RADIKAL BEBAS– partikel dengan elektron tidak berpasangan di orbital atom atau molekul terluar. Paramagnetik biasanya memiliki reaktivitas yang tinggi dan oleh karena itu hanya bertahan dalam waktu yang sangat singkat. Mereka adalah perantara dalam banyak reaksi.
Pada tahun 1826, terjadi pertemuan antara dua ahli kimia Jerman terkemuka, Justus Liebig dan Friedrich Wöhler. Perkenalan itu tumbuh menjadi persahabatan, yang ternyata sangat bermanfaat bagi perkembangan ilmu kimia. Para ilmuwan muda ingin melakukan penelitian bersama, dan untuk tujuan ini mereka memilih asam benzoat dan minyak almond pahit (mengandung benzaldehida). Karya ini sangat penting, karena dengan jelas mengungkapkan konsep radikal kimia. Istilah ini berasal dari bahasa Latin radix - root; itu juga digunakan oleh Lavoisier untuk menunjuk “benda pembentuk asam” anorganik sederhana atau kompleks yang sifatnya tidak jelas. Namun istilah “radikal” hanya tersebar luas dalam kimia organik.
Seperti yang ditunjukkan Liebig dan Wöhler, dalam banyak senyawa yang terkait dengan asam benzoat terdapat sekelompok atom yang terikat bersama, yang tetap tidak berubah dalam sejumlah transformasi kimia yang berbeda. Kelompok seperti ini disebut radikal; dalam hal ini adalah benzoil C 6 H 5 CO. Definisi radikal ini diterima dengan antusias oleh ahli kimia paling otoritatif pada masa itu, Jöns Jakob Berzelius, dan Liebig sendiri pada tahun 1843 menyebut kimia organik sebagai “kimia radikal kompleks”. Faktanya, radikal dalam reaksi organik berperan sebagai atom, yang berpindah dari satu senyawa organik ke senyawa organik lainnya tanpa perubahan, seperti yang terjadi pada atom dalam reaksi senyawa anorganik. Berzelius bahkan mengusulkan untuk menunjuk radikal sebagai atom, misalnya benzoil dengan simbol Bz.
Setelah benzoil, radikal lain diidentifikasi - etil C 2 H 5, metil CH 3, dll. Sebuah sistem yang kompleks dibangun - teori radikal, yang menganggap senyawa organik sebagai oksida, hidrat, garam - sebagai senyawa anorganik. Teori ini, bagaimanapun, bertentangan dengan banyak fakta dan oleh karena itu ditinggalkan seiring berjalannya waktu, namun konsep radikal tetap sangat berguna dalam kimia. Sampai saat ini, para ahli kimia banyak menyebut radikal yang sering muncul sesuai dengan usulan Berzelius, misalnya metil (Me), etil (Et), propil (Pr), butil (Bu), amil (Am), asetil (Ac), alkil ( Alk ), aril (Ar), siklopentadienil (Cp), fenil (Ph), tolylsulfonyl (Tosil, Ts), menggosok-butyloxycarbonyl (Boc) dan banyak lainnya. Hal ini membantu menghemat ruang saat menulis (misalnya, Ac 2 O sebagai ganti (CH 3 CO) 2 O untuk asetat anhidrida atau Ph 3 N sebagai ganti (C 6 H 5) 3 N untuk trifenilamin). Konsep radikal terutama digunakan dalam kimia organik; dari radikal anorganik yang paling terkenal adalah amonium NH 4, sianogen CN, bismutil BiO, uranil UO 2 dan beberapa lainnya.
Pada tahun 1840, Berzelius secara nubuat berkata: “Suatu hari nanti, kebetulan akan membantu memulihkan dan mengisolasi banyak radikal yang kompleks.” Sejumlah ahli kimia, termasuk Eduard Frankland dan Hermann Kolbe, mencoba mengisolasi beberapa radikal organik dalam keadaan bebas - metil, etil, amil. Namun, upaya tersebut gagal. Oleh karena itu, hanya sedikit orang yang percaya bahwa kaum radikal benar-benar bisa “bebas”, yaitu. ada dengan sendirinya, dan bukan sebagai bagian dari molekul. Tradisi ini dilanggar oleh ahli kimia muda Amerika, Moses Gomberg, pendiri kimia radikal bebas, dan penemuannya, yang sepenuhnya sesuai dengan prediksi Berzelius, sebenarnya terjadi secara tidak sengaja.
