Радикал (химия)

Углеводоро́дный радика́л (от лат. radix — корень; также — углеводородный остаток) 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 таким понятием как свободный радикал. Некоторые углеводородные радикалы могут также являться функциональными группами, например фенил (−C₆H₅), винил (−C₂H₃) и пр. Углеводородными радикалами обычно являются остатки углеводородов, которые входят в состав многих органических соединений.

Номенклатура

Моновалентные углеводородные радикалы

Название углеводородного радикала образуются от корня названия углеводорода путём прибавления к нему суффикса -ил. Суффиксы «-ен» и «-ин» сохраняются, дабы 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-метилбутил или изобутил
• -CH(CH₃)-CH₂-CH₃ — 1-метилбутил 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-, три-, и т.д. -валентным). Названия таких радикалов строятся путём присоединения к корню названия углеводорода суффикса "-илиден" ил "-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 −Alk (алкил)
• для ароматических −Ar (арил)
• для гетороциклических −Het (гетерил)

В органической химии нередко применяют сокращенные обозначения:

• Метил - Me, например, метанол MeOH
• Этил - Et, например, диэтиловый эфир Et₂O
• Пропил - Pr, например, (N,N-дипропил)-аминопропан (трипропиламин)
• Изопропил - iPr, например, изопропилбензол
• Бутил - Bu
• Терц-бутил - tBu
• Фенил - Ph, например, фенол PhOH
• Бензил - Bn
• Бензоил - Bz
• Ацетил - Ac
• Метилсульфонил - Ms
• Толилсульфонил - Ts или Tos
• Трифлил (т. е., трифторсульфонил -SO₂-CF₃) - Tf

Иногда между обозначением характера радикала (t, i и др.) и остальной частью названия ставят чёрточку: t-Bu.

Структурные формулы некоторых примеров изображены здесь:

Трипропиламин

Бензил

Бензоил

Трифторсульфонил

Применение

Тривиальные, не номенклатурные 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 четверичные 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 (сек-, терц-) 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

1. ↑ См. правила ИЮПАК на странице в Интернете: [1]
2. ↑ Старое название бензола — «фен» (греч. phainō — освещаю)
3. ↑ От лат. vinum (vini) — вино; винил генетически связан с винным спиртом — этанолом C₂H₅OH

См. также

• Свободные радикалы