры, алкильные группы включаются в название молекулы перед корнем, как в метилпентане . Это название, однако, неоднозначно, так как метильная ветвь может находиться на разных атомах углерода. Таким образом, чтобы избежать неоднозначности, название — 3-метилпентан: 3- связано с тем, что метил присоединен к третьему из пяти атомов углерода.
Если к цепи присоединено более одной одинаковой алкильной группы, то для обозначения кратных алкильных групп используются префиксы (например, ди, три, тетра и т. д.).
Это соединение известно как 2,3,3-триметилпентан . Здесь три идентичные алкильные группы присоединены к атомам углерода 2, 3 и 3. Цифры включены в название, чтобы избежать двусмысленности относительно положения групп, а «три» указывает на то, что есть три идентичные метильные группы. Если бы одна из метильных групп, присоединенных к третьему атому углерода, была бы этильной группой, то название было бы 3-этил-2,3-диметилпентан. Когда есть разные алкильные группы, они перечислены в алфавитном порядке.
Кроме того, каждое положение в алкильной цепи может быть описано в соответствии с тем, сколько других атомов углерода присоединено к нему. Термины первичный , вторичный , третичный и четвертичный относятся к углероду, присоединенному к одному, двум, трем или четырем другим углеродам соответственно.
| С н | Тривиальное имя | Символ | Сокращенная формула | Статус ИЮПАК | Предпочтительное название ИЮПАК | Скелетная формула |
|---|---|---|---|---|---|---|
| С 1 | метил | Я | −СН 3 | метил | ||
| С 2 | этил | Эт | −СН 2 −СН 3 | этил | ||
| С 3 | пропил , н -пропил | Пр, н Пр, н -Пр | −СН 2 −СН 2 −СН 3 | пропил | ||
| изопропиловый | я Пр, я -Пр, я Пр | −СН(−СН 3 ) 2 | 2-пропил | |||
| С 4 | н -бутил | Бу, н -Бу, н Бу | -СН 2 -СН 2 -СН 2 -СН 3 | бутил |  | |
| изобутил | и Бу, и -Бу, и Бу | −СН2 −СН ( −СН3 ) 2 | 2-метилпропил |  | ||
| втор -бутил | с Бу, с -Бу, с Бу | -СН(-СН 3 )-СН 2 -СН 3 | 2-бутил |  | ||
| трет -бутил | т Бу, т -Бу, т Бу | −С( −СН3 ) 3 | трет -бутил |  | ||
| С 5 | н -пентил, амил | Пе, Ам, н Пе, н -Пе, н Пе, н Ам | -СН 2 -СН 2 -СН 2 -СН 2 -СН 3 | пентил | ||
| трет- пентил | т Пе, т - Пе, т Пе | -С(-СН 3 ) 2 -СН 2 -СН 3 | Больше не рекомендуется | 2-метилбутан-2-ил (он же 1,1-диметилпропил) | ||
| неопентил | −СН2 − С ( −СН3 ) 3 | Больше не рекомендуется | 2,2-диметилпропил | |||
| изопентил, изоамил | -СН 2 -СН 2 -СН(-СН 3 ) 2 | Больше не рекомендуется | 3-метилбутил | |||
| втор- пентил | с Пе, с -Пе, с Пе | -СН ( -СН3 ) -СН2 -СН2 -СН3 | пентан-2-ил(или (1-метилбутил)) | |||
| 3-пентил | −СН (−СН2 − СН3 ) 2 | пентан-3-ил (также известный как (1-этилпропил)) | ||||
| втор -изопентил, втор -изоамил, сиамил | Сиа | -СН(-СН 3 )-СН(-СН 3 ) 2 | 3-метилбутан-2-ил (или (1,2-диметилпропил)) | |||
| активный пентил | -СН 2 -СН(-СН 3 )-СН 2 -СН 3 | 2-метилбутил |
Этимология
Первым названным алкильным радикалом был этил, названный так Либихом в 1833 году от немецкого слова «Äther» (которое, в свою очередь, произошло от греческого слова « aither », означающего «воздух», для вещества, теперь известного как диэтиловый эфир ) и греческого слова ύλη ( hyle ), означающего «материя». [7] За ним последовали метил ( Дюма и Пелиго в 1834 году, означающий «дух древесины» [8] ) и амил ( Огюст Каур в 1840 году [9] ). Слово алкил было введено Иоганнесом Вислиценусом в 1882 году или ранее на основе немецкого слова «Alkoholradikale» и распространенного в то время суффикса -yl. [10] [11]
Смотрите также
Ссылки
- ^ IUPAC , Compendium of Chemical Terminology , 2nd ed. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) «алкильные группы». doi :10.1351/goldbook.A00228
- ^ IUPAC , Compendium of Chemical Terminology , 2nd ed. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) «циклоалкильные группы». doi :10.1351/goldbook.C01498
- ^ Виртуальный учебник органической химии. Названия органических соединений. Архивировано 21 мая 2016 г. в Португальском веб-архиве.
- ^ Маллавадхани У.В., Саху Л., Кумар КП., Мурти США (2013). «Синтез и антимикробный скрининг некоторых новых халконов и флаванонов, замещенных высшими алкильными цепями». Исследования медицинской химии . 23 (6): 2900–2908. doi :10.1007/s00044-013-0876-x. S2CID 5159000.
- ^ Гриллер, Дэвид; Ингольд, Кит У. (1976-01-01). «Стойкие углерод-центрированные радикалы». Accounts of Chemical Research . 9 (1): 13–19. doi :10.1021/ar50097a003. ISSN 0001-4842.
- ^ Креспи, Стефано; Фаньони, Маурицио (2020-09-09). «Генерация алкильных радикалов: от тирании олова к фотонной демократии». Chemical Reviews . 120 (17): 9790–9833. doi :10.1021/acs.chemrev.0c00278. ISSN 0009-2665. PMC 8009483. PMID 32786419 .
- ^ Рок, Алан (2012). Из молекулярного мира: научная фантазия девятнадцатого века . Springer. стр. 62. ISBN 978-3-642-27415-2.
Этильные радикалы (названы Либихом в 1833 году от греческого и немецкого слова «эфир» плюс греческое «гиле»
- ^ Рок, Алан (2012). Из молекулярного мира: научная фантазия девятнадцатого века . Springer. стр. 62. ISBN 978-3-642-27415-2Метильный радикал
... назван по греческим корням Дюма и Пелиго в 1834 году: метил = methy + hyle («дух» + «дерево»).
- ^ Рок, Алан (2012). Из молекулярного мира: научная фантазия девятнадцатого века . Springer. стр. 62. ISBN 978-3-642-27415-2.
Амильные радикалы («амилен» был придуман Огюстом Кауром в 1840 году для обозначения вещества из картофельного крахмала после ферментации и перегонки.
- ^ Рок, Алан (2012). Из молекулярного мира: научная фантазия девятнадцатого века . Springer. стр. 62. ISBN 978-3-642-27415-2.
«Алкил» был придуман без лишнего шума Иоганнесом Вислиценусом, профессором Вюрцбурга; раннее использование (возможно, не первое) содержится в его статье 1882 года [22, 244]. Слово произошло от первых трех букв «Alkoholradicale» в сочетании с суффиксом -ил; это был (и есть) общий термин для любого из тех радикалов, которые носят «первые имена» метил, этил, пропил, бутил, амил и т. д.
- ^ Висклиценус, Йоханнес (1882). «Ueber die Schätzung von Haftenenergien der Halogen und des Natriums an Organischen Resten». Энн. Хим . 212 : 239–250. дои : 10.1002/jlac.18822120107.