Gomberg lahir pada tahun 1866 di kota Elisavetgrad di Ukraina (sekarang Kirovograd), setelah pindah ke AS ia lulus dari Universitas Michigan, kemudian belajar di Jerman selama dua tahun. Kembali ke Universitas Michigan, di mana ia menjadi profesor beberapa tahun kemudian, Gomberg adalah orang pertama yang memperoleh tetrafenilmetana, turunan metana di mana semua atom hidrogen digantikan oleh cincin benzena. Kemudian ia mencoba mensintesis turunan etana serupa, heksafeniletana (C 6 H 5) 3 C–C (C 6 H 5) 3, di mana keenam atom hidrogen digantikan oleh gugus fenil. Untuk tujuan ini, Gomberg mengolah trifenilklorometana C(C 6 H 5) 3 Cl dengan seng, tembaga, merkuri atau perak. Dia tahu betul bahwa dalam reaksi seperti itu, mirip dengan reaksi Wurtz, atom logam merobek atom klor dari molekul hidrokarbon terklorinasi, dan fragmen yang tersisa (radikal) segera bergabung kembali - bergabung satu sama lain. Misalnya, dalam kasus klorobutana, oktana diperoleh: 2C 4 H 9 Cl + 2Na ® C 8 H 18 + 2NaCl. Masuk akal untuk berasumsi bahwa trifenilklorometana akan menghasilkan heksafeniletana. Dan kemudian sebuah kejutan menantinya.
Gomberg melakukan reaksi, mengisolasi produk dan menganalisisnya. Yang mengejutkan, selain karbon dan hidrogen, ia juga mengandung oksigen. Sumber oksigen sudah jelas - udara, tetapi sama sekali tidak jelas bagaimana oksigen ikut serta dalam reaksi tersebut. Gomberg mengulangi percobaannya, dengan hati-hati melindungi campuran reaksi dari udara. Hasilnya sungguh menakjubkan. Pertama, larutannya berwarna kuning, tetapi di udara cepat berubah warna. Biasanya munculnya warna menunjukkan adanya perubahan struktur senyawa yang dihasilkan. Kedua, produk yang diisolasi dalam atmosfer inert ternyata memiliki komposisi yang sama dengan heksafeniletana, tetapi sifat-sifatnya sangat berbeda: bahkan dalam larutan dingin, ia dengan cepat bereaksi dengan oksigen, brom, dan yodium. Hexaphenylethane tidak bisa masuk ke dalam reaksi seperti itu.
Gomberg membuat asumsi yang berani: setelah perak mengabstraksi atom klor dari trifenilklorometana, radikal bebas terbentuk - trifenilmetil (C 6 H 5) 3 C·. Elektron yang tidak berpasangan membuatnya sangat aktif terhadap halogen dan oksigen. Reaksi dengan yodium menghasilkan trifeniliodometana: 2(C 6 H 5) 3 C + I 2 ® 2(C 6 H 5) 3 CI, dan dengan oksigen, trifenilmetil peroksida terbentuk: 2(C 6 H 5) 3 C + O 2 ® (C 6 H 5) 3 C–O–O–C (C 6 H 5) 3. Dengan tidak adanya reagen yang sesuai (dalam atmosfer inert), radikal-radikal ini dapat bereaksi satu sama lain - kembaran membentuk molekul dimer heksafeniletana (C 6 H 5) 3 C–C (C 6 H 5) 3. Gomberg menyatakan bahwa reaksi ini bersifat reversibel: sebagian molekul heksafeniletana terurai menjadi radikal trifenilmetil. Hal ini juga ditunjukkan dengan pengukuran massa molekul senyawa ( cm. DEFINISI BERAT MOLEKULER), yang ternyata lebih besar dari trifenilmetana, tetapi lebih kecil dari dimernya - heksafeniletana. Selanjutnya, ditemukan bahwa dalam larutan benzena pada suhu kamar dan konsentrasi dimer 0,1 mol/l, dimer hanya terdisosiasi sebesar 2–3%. Tetapi jika radikal dihilangkan dari reaksi (misalnya dengan bereaksi dengan oksigen), maka kesetimbangan segera bergeser ke arah disosiasi dimer hingga hilang sepenuhnya. Derajat disosiasi meningkat secara signifikan ketika substituen dimasukkan ke dalam cincin benzena. Jadi, dalam kasus tiga gugus nitro pada posisi para, disosiasinya adalah 100%, dan radikal bahkan dapat diperoleh dalam keadaan kristal.
