Sustituyente
En química orgánica, un sustituyente es uno o un grupo de átomos que reemplaza (uno o más) átomos, convirtiéndose así en un resto en la (nueva) molécula resultante. (En química orgánica y bioquímica, los términos sustituyente y grupo funcional, así como cadena lateral y grupo colgante, se usan casi indistintamente para describir aquellas ramas de la estructura principal, aunque se hacen ciertas distinciones en la química de los polímeros. En los polímeros, las cadenas laterales se extienden desde la estructura principal. En las proteínas, las cadenas laterales están unidas a los átomos de carbono alfa del aminoácido. columna vertebral.)
El sufijo -ilo se utiliza para nombrar compuestos orgánicos que contienen un enlace simple que reemplaza un hidrógeno; -ilideno y -ilidina se utilizan con dobles y triples enlaces, respectivamente. Además, al nombrar hidrocarburos que contienen un sustituyente, se utilizan números posicionales para indicar a qué átomo de carbono se une el sustituyente cuando dicha información es necesaria para distinguir entre isómeros. Los sustituyentes pueden ser una combinación del efecto inductivo y el efecto mesomérico. Estos efectos también se describen como ricos en electrones y atractores de electrones. Efectos estéricos adicionales resultan del volumen ocupado por un sustituyente.
Las frases más sustituidas y menos sustituidas se utilizan con frecuencia para describir o comparar moléculas que son productos de una reacción química. En esta terminología, el metano se utiliza como referencia de comparación. Usando el metano como referencia, por cada átomo de hidrógeno que sea reemplazado o "sustituido" por otra cosa, se puede decir que la molécula está más sustituida. Por ejemplo:
- La regla de Markovnikov predice que el átomo de hidrógeno se añade al carbono del grupo funcional de alkene que tiene el mayor número de átomos de hidrógeno (menos sustitutos de alquilo).
- La regla de Zaitsev predice que el principal producto de reacción es el alkene con el doble vínculo (más estable).
Nomenclatura
El sufijo -yl se utiliza en química orgánica para formar nombres de radicales, ya sean especies separadas (llamadas radicales libres) o partes de moléculas unidas químicamente (llamadas mitades). Su origen se remonta al antiguo nombre del metanol, "metileno" (del griego antiguo: μέθυ méthu, 'vino' y ὕλη< /span> húlē, ' madera', 'bosque'), que se redujo a "metil" en nombres compuestos, de los cuales se extrajo -yl. Varias reformas de la nomenclatura química finalmente generalizaron el uso del sufijo a otros sustituyentes orgánicos.
El uso del sufijo está determinado por el número de átomos de hidrógeno que el sustituyente reemplaza en un compuesto original (y también, generalmente, en el sustituyente). Según las recomendaciones de la IUPAC de 1993:
- -yl significa que un hidrógeno es reemplazado.
- -ylidene significa que dos hidrógenos son reemplazados por un doble vínculo entre padre y sustituto.
- -Ylidyne significa que tres hidrógenos son reemplazados por un triple vínculo entre padre y sustituto.
El sufijo -ylideen se encuentra esporádicamente y parece ser una variante ortográfica de "-ylidene#34;; no se menciona en las directrices de la IUPAC.
Para enlaces múltiples del mismo tipo, que unen el sustituyente al grupo principal, los infijos -di-, -tri-, -tetra- , etc., se utilizan: -diilo (dos enlaces simples), -triilo (tres enlaces simples), -tetrailo (cuatro enlaces simples), -diilideno (dos enlaces dobles).
Para enlaces múltiples de diferentes tipos, se concatenan múltiples sufijos: -ylylidene (uno simple y otro doble), -ylylidyne (uno simple y uno triple), -diililideno (dos simples y uno doble).
