Substituent

Substituent je jeden atóm (alebo skupina atómov), ktorý nahrádza vodíkový atóm v uhľovodíkovom reťazci. V organickej chémii a biochémii sa názvy "substituent", "funkčná skupina" a "bočný reťazec" používajú s viac-menej identickým významom ako vedľajšie reťazce hlavného uhľovodíka, ale v chémii polymérov medzi nimi existujú isté rozdiely. V polyméroch smeruje vedľajší reťazec mimo hlavnej kostry polyméru. V proteínoch sú bočné reťazce naviazané na alfa uhlíkové atómy aminokyselinovej kostry.
Pri pomenovávaní organických zlúčenín sa používa koncovka -"yl", ak má skupina jednoduchú väzbu a nahrádza jeden vodík. Koncovky -"ylidén" a -"ylidín" sa používajú pre obdobné prípady s dvojitou a trojitou väzbou. Popritom sa v názvosloví používajú čísla na označenie konkrétneho uhlíka v uhľovodíku, na ktorom je substituent naviazaný, ak je táto informácia nutná pre rozlíšenie izomérov. 
Polárny efekt, ktorý substituent spôsobuje, je kombináciou indukčného a mezomérneho efektu. Substituenty zároveň spôsobujú stérické efekty kvôli objemu, ktorý zaberajú.
Produkty chemických reakcií sa často označujú ako "najviac substituovaný" alebo "najmenej substituovaný". V tomto prípade sa na porovnanie používa metán. Čím viac atómov vodíka sa nahradí za nejaký substituent, tým viac sa považuje molekula za substituovanú. Napríklad:
Názvoslovie.
V organickej chémii sa na tvorbu radikálov používa prípona -"yl". Radikály sú buď samostatné (ako voľné radikály), alebo súčasťou nejakej molekuly (ako skupina). Tento názov pochádza zo starého názvu pre metanol, „metylén“ (zo starej gréčtiny: μέθυ "méthu", „víno“ a ὕλη "húlē", „drevo“, „les“), čo sa neskôr skrátilo na „metyl“. Niekoľko úprav chemického názvoslovia túto koncovku nakoniec zovšeobecnilo i na ostatné organické substituenty.
Pomocou konkrétnych prípon sa určuje, koľko vodíkových atómov nahradil daný substituent v pôvodnom uhľovodíku (alebo inom substituente). Podľa odporúčania IUPAC z roku 1993 platí, že:
Koncovka -"ylidín" sa vyskytuje málokedy a zjavne je variantom písania koncovky -"ylidén", v postupoch IUPAC sa nespomína.
Pre viac väzieb toho istého druhu, ktorými sa substituent viaže na nadradenú skupinu, sa používajú predpony "di"-, "tri"-, "tetra"- a tak ďalej: -"diyl" (dve jednoduché väzby), -"triyl" (tri jednoduché väzby), -"diylidén" (dve dvojité väzby). Pre viac väzieb rôznych druhov sa tieto koncovky kombinujú: -"ylylidén" (jedna jednoduchá a jedna dvojitá väzba), -"ylylidín" (jedna jednoduchá a jedna trojitá väzba), -"diylylidén" (dve jednoduché a jedna dvojitá väzba).
Pôvodná zlúčenina (uhľovodík) môže byť upravená dvoma spôsobmi:
Niektoré názvy, napríklad „vinyl“ (vo význame „polyvinyl“) reprezentujú len časť celého chemického názvu substituentu. Funkčné skupiny môžu mať i iné podoby (napr. amíny alebo nitrily).
Metánové substituenty.
Podľa pravidiel uvedených vyššie má uhlíkový atóm v molekule, ktorý je pokladaný za substituent, nasledujúce názvy podľa toho, koľko vodíkov je naňho naviazaných a akými väzbami sa viaže na zvyšok molekuly:
Štruktúra.
V štruktúrnom vzorci sa organické substituenty, napríklad metyl, etyl alebo aryl, často zapisujú ako "R" (alebo R1, R2 a tak ďalej). Toto označuje zástupný symbol, pričom "R" pochádza zo slova "radikál" a môže reprezentovať akúkoľvek časť vzorca, ktorú autor uzná za vhodnú. Poprvé tento symbol použil Charles Frédéric Gerhardt v roku 1844.
Elektronegatívne substituenty, napríklad halidy, sa často označujú symbolom "X". Tento symbol poprvé použil Stanislao Cannizzaro v roku 1858.
Štatistická distribúcia.
Jedna chemoinformatická štúdia identifikovala 849 574 unikátnych substituentov v celkom 3 043 941 molekulách. Tieto substituenty mali maximálne 12 nevodíkových atómov a obsahovali len uhlík, vodík, dusík, kyslík, síru, fosfor, selénium a halogenidy. Päťdesiat rôznych substituentov sa dá považovať za bežné, pretože sa nachádzali vo viac ako 1% skúmaných molekúl, a 438 substituentov sa nachádzalo v aspoň 0,1% skúmaných molekúl. 64% substituentov sa nachádzalo len v jedinej molekule. Medzi nabežnejších päť substituentov patria metylová, fenylová, chlórová, metoxy a hydroxylová skupina. Celkový počet organických substituentov sa odhaduje na asi 3,1 milióna, čo umožňuje až 6,7×1023 molekúl. Celkom sa dá získať nekonečno substituentov jednoduchým predĺžením dĺžky uhlíkového reťazca.