Pada tahun 1900, Gomberg, berdasarkan hasil penelitiannya, menerbitkan sebuah artikel di Journal of American Chemical Society dengan judul yang tidak biasa pada saat itu. Trifenilmetil, kasus karbon trivalen. Yang lebih luar biasa lagi adalah akhir dari artikel ini: bahkan berakhir di dalam buku Rekor dunia dalam bidang kimia. Tanpa basa-basi, penulisnya menulis: “Pekerjaan ini akan dilanjutkan, dan saya ingin menyimpan penelitian ini.”
Kisah penemuan Gomberg memiliki kelanjutan yang menarik. Hasil yang diperolehnya dan penafsirannya cukup meyakinkan; trifenilmetil bahkan mendapat nama radikal Gomberg. Tidak ada yang meragukan bahwa heksafeniletana terbentuk sebagai hasil dimerisasi radikal trifenilmetil. Hal ini tampaknya dikonfirmasi secara eksperimental pada tahun 1909 oleh ahli kimia Jerman terkenal pemenang Hadiah Nobel Heinrich Wieland, dan skema terkait dimasukkan dalam buku teks (misalnya, dapat ditemukan dalam kursus terkenal tentang Permulaan Kimia Organik oleh A.N. dan N.A.Nesmeyanov). Namun, bertahun-tahun kemudian, pada tahun 1968, terbukti bahwa kedua radikal Homberg bergabung satu sama lain dengan cara yang sangat berbeda dari yang diperkirakan para ahli kimia selama lebih dari setengah abad. Ternyata salah satu radikal trifenilmetil “menggigit” yang lain dari sisi cincin fenil, jauh dari atom karbon “trivalen”; ini menghasilkan struktur yang tidak biasa di mana salah satu dari enam cincin benzena menjadi “non-benzena” (ahli kimia menyebut struktur ini quinoid). Senyawa inilah yang, jika tidak ada oksigen, berada dalam kesetimbangan dengan radikal trifenilmetil bebas.
Dan hal yang paling menarik dalam cerita ini adalah struktur dimer quinoid ditemukan pada awal abad ke-20. diusulkan oleh kimiawan Jerman Paul Jacobson. Rupanya dia percaya (dan ternyata benar) bahwa dua radikal trifenilmetil tidak bisa cocok seperti yang dipikirkan Gomberg: enam gugus fenil yang terletak di sekitar atom karbon pusat mengganggu hal ini. Penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa cincin benzena pada radikal trifenilmetil tidak terletak pada bidang yang sama, tetapi diputar pada sudut beberapa puluh derajat, membentuk semacam “baling-baling”. Jelas bahwa enam “bilah” dari dua “baling-baling” tersebut tidak memungkinkan pusatnya mendekati pembentukan molekul heksafeniletana. Oleh karena itu, reaksi berlangsung dengan cara yang berbeda, seperti yang dikemukakan Jacobson. Namun kemudian tidak ada yang memperhatikan formula aneh dari produk reaksi yang dia usulkan.
Setelah karya Gomberg, pertanyaan yang muncul secara alami: apakah trifenilmetil merupakan pengecualian, atau dapatkah “fragmen” molekul lain ada dalam keadaan bebas, misalnya metil CH 3 atau bahkan atom individu - hidrogen, oksigen, belerang, dan unsur lainnya. Fragmen seperti itu, di mana salah satu elektronnya tidak memiliki pasangan (elektron yang tidak berpasangan sering dilambangkan dengan titik), ahli kimia disebut radikal bebas - berbeda dengan molekul "biasa", yang jenuh valensi. Kehadiran elektron yang tidak berpasangan berarti bahwa radikal bebas biasanya memiliki aktivitas yang sangat tinggi sehingga sangat sulit dideteksi, apalagi diisolasi. Radikal bebas dapat bereaksi sangat cepat dengan berbagai zat (misalnya radikal Gomberg dengan oksigen), dan jika tidak ada reagen yang sesuai, radikal bebas dapat dengan mudah bergabung berpasangan - mereka bergabung kembali, dan elektron bebas berpasangan untuk membentuk ikatan kovalen baru.
