В номенклатуре органической химии локант — это термин , обозначающий положение функциональной группы или заместителя в молекуле . [1]
Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) рекомендует использовать числовые префиксы для указания положения заместителей, как правило, путем идентификации исходной углеводородной цепи и назначения атомов углерода на основе их заместителей в порядке старшинства . Например, существует по крайней мере два изомера линейной формы пентанона , кетона , который содержит цепь ровно из пяти атомов углерода . Имеется атом кислорода, связанный с одним из трех средних атомов углерода (если бы он был связан с конечным углеродом, молекула была бы альдегидом , а не кетоном), но неясно, где он расположен.
В этом примере атомы углерода пронумерованы от одного до пяти, начиная с одного конца и продолжая последовательно вдоль цепи. Теперь положение атома кислорода можно определить как на атоме углерода номер два, три или четыре. Однако атомы два и четыре в точности эквивалентны - что можно показать, 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 любой стороны (рядом с конечным углеродом), локант равен 2 или 4; учитывая выбор здесь, где атомы углерода точно эквивалентны, всегда выбирается меньшее число. Таким образом, локант равен либо 2, либо 3 в этой молекуле.
Локант включен в название молекулы, чтобы устранить двусмысленность. Таким образом, молекула называется либо пентан-2-он , либо пентан-3-он , в зависимости от положения атома кислорода.
На месте кислорода могут присутствовать любые боковые цепи, и их можно определить просто как число атомов углерода, к которым присоединено что-либо, кроме водорода.
Другая распространенная система использует в качестве локантов префиксы греческих букв , 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 -углеродом), третий — γ-углеродом ( гамма -углеродом), и система наименований продолжается в алфавитном порядке. [2]
Номенклатура может быть также применена к атомам водорода, присоединенным к атомам углерода. Атом водорода, присоединенный к α-углероду, называется α-водородом , атом водорода на β-углероде — β-водородом и т. д.
Органические молекулы с более чем одной функциональной группой могут быть источником путаницы. Обычно функциональная группа, ответственная за название или тип молекулы, является «референтной» группой для целей наименования атомов углерода. Например, молекулы нитростирола и фенэтиламина довольно похожи; первый даже может быть восстановлен до последнего. Однако α-углеродный атом нитростирола соседствует с фенильной группой; в фенэтиламине этот же атом углерода является β-углеродным атомом, поскольку фенэтиламин (будучи амином, а не стиролом) считает свои атомы с противоположного «конца» молекулы. [3]
В белках и аминокислотах α-углерод является углеродом основной цепи перед атомом углерода карбонила в молекуле. Поэтому, 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 находится там, где различные заместители присоединяются к каждой отдельной аминокислоте. То есть группы, свисающие с цепи у α-углерода, — это то, что придает аминокислотам их разнообразие. Эти группы придают α-углероду его стереогенные свойства для каждой аминокислоты, за исключением глицина . Поэтому α-углерод является стереоцентром для каждой аминокислоты, за исключением глицина. Глицин также не имеет β-углерода, в то время как каждая другая аминокислота имеет.
α-углерод аминокислоты важен для сворачивания белка . При описании белка, который представляет собой цепочку аминокислот, часто приблизительно определяют местоположение каждой аминокислоты как местоположение ее α-углерода. В общем, α-углероды соседних аминокислот в белке находятся на расстоянии около 3,8 ангстрем (380 пикометров ) друг от друга.
α-углерод также важен для карбонильных химий на основе енола и енолята . Химические превращения, затрагиваемые преобразованием либо в енолят, либо в енол, в общем случае приводят к тому, что α-углерод действует как нуклеофил , становясь, например, алкилированным в присутствии первичного галогеналкана . Исключением является реакция с силилхлоридами , бромидами и иодидами , где кислород действует как нуклеофил , образуя силиловый эфир енола .