Geum.ru

Номенклатура органических соединений. Номенклатура – совокупность правил составления химических названий

Вид материалаЛекция
Подобный материал:
Лекция 1. Номенклатура органических соединений.


Номенклатура – совокупность правил составления химических названий веществ, классов, групп и др.

Первоначально, в период накопления фактических знаний, веществам давали названия, никак не указывающие на их строение. В названии отражали исходное сырье (лимонен), особо заметные свойства (флуоресцеин), способ получения (пирогаллол), имя ученого (реактив Иоцича), форму молекулы (кубан) и т.д. Эти тривиальные (традиционные) названия – историческая номенклатура – в большинстве своем сохранилась и используется по сей день. По мере развития и систематизации химических знаний веществам стали давать названия, указывающие на их сходство с другими веществами по строению (метиловый, этиловый, пропиловый спирт). Они составляют рациональную номенклатуру (от лат. ratio – разум). Рациональная номенклатура рассматривает все вещества определенного класса как производные главного и наиболее простого его представителя. Например, для предельных углеводородов таким веществом является метан, для непредельных – этилен и ацетилен.

СН3

‌‌‌/

СН3 – СН – СН3 триметилметан Н3С – СН=СН – С3Н7 метилпропилэтилен


Н3С – С≡С – С2Н5 метилэтилацетилен

Первое соединение можно рассматривать как метан, у которого три атома водорода замещены на три метильные группы. Второе соединение – как этилен, у которого два атома углерода замещены на два радикала - метил и пропил. Третье соединение – как ацетилен, у которого вместо двух атомов водорода находятся метильная и этильная группы. Рациональную номенклатуру используют для названия сравнительно небольших молекул.


Главное место занимает международная систематическая заместительная номенклатура (IUPAC – International Union of Pure and Applied Chemistry), разрабатываемая комиссией Международного союза теоретической и прикладной химии (ИЮПАК).

Согласно этой номенклатуре строение молекул органических веществ выражают при помощи сложных слов-названий. Различные части этих слов отражают особенности строения. Так например, у соединений насыщенного ряда (алканов) корень обозначает число углеродных атомов в главной цепи (самой длинной) или связанной с ней функциональной группе:


С -мет

С – С -эт

С – С – С -проп

С – С – С – С -бут

С – С – С – С – С -пент и далее корни греческих числительных.


Обозначения боковых заместителей (меньших по числу углеродных атомов) цепей, вводят в виде приставок к корню в алфавитном порядке. В названиях радикалов к обозначению числа углеродных атомов добавляют «ил» (метил, этил, пропил). Отсутствие или наличие двойной, тройной связи обозначают соответственно суффиксами «ан», «ен», «ин».

В сучае наличия повторяющихся заместителей используют умножающие приставки («ди», «три», «тетра» и т.д.) перед соответствующим элементом.

Местоположение заместителей указывают с помощью локантов – цифр или букв, для разделения которых применяют дефисы, запятые, скобки. При этом сумма локантов должна быть наименьшей.

Старшую характеристическую группу обозначают в последнем суффиксе. Если она расположена не у крайнего углеродного атома главной цепи (и возможны другие варианты расположения) – используют соответствующий локант.

Правильно составленному названию соответствует только одна формула.


Таким образом, согласно этой номенклатуре, в органическом соединении выделяется основа, в которую вместо одного или нескольких атомов водорода входят какие-то заместители. Для углеводородов, например, необходимо выбрать главную, т.е. наиболее длинную цепь, а затем пронумеровать атомы углерода в ней. При этом начало нумерации определяет близость к концу цепи кратной (непредельной) связи или большего числа простейших заместителей. Количество атомов углерода в основной цепи определяет корень названия этой основыв соответствии с названием предельного углеводорода, содержащего то же число атомов (эт-, бут-, гекс- и т.д.). Затем следует суффикс, определяющий наличие или отсутствие кратных связей (-ан – когда нет кратных связей; ен-1 двойная связь; диен -2 двойные связи; -ин – 1 тройная связь и т.п.). Заместители в соответствии с их качеством и количеством перечисляются в начале названия, при этом цифра перед названием заместителя указывает тот атом углерода в основной цепи, при котором он находится:

1 2 3 4 5 6 7

Н2С= С - СН = С – СН – СН - СН3

‌| | | |

СН3 Cl C2H5 СН3


2,6-диметил-4-хлор-5-этил-гептадиен-1,3


Цифры в конце названия указывают атомы углерода, после которых расположены кратные связи.


СН3

5 4 3| 2 1

Н2С = СН – С – С ≡ СН 3-метил-3-этилпентен-4-ин-1

|

‌‌ C2H5

В циклических соединениях начало нумерации определяется по тем же принципам (наличию кратной связи или заместителя). Следует отметить, что для бензола при наличии двух и более заместителей, помимо цифровых обозначений, часто используют приставки: орто- (о), мета- (м), пара- (п). Если положение первого заместителя соответствует цифре 1, то другие положения называются соответственно: 2 и 6 – орто-положениями; 3 и 5 –мета-положениями; 4 – пара-положеним.