Benar, ahli kimia telah lama mengetahui molekul yang sepenuhnya stabil dengan elektron tidak berpasangan, misalnya oksida nitrat(II) NO dan oksida nitrat(IV) NO2. Namun contoh seperti itu hanya sedikit. Stabilitas komparatif radikal Gomberg dijelaskan oleh fakta bahwa elektron yang tidak berpasangan seolah-olah “menyebar” ke dalam tiga cincin benzena, yang sangat mengurangi reaktivitas radikal bebas. Stabilitas radikal bebas juga difasilitasi oleh apa yang disebut hambatan sterik (disebut juga hambatan spasial), ketika atom tempat elektron yang tidak berpasangan “berada” “tertutup” (terlindung) dari reagen lain oleh substituen besar di dekatnya. Misalnya, radikal fenoksil C 6 H 5 O· sangat reaktif. Tetapi jika pada posisi orto, dua atom oksigen ditambahkan pada cincin aromatik menggosok-substituen butil C(CH 3) 3, dan posisi para reaktif “ditutupi” dengan gugus metil, maka dihasilkan 4-metil-2,6-di- menggosok Radikal -butilfenoksi akan sangat stabil bahkan dapat diperoleh dalam bentuk kristal.
Pada paruh kedua abad ke-20. Sejumlah besar radikal bebas stabil telah disintesis, termasuk radikal bebas yang memiliki elektron tidak berpasangan pada atom nitrogen (radikal nitroksida). Namun pada tahun 1932, editor jurnal yang sama tempat karya perintis Gomberg diterbitkan menerima sebuah artikel oleh S.F. Kölsch, yang menjelaskan sintesis radikal stabil lainnya - turunan fluorena (difenilmetana, di mana dua cincin benzena dihubungkan satu sama lain. lainnya pada posisi orto melalui ikatan kovalen). Yang tidak biasa adalah radikal ini tetap stabil bahkan dengan adanya oksigen. Semua radikal bebas yang dikenal pada saat itu bereaksi hampir seketika dengan oksigen. Akibat tanggapan negatif dari pengulas, artikel tersebut ditolak. Pada tahun 1955, Kölsch mengingat kegagalannya dan memutuskan untuk memeriksa kembali apakah zat yang disintesisnya beberapa tahun lalu benar-benar merupakan radikal bebas yang stabil. Sekarang ada metode langsung untuk ini, resonansi paramagnetik elektron (EPR), yang memungkinkan untuk mendeteksi elektron tidak berpasangan. Untungnya, tidak perlu mensintesis ulang - zat tersebut diawetkan di laboratorium. Dan hanya dalam beberapa menit, dengan menggunakan spektrometer EPR, Kölsch yakin bahwa zat tersebut memang merupakan radikal bebas, dan sangat stabil - lagipula, zat tersebut tidak berubah selama 23 tahun! Penulis tidak hanya menyimpan materinya, tetapi juga artikel yang ditolak. Tanpa berpikir dua kali, ia mengirimkannya dalam versi aslinya ke editor majalah yang sama, dan kali ini artikelnya terbit - terbit pada Agustus 1957.
Namun sebagian besar radikal bebas, misalnya atom hidrogen dan halogen, radikal alkil, terlalu reaktif; oleh karena itu, dalam kondisi normal, mereka “hidup” hanya sepersekian detik, menjadi partikel perantara aktif dalam beberapa reaksi. Timbul pertanyaan apakah dalam kasus ini mungkin untuk mempelajari partikel aktif tersebut, atau setidaknya membuktikan keberadaannya dan mengukur masa hidupnya. Jawaban positif atas pertanyaan ini diberikan pada tahun 1929 oleh ahli kimia Jerman Friedrich Adolf Paneth sebagai hasil eksperimen yang sangat sederhana dan indah yang ia lakukan dengan muridnya Wilhelm Hofeditz.
