Углеводородный радикал

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, 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 + -ил)
• -CH=CH₂ — винил

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 или Ak
• для ароматических (арил) — Ar
• для гетероциклических (гетероарил) — Het или Har

В органической химии нередко применяют сокращенные обозначения:

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

Иногда между обозначением характера радикала (t, i, s и др.) и остальной частью названия дефис не ставят: iPr, tBu. 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.

См. также

• Свободные радикалы