2.2　烷烴的命名

人們對(duì)有機(jī)化合物的認(rèn)識(shí)是隨著有機(jī)化學(xué)的發(fā)展而逐步擴(kuò)大和深入的。最初，人們對(duì)少量有機(jī)化合物只有一些表面的認(rèn)識(shí)，這時(shí)，有機(jī)化合物是根據(jù)它們的來源或性質(zhì)命名的。例如，甲烷最初是由池沼里動(dòng)植物腐爛產(chǎn)生的氣體中得到的，因此稱為沼氣。乙醇稱為酒精，甲酸稱為蟻酸都是類似的情況，這種命名稱為俗名。隨著已知的化合物逐漸增多，人們對(duì)它們的認(rèn)識(shí)也由性質(zhì)發(fā)展到構(gòu)造，對(duì)于某些復(fù)雜的有機(jī)化合物的名稱仍然使用俗名，這時(shí)也產(chǎn)生了根據(jù)構(gòu)造來命名的方法，這一命名方法要科學(xué)得多。數(shù)目眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)化合物，若沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、完整的、嚴(yán)格的命名方法來區(qū)分或指定，將會(huì)給學(xué)習(xí)和研究帶來混亂。因此，認(rèn)真學(xué)習(xí)并掌握一類化合物的命名方法是學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)一個(gè)最重要的基本功。

2.2.1　烷基的概念

（1）碳、氫原子種類

在烷烴分子中，根據(jù)碳原子上所連接的碳原子數(shù)目，可將碳原子分為4類。只與一個(gè)碳原子相連的碳原子稱為伯碳原子（primary carbon），又稱為一級(jí)碳原子（以1°表示）；與兩個(gè)碳原子相連的碳原子稱為仲碳原子（secondary carbon），也稱為二級(jí)碳原子（以2°表示）；與三個(gè)碳原子相連的碳原子稱為叔碳原子（tertiary carbon），也稱為三級(jí)碳原子（以3°表示）；與四個(gè)碳原子相連的碳原子稱為季碳原子（quarternary carbon），也稱為四級(jí)碳原子（以4°表示）。與伯（1°）、仲（2°）、叔（3°）碳原子相連的氫原子分別稱為伯（1°）、仲（2°）、叔（3°）氫原子。例如：

（2）烷基

烷烴分子中去掉一個(gè)氫原子后剩下的基團(tuán)稱為烷基，其通式為CnH2 n+1，通常用R—表示。烷基的名稱由相應(yīng)的烷烴而來。甲烷和乙烷分子中只有一種氫，相應(yīng)的烷基只有一種，即甲基（CH3—）和乙基（CH3CH2—），但從丙烷開始，相應(yīng)的烷基就不止一種，表2-2為一些常見烷基的中、英文名稱。表中正某基和仲某基是指直鏈烷基的游離價(jià)在伯碳和仲碳原子上的烷基。新某基和異某基表示碳鏈末端有（CH3）3C—和（CH3）2CH—，且游離價(jià)在伯碳原子上的烷基。叔某基表示除去叔碳上的氫留下來的烷基。

此外，結(jié)構(gòu)式中常用英文小寫字母“n”、“i”、“t”置于某基團(tuán)的左上方或右上方，表示該基團(tuán)是正、異或叔取代基。例如，正丁基、異丁基和叔丁基可分別表示為nC4H9—、iC4H9—和tC4H9—或—，—和—，也可以加短線置于前方，如n-C4H9、i-C4H9和t-C4H9；后一種表示方法更常用。命名正構(gòu)烷基時(shí)，“n”常略去不寫。其中iso-butyl異丁基IUPAC—2013不建議繼續(xù)使用此類俗名。

2.2.2　烷烴的命名

用“烷”字表示化合物屬于烷烴同系列，用甲、乙、丙等字表示分子中所含碳原子的數(shù)目，這樣就得到甲烷、乙烷、丙烷等名稱。含四個(gè)碳原子的烷烴有兩種異構(gòu)體，有必要在名稱上表現(xiàn)出它們的差別，把含直鏈的異構(gòu)體叫做正丁烷（正字通常可以省去），含支鏈的異構(gòu)體叫做異丁烷。戊烷有三種異構(gòu)體，前兩種叫做正戊烷和異戊烷，第三種C（CH3）4只好叫做新戊烷。