Gas nitrogen di bawah tekanan rendah dilewatkan melalui labu, di bagian bawahnya terdapat timbal tetrametil (CH 3) 4 Pb - cairan berat dan sangat beracun. Nitrogen dijenuhkan dengan uap cairan ini dan dilewatkan dengan kecepatan tinggi (dari 12 hingga 16 m/s) melalui tabung sempit panjang yang terbuat dari kaca kuarsa tahan panas; masing-masing bagian tabung ini dapat dipanaskan hingga suhu penguraian timbal tetrametil - sekitar 450 o C. Selanjutnya, nitrogen membawa produk penguraian ke dalam perangkap, didinginkan hingga suhu yang sangat rendah.
Ketika sebagian kecil tabung dipanaskan selama 1–2 menit, lapisan logam mengkilap—cermin timah—terbentuk di permukaan bagian dalam kaca. Alasannya jelas: timbal tetrametil terurai, timbal yang tidak mudah menguap mengendap di kaca, dan produk yang mudah menguap terbawa oleh aliran nitrogen ke dalam perangkap tempat etana mengembun. Etana tidak diragukan lagi dibentuk oleh rekombinasi radikal metil. Tetapi apakah radikal-radikal ini bebas setidaknya untuk waktu yang singkat, atau apakah mereka langsung bergabung satu sama lain selama penguraian molekul tetrametil timbal?
Untuk menjawab pertanyaan ini, percobaan kedua dilakukan. Pembakar dipindahkan lebih dekat ke awal tabung, terus memanaskan cermin timah sedikit. Segera, saat pembakar dipindahkan, cermin timah baru terbentuk, yang dapat diprediksi. Tetapi pada saat yang sama, timbal mulai menghilang, dan timbal tetrametil muncul dalam perangkap. Waktu yang diperlukan cermin untuk menghilang berbanding lurus dengan jumlah timbal yang dikandungnya dan berbanding terbalik dengan laju pembentukan cermin baru. Hasil serupa diperoleh dengan cermin yang terbuat dari bismut, seng dan antimon, dan trimetilbismut (CH 3) 3 Bi, dimetilseng (CH 3) 2 Zn atau trimetilantimon (CH 3) 3 Sb masing-masing digunakan untuk memperolehnya. Dalam hal ini, misalnya, cermin bismut menghilang ketika cermin timah baru diperoleh - dan sebaliknya. Jika cermin baru diterima terlalu jauh dari cermin lama, maka cermin lama tetap tidak tersentuh; namun, hal ini dapat dihilangkan dengan meningkatkan laju aliran gas melalui tabung.
Eksperimen yang luar biasa ini dengan jelas menunjukkan bahwa penguraian timbal tetrametil sebenarnya menghasilkan radikal metil bebas: (CH 3) 4 Pb ® 4 CH 3 + Pb; dalam aliran nitrogen inert mereka dapat “hidup” untuk beberapa waktu, dan menghilang karena rekombinasi, berubah menjadi etana: 2 CH 3 ® C 2 H 6, atau dengan bereaksi dengan cermin logam: 4 CH 3 + Pb ® ( CH 3) 4 Pb; 2 CH 3 + Zn ® (CH 3) 2 Zn, dst. Mengetahui kecepatan aliran gas dan waktu hilangnya cermin pada jarak yang berbeda antara dua titik pemanasan, adalah mungkin untuk memperkirakan umur metil radikal dalam keadaan bebas; Menurut penulis, konsentrasi metil radikal dalam aliran gas inert pada tekanan 2 mm Hg. Seni. (270 Pa) berkurang setengahnya dalam waktu sekitar 0,006 detik.
