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  • 有機化學概論
  • 林曉輝 朱焰 姜洪麗主編
  • 4182字
  • 2020-05-07 14:36:02

2.5 有機化合物的系統命名法

2.5.1 鏈烷烴

2.5.1.1 直鏈烷烴

直鏈烷烴的系統命名法與普通命名法極為相似,不同點是一般省掉“正”,直接用“碳原子數+烷”來表示。表2-5列出了一些正烷烴的名稱。

表2-5 正烷烴的名稱

2.5.1.2 支鏈烷烴

普通有機化合物系統命名的基本格式為:

命名時,首先要確定主鏈。確定主鏈的原則是:首先考慮最長的碳鏈作主鏈。若有兩條或多條等長的最長鏈時,則根據側鏈的數目來確定主鏈,多的優先。若仍無法分出哪條鏈為主鏈,則依次考慮下面的原則:側鏈位次小的優先,各側鏈碳原子數多的優先,側分支少的優先。

主鏈確定后,要根據最低系列原則對主鏈進行編號。最低系列原則的內容是:使取代基的位次盡可能小,若有多個取代基,取代基位次之和要小,位次之和相同時,小取代基位次要小。取代基的位次寫在取代基的名稱前,用一短線與取代基的名稱相連。

最后,根據有機化合物名稱的基本格式(取代基在前,母體在后)寫出全名。當一個化合物中有兩種或兩種以上的取代基時,按次序規則確定次序,次序規則中小的基團放在前面,多個相同取代基要合并寫,必須分別標清位次。

下面是幾個實例:

選六碳鏈為主鏈。主鏈有兩種編號方向,第一行編號,取代基的位號為2、4、5,第二行編號,取代基的位號為2、3、5。根據最低系列原則,用第二行編號。該化合物的名稱為2,3,5-三甲基己烷。2,3,5分別為三個甲基的位次號,“三”是甲基的數目。

本化合物有兩個八碳的最長鏈,其中橫向長鏈有四個側鏈,彎曲的長鏈只有兩個側鏈,所以選橫向長鏈為主鏈。主鏈有兩種編號方向,第一行取代基的位號是4,5,6,7,第二行取代基的位號是2,3,4,5,根據最低系列原則,選第二行編號。該化合物的中文名稱是2,3,5-三甲基-4-丙基辛烷。

本化合物有兩個七碳的最長鏈,側鏈數均為三個,所以根據側鏈的位次來決定主鏈。橫向長鏈的側鏈位次為2,4,5,彎曲長鏈的側鏈位次為2,4,6,小的優先,所以選橫向長鏈為主鏈。本化合物的中文名稱為2,5-二甲基-4-異丁基庚烷或2,5-二甲基-4-(2-甲丙基)庚烷。括號中的“2”是取代烷基上的編號,復雜取代基本身需要編號時,要把與主鏈相連的第一個碳定位為1號位置,同時用括號表示出復雜取代基。

2.5.2 環烷烴

2.5.2.1 單環烷烴的命名

環上沒有取代基的環烷烴命名時只需在相應的烷烴前加“環”字。例如:

環上有取代基的單環烷烴命名分兩種情況。環上的取代基比較復雜時,應將鏈作為母體,將環作為取代基,按鏈烷烴的命名原則和命名方法來命名。例如:

當環上的取代基比較簡單時,通常將環作為母體來命名。例如:

環上有多個取代基時,要對母體環編號,編號仍遵守最低系列原則。例如:

2.5.2.2 橋環烷烴

橋環烷烴中共用的碳原子稱為橋頭碳,兩個橋頭碳之間可以是碳鏈,也可以是一個鍵,稱為橋。將橋環烷烴變為鏈狀化合物時,要斷裂碳鏈,斷裂幾次就屬于幾環,如需斷兩次的橋環烷烴稱為二環,斷三次的稱為三環等。

編號時要從一個橋頭碳開始,先編最長的橋,編回另外一個橋頭碳,再編次長橋,最后編小橋,如編號可以選擇,則使取代基的位號盡可能最小。命名時,先寫取代基,再寫某環,然后將橋頭碳之間的碳原子數(不包括橋頭碳)由多到少順序列在方括弧內(零不能省略),數字之間在右下角用圓點隔開,最后寫上包括橋頭碳在內的橋環烷烴碳原子總數的烷烴的名稱。