El nombre del compuesto principal se puede modificar de dos maneras:
- Para muchos compuestos comunes el sustituto está vinculado a un extremo (la 1 posición) y históricamente no numerado en el nombre. Sin embargo, las Reglas IUPAC 2013 do Requiere un localizador explícito para la mayoría de los sustitutos en un nombre IUPAC preferido. El nombre substituyente es modificado por stripping -aneo (ver alkane) y añadir el sufijo apropiado. Esto es "recomendado sólo para los grupos substitutivos acíclicos y monocíclicos de hidrocarburos saturados y para los hidrauros mononucleares de silicio, germanio, estaño, plomo y borón". Así, si hay un ácido carboxílico llamado "X- ácido ic", un final de alcohol "X-Hermano.X- alcohol"), o un alcalino llamado "X-ane", luego "X-yl" normalmente denota la misma cadena de carbono que carece de estos grupos pero modificada por el apego a otra molécula padre.
- El método más general omite sólo el terminal "e" del nombre sustitutivo, pero requiere numeración explícita de cada uno Yl prefijo, incluso en la posición 1 (excepto -ylidyne, que como bono triple debe terminar la cadena de carbono sustituida). Pentan-1-yl es un ejemplo de un nombre por este método, y es sinónimo de pentyl de la guía anterior.
Tenga en cuenta que algunos términos populares como "vinilo" (cuando se usa para significar "polivinilo") representan solo una parte del nombre químico completo.
Sustituyentes de metano
Según las reglas anteriores, un átomo de carbono en una molécula, considerado como sustituyente, tiene los siguientes nombres dependiendo del número de hidrógenos unidos a él y del tipo de enlaces formados con el resto de la molécula:
| CH 4 | metano | no bonos |
| −CH 3 | Grupo de metilo o metanol | un solo vínculo con un átomo de no hidrógeno |
| =CH 2 | grupo de metileno o metanolideno o metilideno | un doble vínculo |
| −CH 2− | puente de metileno o metanodilo o metildiilo | dos bonos individuales |
| ↑ | grupo de metanolidyne o metilidyne | un bono triple |
| =CH- | metilidena o metanolídena o metilidena | un solo enlace y un doble enlace |
| ■ CH - | grupo de metanotrílico o mettriilo | tres bonos individuales |
| TORC− | metanolylidyne group or metilylidyne | un bono triple y un solo enlace |
| =C= | grupo de methdiylidene o methdiylidene | dos dobles bonos |
| ■ C= | methanediylylidene group or methdiylylidene | dos bonos individuales y un doble enlace |
| ■ C c) | grupo de metanotetrailo o metetrailo | cuatro bonos individuales |
Notación
En una fórmula estructural química, un sustituyente orgánico como metilo, etilo o arilo se puede escribir como R (o R1, R2< /sup>, etc.) Es un marcador de posición genérico, la R derivada de radical o rest, que puede reemplazar cualquier parte de la fórmula según lo considere conveniente el autor. El primero en utilizar este símbolo fue Charles Frédéric Gerhardt en 1844.
El símbolo X se utiliza a menudo para indicar sustituyentes electronegativos como los haluros.
Distribución estadística
Un estudio de quimioinformática identificó 849.574 sustituyentes únicos de hasta 12 átomos distintos de hidrógeno y que contienen solo carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, azufre, fósforo, selenio y halógenos en un conjunto de 3.043.941 moléculas. Cincuenta sustituyentes pueden considerarse comunes ya que se encuentran en más del 1% de este conjunto y 438 se encuentran en más del 0,1%. El 64% de los sustituyentes se encuentran en una sola molécula. Los cinco sustituyentes más comunes son metilo, fenilo, cloro, metoxi e hidroxilo. El número total de sustituyentes orgánicos en química orgánica se estima en 3,1 millones, creando un total de 6,7×1023 moléculas. Se puede obtener un número infinito de sustituyentes simplemente aumentando la longitud de la cadena de carbonos. Por ejemplo, los sustituyentes metilo (-CH3) y pentilo (-C5H11).