Setelah membuktikan keberadaan radikal bebas, berbagai reaksi yang melibatkan radikal bebas dipelajari, dan diperoleh data tentang strukturnya. Yang terakhir ini menjadi mungkin berkat apa yang disebut metode isolasi matriks. Menurut metode ini, radikal bebas yang dihasilkan dalam fase gas (misalnya, di bawah pengaruh pelepasan atau suhu yang sangat tinggi) dengan cepat dikirim ke area bersuhu sangat rendah. Di sana radikal-radikal tersebut “dibekukan”, dan mereka dipisahkan satu sama lain oleh molekul-molekul inert – matriks. Dalam metode lain, radikal diperoleh langsung dalam zat yang didinginkan dengan nitrogen cair atau helium cair; Di sana mereka dapat terbentuk di bawah pengaruh radiasi ultraviolet atau gamma. Selama suhu dijaga tetap rendah, sifat-sifat radikal dapat dipelajari dengan berbagai metode spektroskopi.
Dalam beberapa tahun terakhir, metode orisinal lain untuk mempelajari radikal bebas aktif telah dikembangkan, yang melibatkan imobilisasinya. Untuk melakukan hal ini, radikal dalam atmosfer inert atau dalam ruang hampa secara kimia “dijahit” ke permukaan inert yang sesuai, misalnya, pada bubuk gel silika. Akibatnya, struktur tipe –Si–O–CH 2 –·CH 2 terbentuk, di mana pusat radikal dengan elektron yang tidak berpasangan secara fisik tidak dapat menunjukkan aktivitasnya yang tinggi: hal ini dicegah oleh “kaki” yang dengannya itu melekat erat pada permukaan. Akibatnya, menjadi mungkin untuk mempelajari sifat fisik radikal tersebut dan reaksinya dengan berbagai reagen dalam fase gas pada suhu kamar.
Ilya Leenson
Diketahui bahwa dalam molekul organik (termasuk yang menyusun tubuh kita) elektron pada kulit elektron terluar tersusun berpasangan: satu pasangan di setiap orbital ( beras. 1). Radikal bebas berbeda dari molekul biasa karena mereka memiliki elektron tidak berpasangan (tunggal) pada kulit elektron terluarnya ( beras. 2 Dan 3 ).
Elektron yang tidak berpasangan pada radikal biasanya dilambangkan dengan titik. Misalnya, radikal hidroksil diberi nama HOO·, radikal hidrogen peroksida diberi nama HOO·, radikal superoksida diberi nama ·OO - atau O 2 · -. Di bawah ini adalah rumus dari tiga radikal etil alkohol:
CH3CH2O·; CH3CHOH; CH 3 CH 2 O
Radikal bebas adalah partikel – atom atau molekul – yang memiliki pada kulit terluar satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan.
Hal ini menjadikan radikal aktif secara kimia, karena radikal berusaha mendapatkan kembali elektron yang hilang dengan mengambilnya dari molekul di sekitarnya, atau membuang elektron “ekstra” dengan memberikannya ke molekul lain.
Molekul oksigen (dioksigen), yang mengandung sebanyak dua elektron tidak berpasangan pada kulit terluarnya, berada pada posisi khusus. Jadi, dioksigen bersifat diradikal dan, seperti radikal lainnya, sangat reaktif.
Penting untuk ditekankan bahwa elektron yang tidak berpasangan harus berada di kulit terluar atom atau molekul. Konsep radikal bebas tidak mencakup ion logam dengan valensi variabel, yang elektronnya tidak berpasangan terletak di kulit bagian dalam. Karena radikal dan ion logam seperti besi, tembaga atau mangan (serta kompleks logam-logam ini) menghasilkan sinyal resonansi paramagnetik elektron (EPR), partikel-partikel ini bersama-sama sering disebut pusat paramagnetik.
Dengan demikian, pembentukan radikal dari molekul stabil disebabkan oleh munculnya elektron baru dalam orbital valensi bebas atau, sebaliknya, oleh pelepasan satu elektron dari suatu pasangan elektron. Proses ini biasanya terjadi sebagai akibat dari reaksi oksidasi atau reduksi satu elektron. Reaksi seperti itu biasanya melibatkan, bersama dengan molekul asal radikular, ion logam dengan valensi variabel, yang berfungsi sebagai donor atau akseptor satu elektron (dan bukan dua elektron sekaligus, seperti yang terjadi dalam reaksi antara dua molekul organik atau antara molekul organik dan oksigen). Contoh khas dari reaksi pembentukan radikal adalah reaksi Fenton: interaksi hidrogen peroksida dengan ion besi divalen:
Fe 2+ + H 2 O 2 Fe 3+ + OH – + OH (radikal hidroksil)
Pada suhu tinggi atau di bawah pengaruh radiasi ultraviolet, radikal juga dapat terbentuk akibat putusnya ikatan kimia (pembelahan homolitik). Dalam kondisi normal, reaksi seperti itu praktis tidak terjadi pada sel hidup normal.