Для пространственных изомеров применяют стереохимическую номенклатуру. Оптические изомеры, вращающие плоскость поляризованного света вправо (правовращающие), обозначают знаком (+), левовращающие – знаком (-). Направление вращения определяется экспериментально.

Часто используемой и точной в обозначении изомеров является система Кана-Ингольда-Прелога (R-, S-). Она позволяет определить абсолютную конфигурацию атомов и групп вокруг каждого хирального центра. Для этого необходимо:
  1. Определить порядок старшинства групп, соединенных с асимметрическим атомом. Атом, имеющий наибольший атомный номер, считается старшим. Если в первом круге старшинство совпадает – сравнивают сумму порядковых номеров атомов второго круга. Кратные связи считают за две и три соответственно.
  2. Ориентировать хиральный центр в пространстве таким образом, чтобы младший заместитель оказался в максимально удаленном положении. При этом три старшие группы будут направлены на наблюдателя.
  3. Соединить воображаемой стрелкой старшие заместители последовательно от 1-го ко 2-му и к 3-му.
  4. Если старшинство убывает по часовой стрелке, то атому присваивают наименование R ( от латинского rectus – правый), если против часовой – S ( от латинского sinister – левый).





Обозначение изомеров в этом случае не имеет никакого отношения к направлению вращения и имеет историческое происхождение.

Для геометрических изомеров употребляют обозначения цис- или Z (одинаковые или родственные заместители расположены по одну сторону плоскости двойной связи или цикла) и транс- или Е (одинаковые или родственные заместители расположены по разные стороны плоскости двойной связи или цикла).

Специфичность частных случаев пространственной изомерии выделяет их номенклатуру в специальный раздел – стереохимическую номенклатуру.


Пример 1.

Назвать по систематической номенклатуре (IUPAC):




Решение.

  1. Определяем главную функциональную группу и выбираем для неё суффикс, обозначающий принадлежность к классу (табл.1). В данном случае функциональная группа отсутствует.
  2. Выбираем главную (самую длинную) цепь, определяющую корень в названии. Главная цепь содержит 7 атомов углерода – корень «гепт».
  3. Oпределяем степень насыщенности: соединение относится к предельным углеводородам – суффикс «ан».
  4. Устанавливаем характер имеющихся заместителей и располагаем их в алфавитном порядке в префиксной части названия: заместители одного вида – метил.
  5. Определяем умножающие приставки, имея в виду, что они не учитываются при алфавитном размещении префиксов.
  6. Проводим нумерацию главной цепи с учётом того, что сумма локантов (номеров, указывающих положения заместителей у атомов цепи) должна быть наименьшей. Цифры (локанты) ставят перед префиксами и после суффиксов, к которым они относятся: 2,2,3,5-тетраметил.
  7. Компонуем название, используя соответствующие разделительные знаки: 2,2,3.5-тетраметилгептан.


Пример 2.


Назвать следующее соединение: СН3-СНCl-СН(CH3)-СН=СCl-СН3


Решение.

  1. Функциональной группы, обозначаемой префиксом, нет.
  2. Главная цепь: шесть углеродных атомов «гекс».
  3. Cтепень ненасыщенности: двойная связь «ен».
  4. Заместители: «метил», «хлор».
  5. Умножающие приставки: два атома хлора «ди».
  6. Нумерация справа налево (двойная связь должна получить наименьший номер 2).
  7. Локанты заместителей 4,2,5.
  8. Название в целом: 4-метил-2,5-дихлоргексен-2 ‌ ‌‌



Таблица 1

Классы соединений и названия характеристических групп


Класс
Формула*
Префикс
Суффикс

катионы



онио
оний

карбоновые кислоты
-СООН
карбокси
карбоновая кислота

сульфоновые кислоты
-SO3H
сульфо
сульфокислота

амиды
-СОONH2

-C(O)NH2
карбамоил

-
карбоксамид

амид

нитрилы
-С≡N
циано

-
карбонитрил

нитрил

альдегиды
-СНО
формил, оксо
карбальдегид, аль

кетоны
›С(О)
оксо
он

спирты, фенолы
-ОН
гидрокси, окси
ол

тиолы
-SH
меркапто
тиол

амины
- NH2
амино
амин

двойная связь
=
-
-ен

тройная связь
≡
-
-ин

эфиры (простые)
-OR
алкокси
-

галогенпроизводные
F, Cl, Br, I
фтор, хлор, бром, йод
фторид, хлорид, бромид, иодид

нитрозосоединения
-NO
нитрозо
-

нитросоединения
-NO2
нитро
-

диазосоединения
-N2
диазо
диазоний

азиды
-N3
азидо
азид


* - группа, стоящая выше, считается старшей


Таблица 2

Названия важнейших радикалов