取代基

取代基是取代（一个或多个）原子的一个或一组原子，从而成为所得（新）分子中的一个部分。（在有机化学和生物化学中，术语取代基和官能团以及侧链和侧链基团几乎可以互换使用来描述来自母体结构的那些分支，尽管在聚合物化学中存在某些区别。在聚合物中，侧链从骨架结构延伸。在蛋白质中，侧链连接到氨基酸骨架的α碳原子上。）后缀-yl用于命名含有取代一个氢的单键的有机化合物；-ylidene和-ylidyne分别与双键和三键一起使用。此外，当命名含有取代基的烃时，位置编号用于指示取代基连接到哪个碳原子，当需要此类信息来区分异构体时。取代基可以是诱导效应和介观效应的组合。这种效应也被描述为富电子和吸电子。额外的空间效应是由取代基占据的体积引起的。大多数取代和最少取代的短语经常用于描述或比较作为化学反应产物的分子。在该术语中，甲烷用作比较的参考。以甲烷为参照物，对于每一个被其他物质取代或取代的氢原子，可以说该分子的取代度更高。例如：

• 马尔科夫尼科夫规则预测氢原子被添加到具有更多氢原子（更少烷基取代基）的烯烃官能团的碳上。
• Zaitsev规则预测主要反应产物是具有更高取代（更稳定）双键的烯烃。

后缀-yl在有机化学中用于形成自由基的名称，可以是单独的物种（称为自由基）或分子的化学键合部分（称为部分）。它可以追溯到甲醇的旧名称亚甲基（来自古希腊语：μέθυméthu，“葡萄酒”和ὕληhúlē，“木头”，“森林”），在化合物名称中缩写为甲基，其中-yl被提取。化学命名法的几次改革最终将后缀的使用推广到其他有机取代基。后缀的使用取决于取代基在母体化合物（以及通常在取代基上）取代的氢原子数。根据1993年IUPAC的建议：

• -yl表示一个氢被取代。
• -亚基意味着两个氢被母体和取代基之间的双键取代。
• -ylidyne是指三个氢被母体和取代基之间的三键取代。

后缀-ylidene偶尔出现，似乎是-ylidene的变体拼写；IUPAC指南中没有提及。对于将取代基连接到母体基团的相同类型的多个键，使用中缀-di-、-tri-、-tetra-等：-diyl（两个单键）、-triyl（三个单键）键），-四基（四个单键），-二亚甲基（两个双键）。对于不同类型的多个键，添加多个后缀：-ylylidene（一个单键和一个双键），-ylylidyne（一个单键和一个三键），-diylylidene（两个单键和一个双键）。可以通过两种方式更改父化合物名称：

• 对于许多常见的化合物，取代基连接在一端（第1位）并且在历史上没有在名称中编号。然而，IUPAC2013规则确实要求在首选IUPAC名称中为大多数取代基提供明确的位置。取代基名称通过剥离-ane（参见烷烃）并添加适当的后缀来修改。仅推荐用于饱和无环和单环烃取代基以及硅、锗、锡、铅和硼的单核母体氢化物。因此，如果存在称为X-ic酸的羧酸、以醇结尾的X-醇（或X-yl醇）或称为X-ane的烷烃，则X-yl通常表示缺少这些基团的相同碳链，但通过附着到其他一些母体分子上进行修饰。
• 更通用的方法仅省略取代基名称的末端e，但需要对每个yl前缀进行明确编号，即使在位置1也是如此（-ylidyne除外，它作为三键必须终止取代基碳链）。Pentan-1-yl是通过这种方法命名的一个示例，它与之前指南中的pentyl同义。

请注意，一些流行的术语，如乙烯基（当用于表示聚乙烯时）仅代表完整化学名称的一部分。

根据上述规则，分子中的碳原子被视为取代基，根据与其结合的氢的数量以及与分子其余部分形成的键的类型。

在化学结构式中，甲基、乙基或芳基等有机取代基可以写成R（或R1、R2等）。它是一个通用的占位符，R衍生自自由基或其余部分，可以取代任何部分作者认为方便的公式。xxx个使用这个符号的是1844年的CharlesFrédéricGerhardt。符号X常用于表示电负性取代基，例如卤化物。

一项化学信息学研究在一组3,043,941个分子中确定了849,574个独特的取代基，最多12个非氢原子，并且仅包含碳、氢、氮、氧、硫、磷、硒和卤素。50个取代基被认为是常见的，因为它们在这组中的发现率超过1%，而在超过0.1%的情况下发现了438个。64%的取代基仅存在于一个分子中。最常见的前5个是甲基、苯基、氯、甲氧基和羟基取代基。有机化学中的有机取代基总数估计为310万，共产生6.7×1023个分子。只需增加碳链长度即可获得无限数量的取代基。例如，取代基甲基(-CH3)和戊基(-C5H11)。