Nomenklatur radikal
Baru-baru ini, Komisi Tata Nama Kimia Anorganik merumuskan aturan dasar tata nama radikal (lihat (Koppenol, 1990 #7)) ( meja 1). Mari kita lihat beberapa rekomendasi ini. Pertama-tama, tidak perlu menulis “bebas” sebelum kata radikal. Sifat radikal partikel yang dimaksud ditunjukkan dengan akhiran “il”. Dengan demikian, radikal RO· dan HO· masing-masing diberi nama "alkoksil" dan "hidroksil".
Rekomendasi untuk tidak menyalahgunakan turunan “peroksida” dan “hidroperoksida” dapat dianggap sebagai hal yang sangat baru. Sekelompok dua atom oksigen yang terikat bersama disebut "dioksida". Oleh karena itu, dianjurkan untuk menyebut radikal ROO· "alkyldioxyl" (Koppenol, 1990 #7). Nama alternatif “alkylperoxyl” juga dapat dipertahankan, namun ini lebih buruk (Koppenol, 1990 #7). Oksigen molekuler disebut "dioksigen" dan ozon disebut "trioksigen".
Nama dengan akhiran "il" sangat cocok, tetapi tidak menunjukkan apa pun tentang muatan partikel tersebut. Oleh karena itu, jika diperlukan, disarankan untuk menggunakan nama sistematis radikal, di mana setelah nama golongan, muatannya diberi tanda kurung. Misalnya, radikal O 2 · – diberi nama “dioksida (l–)”. Dalam karya ini kita akan menggunakan nama pendek "dioksida".
Saat menulis rumus radikal dalam superskrip, pertama-tama ditempatkan sebuah titik yang menunjukkan adanya elektron tidak berpasangan dalam atom tertentu, dan kemudian tanda muatan ion. Misalnya "O 2 – ". Dalam rumus struktur, suatu titik harus terletak tepat pada atom tempat elektron tidak berpasangan berada. Misalnya, untuk menekankan bahwa dioksigen memiliki dua elektron tidak berpasangan, rumusnya dapat ditulis sebagai berikut: “O 2”. Dalam Tabel 1 daftar nama radikal yang direkomendasikan disediakan; dalam tanda kurung siku adalah judul-judul yang terutama akan digunakan dalam buku ini.
Alkana (metana dan homolognya) memiliki rumus umum C N jam 2 N+2. Empat hidrokarbon pertama disebut metana, etana, propana, butana. Nama-nama anggota tertinggi seri ini terdiri dari akar kata - angka Yunani dan akhiran -an. Nama-nama alkana menjadi dasar tata nama IUPAC.Aturan tata nama sistematis:
- Aturan rantai utama.
Sirkuit utama dipilih berdasarkan kriteria berikut:
- Jumlah maksimum substituen fungsional.
- Jumlah maksimum beberapa koneksi.
- Panjang maksimum.
- Jumlah maksimum gugus hidrokarbon samping.
- Aturan bilangan terkecil (locants).
Sirkuit utama diberi nomor dari satu ujung ke ujung lainnya dengan angka Arab. Setiap substituen diberi nomor atom karbon rantai utama yang melekat padanya. Urutan penomoran dipilih sedemikian rupa sehingga jumlah jumlah substituen (locants) adalah yang terkecil. Aturan ini juga berlaku ketika memberi nomor pada senyawa monosiklik.
- Aturan radikal.
Semua gugus samping hidrokarbon dianggap sebagai radikal monovalen (berhubungan tunggal). Jika radikal samping itu sendiri mengandung rantai samping, maka menurut aturan di atas dipilih rantai utama tambahan yang diberi nomor mulai dari atom karbon yang menempel pada rantai utama.
- Aturan urutan abjad.
