В номенклатуре органической химии локант — термин , обозначающий положение функциональной группы или заместителя внутри молекулы . [1]
Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) рекомендует использовать числовые префиксы для обозначения положения заместителей, как правило, путем идентификации исходной углеводородной цепи и присвоения атомов углерода на основе их заместителей в порядке старшинства . Например, существует по крайней мере два изомера линейной формы пентанона , кетона , содержащего цепочку ровно из пяти атомов углерода . Есть атом кислорода , связанный с одним из трех средних атомов углерода (если бы он был связан с концевым углеродом, молекула была бы альдегидом , а не кетоном), но неясно, где он находится.
В этом примере атомы углерода пронумерованы от одного до пяти, что начинается с одного конца и продолжается последовательно по всей цепочке. Теперь положение атома кислорода можно определить как атом углерода номер два, три или четыре. Однако второй и четвертый атомы в точности эквивалентны, в чем можно убедиться, повернув молекулу на 180 градусов.
Локант — это номер атома углерода, с которым связан атом кислорода. Если кислород связан со средним углеродом, локант равен 3. Если кислород связан с атомом с обеих сторон (рядом с концевым углеродом), локант равен 2 или 4; учитывая выбор здесь, когда атомы углерода точно эквивалентны, всегда выбирается меньшее число. Таким образом, локант в этой молекуле либо 2, либо 3.
Локант включен в название молекулы, чтобы устранить двусмысленность. Таким образом, молекула называется пентан-2-он или пентан-3-он , в зависимости от положения атома кислорода.
Вместо кислорода могут присутствовать любые боковые цепи, и это можно определить просто как количество атомов углерода, к которым присоединено что-либо, кроме водорода.
Другая распространенная система использует префиксы греческих букв в качестве локантов, что полезно для определения относительного расположения атомов углерода, а также атомов водорода по отношению к другим функциональным группам.
α -углерод ( альфа -углерод) относится к первому атому углерода , который присоединяется к функциональной группе , такой как карбонил . Второй атом углерода называется β-углеродом ( бета -углерод), третий — γ-углеродом ( гамма -углерод), и система наименований продолжается в алфавитном порядке. [2]
Номенклатура также может быть применена к атомам водорода , присоединенным к атомам углерода. Атом водорода, присоединенный к α-углероду, называется α-водородом , атом водорода при β-углероде — β-водородом и так далее.
Органические молекулы с более чем одной функциональной группой могут стать источником путаницы. Обычно функциональная группа, ответственная за название или тип молекулы, является «эталонной» группой для обозначения атомов углерода. Например, молекулы нитростирола и фенэтиламина очень похожи; первое можно даже свести ко второму. Однако α-атом углерода нитростирола соседствует с фенильной группой; в фенэтиламине этот же атом углерода является атомом β-углерода, поскольку фенэтиламин (будучи амином, а не стиролом) отсчитывает свои атомы с противоположного «конца» молекулы. [3]
В белках и аминокислотах α-углерод является углеродом основной цепи перед карбонильным атомом углерода в молекуле. Следовательно, чтение вдоль основной цепи типичного белка даст последовательность –[N-Cα-карбонил C] n – и т. д. (при чтении в направлении от N к C). α-углерод – это место, где разные заместители присоединяются к каждой отдельной аминокислоте. То есть группы, свисающие с цепи у α-углерода, придают аминокислотам их разнообразие. Эти группы придают α-углероду стереогенные свойства для каждой аминокислоты, кроме глицина . Следовательно, α-углерод является стереоцентром для каждой аминокислоты, кроме глицина. Глицин также не имеет β-углерода, в отличие от любой другой аминокислоты.
α-углерод аминокислоты играет важную роль в сворачивании белка . При описании белка, который представляет собой цепочку аминокислот, расположение каждой аминокислоты часто называют расположением ее α-углерода. Как правило, α-углероды соседних аминокислот в белке находятся на расстоянии около 3,8 ангстрема (380 пикометров ) друг от друга.
α-углерод также важен для карбонильной химии енолов и енолятов . Химические превращения, вызванные превращением либо в енолят, либо в енол, обычно приводят к тому, что α-углерод действует как нуклеофил , становясь, например, алкилированным в присутствии первичного галогеналкана . Исключением являются реакции с силилхлоридами , бромидами и йодидами , где кислород действует как нуклеофил с образованием силиленолового эфира .