這種命名法，現(xiàn)在常稱為習(xí)慣命名法。習(xí)慣名稱不能很好地反映出分子的結(jié)構(gòu)，而且對(duì)于碳原子數(shù)較多，因而異構(gòu)體也較多的烷烴來說，習(xí)慣命名法很難適用。因此，又有人提出用衍生命名法命名，即將所有烷烴看作是甲烷的烷基衍生物來命名。在命名時(shí)，選擇連有烷基最多的碳原子作為甲烷碳原子，而把與此碳原子相連的基團(tuán)作為甲烷氫原子的取代基。例如異丁烷可叫做三甲基甲烷，異戊烷和新戊烷可以分別叫做二甲基乙基甲烷和四甲基甲烷。

這種甲烷衍生物命名法，對(duì)于更復(fù)雜的烷烴，仍不適用。碳原子數(shù)目增多，異構(gòu)體數(shù)目迅速增加，構(gòu)造也更復(fù)雜，就有必要發(fā)展系統(tǒng)性更強(qiáng)、應(yīng)用范圍更廣的命名法。

為了解決有機(jī)化合物命名的困難，求得名詞的統(tǒng)一，1892年一些化學(xué)家在瑞士日內(nèi)瓦舉行國(guó)際會(huì)議，首次擬定了一種系統(tǒng)的有機(jī)化合物命名法，以后又經(jīng)過國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)的多次修訂，其原則已為各國(guó)所普遍采納。我國(guó)的《有機(jī)化學(xué)命名原則》是由中國(guó)化學(xué)會(huì)有機(jī)化學(xué)名詞小組根據(jù)IUPAC公布的《有機(jī)化學(xué)命名法》，再結(jié)合漢字的語(yǔ)言特點(diǎn)進(jìn)行命名的。2017年中國(guó)化學(xué)會(huì)有機(jī)化合物命名審定委員會(huì)出版了《有機(jī)化合物命名原則》參考了IUPAC1993年建議的命名指南，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了修訂。

烷烴的系統(tǒng)命名法如下。

（1）直鏈烷烴

按碳原子數(shù)命名，碳原子數(shù)在十以內(nèi)時(shí)，依次用天干（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸）來代表碳原子數(shù)，十一個(gè)碳原子及以上用相應(yīng)的中文數(shù)字加“（碳）烷”字命名。碳字通常省略，但對(duì)十一個(gè)碳及以上的不飽和烴則“碳”字不能省略。例如：

（2）支鏈烷烴

支鏈烷烴的名稱從直鏈烷烴導(dǎo)出。

①選主鏈——選擇分子中連續(xù)的最長(zhǎng)碳鏈為主鏈，寫出相當(dāng)于主鏈的直鏈烷烴的名稱，將其作為母體，稱為某烷。若最長(zhǎng)的碳鏈不止一條時(shí)，則選擇帶有最多取代基的一條為主鏈。選主鏈要注意，不能只把書面上的直鏈看作主鏈，凡連續(xù)相連的碳原子都應(yīng)包括在一條碳鏈之內(nèi)。

上例中最長(zhǎng)的六個(gè)碳原子的碳鏈有兩條，應(yīng)按（Ⅰ）式即取其中支鏈較多的為主鏈，該化合物的母體名稱為己烷。

②編號(hào)——從最接近取代基的一段開始，將主鏈碳原子用阿拉伯?dāng)?shù)字1，2，3，…編號(hào)。當(dāng)主鏈編號(hào)有幾種可能時(shí)，則順次逐項(xiàng)比較各系列的不同位次，最先遇到的位次最小者叫做“最低系列”，也是應(yīng)選取的一種編號(hào)。例如：

③命名支鏈——把較短的碳鏈作為支鏈，看作取代基，將其位次（用阿拉伯?dāng)?shù)字表示）和名稱寫在母體名稱的前面（阿拉伯?dāng)?shù)字與漢字之間加一短線“-”）；若有相同取代基時(shí)，要合并在一起，用漢字表示其數(shù)目，加字首二（di）、三（tri）、四（tetra），在表示取代基位置的阿拉伯?dāng)?shù)字之間應(yīng)加逗號(hào)；若有幾個(gè)不同的取代基，與英文命名法一致，根據(jù)取代基名稱的首字母A，B，C，…為次序。例如：

系統(tǒng)命名法的優(yōu)點(diǎn)是其確切性，無論分子用何構(gòu)造式表示，其命名是一樣的。從化合物的名稱也可無誤地寫出構(gòu)造式。但對(duì)于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的化合物，也有名稱太長(zhǎng)、命名過于煩瑣的缺點(diǎn)，故有些有機(jī)化合物仍常用習(xí)慣用名或俗名，如2，2，4-三甲基戊烷就常稱為異辛烷。