上式三環烴中,在2,6位中間無碳原子(2,6位碳稱為偏橋頭碳),因此用零表示,在零的右上角標明位號(表示偏橋位置),位號中間用逗號隔開。

2.5.2.3 螺環烷烴

螺環烷烴中共用的碳原子稱為螺原子。螺環的編號是從小環上的靠近螺原子的碳開始編號,由第一個環順序編到第二個環,命名時先寫詞頭“螺”,再在方括弧內按編號順序寫出除螺原子外的環碳原子數,數字之間用圓點隔開,最后寫出包括螺原子在內的碳原子數的烷烴名稱,如有取代基,則同橋環處理方式:

2.5.3 普通烯烴和炔烴

2.5.3.1 單烯烴和單炔烴

單烯烴的系統命名可按下列步驟進行:

① 先找出含雙鍵的最長碳鏈,把它作為主鏈,并按主鏈中所含碳原子數把該化合物命名為某烯。十個碳以上用漢字數字,再加上“碳”字,如十二碳烯。

② 從主鏈靠近雙鍵的一端開始,依次將主鏈的碳原子編號,使雙鍵的碳原子編號較小。雙鍵在鏈中央時,讓取代基的位號盡可能小。

③ 把雙鍵碳原子的最小編號寫在烯的名稱的前面。取代基所在碳原子的編號寫在取代基之前,取代基也寫在某烯之前。

單炔烴的系統命名方法與單烯烴相同。

2.5.3.2 多烯烴和多炔烴

取含雙鍵(或三鍵)最多的最長碳鏈作為主鏈,稱為某幾烯。主鏈碳原子的編號,從離雙鍵較近的一端開始,雙鍵的位置由小到大排列,寫在母體名稱前。其他原則同烷烴命名。例如:

2.5.3.3 烯炔

若分子中同時含有雙鍵與三鍵,用烯炔作詞尾,給雙鍵、三鍵以盡可能小的編號,如果位號有選擇時,使雙鍵位號比三鍵小,書寫時先烯后炔:

2.5.4 芳香烴

2.5.4.1 含苯基的單環芳烴

烴基是簡單的烷基時,將苯作為母體,烴基作為取代基,稱為××苯。烴基結構復雜,尤其是含官能團時將苯作為取代基,苯環以外的部分作為母體,稱為苯(基)某某。

一元烴基取代苯中,取代基為1號位,“1”一般省略。

苯的二元烴基取代物有三種異構體,命名時用鄰(o)表示兩個取代基處于鄰位,用間(m)表示兩個取代基處于中間相隔一個碳原子的兩個碳上,用對(p)表示兩個取代基處于對角位置,也可用1,2-、1,3-、1,4-表示。例如:

若苯環上有三個相同的取代基,常用“連”為詞頭,表示三個基團處在1,2,3位。用“偏”為詞頭,表示三個基團處在1,2,4位。用“均”為詞頭,表示三個基團處在1,3,5位。例如:

2.5.4.2 多環芳烴

(1)多苯代脂烴的命名

多苯代脂烴命名時,一般是將苯基作為取代基,鏈烴作為母體。例如:

(2)聯苯型化合物

聯苯類化合物的編號總是從苯環和單鍵的直接連接處開始,第二個苯環上的號碼分別加上(′)符號。苯環上如有取代基,編號的方向應使取代基位置盡可能小,命名時以聯苯為母體。例如:

(3)稠環芳烴

最簡單最重要的稠環芳烴是萘、蒽、菲,編號都是固定的,如下所示:

萘分子的1、4、5、8位是等同的位置,稱為α位,2、3、6、7位也是等同的位置,稱為β位。蒽分子的1、4、5、8位等同,也稱為α位,2、3、6、7位等同,也稱為β位,9、10位等同,稱為γ位。菲有五對等同的位置,它們分別是:1、8,2、7,3、6,4、5,9,10。取代稠環芳烴的名稱格式與有機化合物名稱的基本格式一致。例如:

2.5.5 烴的衍生物

2.5.5.1 常見官能團的詞頭、詞尾名稱

在有機化合物的命名中,官能團有時作為取代基,有時作為母體官能團。前者要用詞頭名稱表示,后者要用詞尾名稱表示。表2-6列出了一些常見官能團的詞頭、詞尾名稱。

表2-6 常見官能團的詞頭、詞尾名稱

2.5.5.2 單官能團化合物

單官能團化合物的系統命名有兩種情況。

一種情況是將官能團作為取代基,仍以烷烴為母體,按烷烴的命名原則來命名。當官能團是鹵素、硝基、亞硝基時,采用這種方法來命名。若官能團是醚鍵時,如果烴基較復雜也可以采用這種方式來命名。取較長的烴基作為母體,把余下的碳數較少的烷氧基(RO—)作取代基,如有不飽和烴基存在時,選不飽和程度較大的烴基作為母體:例如