Nama senyawa diawali dengan daftar substituen, yang mencantumkan namanya berdasarkan abjad. Nama setiap substituen diawali dengan nomornya pada rantai utama. Kehadiran beberapa substituen ditunjukkan dengan awalan pembilang: di-, tri-, tetra-, dll. Setelah itu, hidrokarbon yang sesuai dengan rantai utama diberi nama.
Di meja Tabel 12.1 menunjukkan nama lima hidrokarbon pertama, radikalnya, kemungkinan isomernya, dan rumus terkaitnya. Nama radikal diakhiri dengan akhiran -yl.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tabel 12.1. Alkana dari deret asiklope C N jam 2 N +2 . |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Contoh. Sebutkan semua isomer heksana.
Contoh. Beri nama alkana dengan struktur berikut
Dalam contoh ini, dari dua rantai dua belas atom, dipilih rantai yang jumlah bilangannya paling kecil (aturan 2).
Menggunakan nama radikal bercabang yang diberikan dalam tabel. 12.2,
|
||||||||||||||||||||
Tabel 12.2. Nama-nama radikal bercabang. |
Nama alkana ini agak disederhanakan:
10-tert-butil-2,2-(dimetil)-7-propil-4-isopropil-3-etil-dodekana.
Ketika rantai hidrokarbon menutup menjadi suatu siklus dengan hilangnya dua atom hidrogen, monosikloalkana terbentuk dengan rumus umum C N jam 2 N. Siklisasi dimulai dengan C 3, nama dibentuk dari C N dengan awalan siklo:
Alkana polisiklik. Nama mereka dibentuk oleh awalan bicyclo-, tricyclo-, dll. Senyawa bisiklik dan trisiklik masing-masing mengandung dua dan tiga cincin dalam molekul untuk menggambarkan strukturnya, jumlah atom karbon di setiap rantai yang menghubungkan atom simpul; ditunjukkan dalam urutan menurun dalam tanda kurung siku ; di bawah rumusnya adalah nama atom:
Hidrokarbon trisiklik ini biasa disebut adamantane (dari bahasa Ceko adamant, intan) karena merupakan gabungan tiga cincin sikloheksana yang menyatu dalam bentuk yang menghasilkan susunan atom karbon dalam kisi kristal yang merupakan ciri khas intan.
Hidrokarbon siklik dengan satu atom karbon yang sama disebut spirana, misalnya spiro-5,5-undecane:
Molekul siklik planar tidak stabil, sehingga berbagai isomer konformasi terbentuk. Berbeda dengan isomer konfigurasi (susunan spasial atom dalam suatu molekul tanpa memperhitungkan orientasi), isomer konformasi berbeda satu sama lain hanya dengan rotasi atom atau radikal di sekitar ikatan formal sederhana sambil mempertahankan konfigurasi molekul. Energi pembentukan konformer stabil disebut konformasi.
Konformer berada dalam keseimbangan dinamis dan bertransformasi satu sama lain melalui bentuk yang tidak stabil. Ketidakstabilan siklus planar disebabkan oleh deformasi sudut ikatan yang signifikan. Dengan tetap mempertahankan sudut ikatan tetrahedral untuk sikloheksana C 6H 12, dua konformasi stabil dimungkinkan: berbentuk kursi (a) dan berbentuk bak mandi (b):
|
Dengan berkembangnya ilmu kimia dan munculnya sejumlah besar senyawa kimia baru, kebutuhan akan pengembangan dan penerapan sistem penamaan yang dapat dipahami oleh para ilmuwan di seluruh dunia semakin meningkat, yaitu. . Di bawah ini kami memberikan gambaran tentang tata nama utama senyawa organik. Nomenklatur sepeleSenyawa baru dikaitkan dengan asal mula perkembangan kimia organik remeh nama, yaitu nama-nama yang berkembang secara historis dan sering dikaitkan dengan cara memperolehnya, penampilan bahkan rasa, dll. Tata nama senyawa organik ini disebut sepele. Tabel di bawah ini menunjukkan beberapa senyawa yang masih mempertahankan namanya hingga saat ini.
|
Nomenklatur rasional
1. Pilih sirkuit utama, yang tentu saja mencakup kelompok senior– JUMLAH.