另一種情況是將含官能團的最長鏈作為母體化合物的主鏈,根據主鏈的碳原子數稱為某A(A=醇、醛、酮、酸、酰鹵、酰胺、腈等,其中腈的氰基碳要算在主鏈里面)。從靠近官能團的一端開始,依次給主鏈碳原子編號。在寫出全名時,把官能團所在的碳原子的號數寫在“某”之前(不產生歧義的可以不寫),并在某A與數字之間畫一短線,支鏈的位置和名稱寫在某A的前面,并分別用短線隔開。如:

當一個環與一個帶末端官能團的鏈相連,而此鏈中又無雜原子和重鍵時,環作取代基,即將兩者的名稱連接起來為此化合物的名稱。

2.5.5.3 含多個相同官能團化合物

分子中含有兩個或多個相同官能團時,命名應選官能團最多的長鏈為主鏈,然后根據主鏈的碳原子數稱為某n醇(或某n醛、某n酮、某n酸等),n是主鏈上官能團的數目。例如七碳鏈的二元醇稱為庚二醇。編號時要使主鏈上所有官能團的位置號盡可能小。最后按名稱格式寫出全名。分析兩個例子:

該化合物的八碳鏈上有一個羥基,七碳鏈上有兩個羥基,應選含羥基多的七碳鏈為主鏈。為了使主鏈上官能團的位置號盡可能小,編號應從左至右。主鏈的4位上有一個取代基——正丁基。所以該化合物的名稱是4-丁基-2,5-庚二醇。

該化合物中的七碳鏈和六碳鏈均有兩個羥基,所以應選長的七碳鏈為主鏈。由于從左至右和從右至左兩種編號中,主官能團的位置號相同,所以要讓取代基——羥甲基位置號盡可能小。本化合物的名稱是3-羥甲基-1,7-庚二醇。

下面再舉幾個實例。

2.5.5.4 含多種官能團化合物

當分子中含有多種官能團時,首先要確定一個主官能團,確定主官能團的方法是官能團優先次序規則(2.2.3),排在前面的官能團總是主官能團。然后,選含有主官能團及盡可能含較多官能團的最長碳鏈為主鏈。主鏈編號的原則是要讓主官能團的位次盡可能小。命名時,根據主官能團確定母體的名稱,其他官能團作為取代基用詞頭表示。然后根據名稱的基本格式寫出名稱。分析幾個實例:

上述分子中有兩個官能團,醛基是主官能團。醛的編號總是從醛基開始。酮羰基的氧與鏈中的3位碳相連,用3-氧代表示,名稱是3-氧代戊醛。

上述分子中有兩個羥基、一個醚鍵,母體化合物應為醇。醚的甲氧基作為取代基,名稱是3-甲氧基-1,2-丙二醇。

當多種官能團化合物中含有烯(炔)鍵時,一般把表示主鏈碳數的字或數寫在烯(炔)前,如某烯醇、某烯酸。

下面再舉幾個實例:

2.5.5.5 環氧化合物和冠醚

(1)環氧化合物

環氧化合物命名時用環氧作詞頭,寫在母體烴名之前。最簡單的環氧化合物是環氧乙烷。除環氧乙烷外,其他環氧化合物命名時還需用數字標明環氧的位置,并用一短線與環氧相連。例如:

五元和六元的環氧化合物習慣于按雜環體系來命名。例如1,4-環氧丁烷更習慣于稱為四氫呋喃,因為它可以看作是雜環化合物呋喃加上四個氫原子后形成的。有的環氧化合物也可以按雜環的系統命名法來命名。在雜環化合物的命名中,氧雜等于,氮雜等于吖,硫雜等于噻。

(2)冠醚的命名

含有多個氧的大環醚,因其結構很像王冠,稱為冠醚。命名時用“冠”表示冠醚,在“冠”字前面寫出環中的總原子數(碳和氧),并用一短線隔開,在“冠”字后表示環中的氧原子數,也用一短線隔開,就得全名:

有關同分異構如構象異構、順反異構、對映異構等的命名要求以及特殊結構如雜環等相關復雜物質的命名在后續章節里會詳細介紹。

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