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第二单元：有机化学命名基本原则介绍有机化合物的系统命名一般要求识别和命名母体结构。如果母体是氢化物命名可能用前缀或中缀修饰，后缀表示精确的必要的结构改变来从母体结构中产生实际的化合物。1、IUPAC系统命名方法1．1、怎样和为什么为什么：命名数不清的化合物碳原子有独特的键，它可以形成稳定的分子结构来组成任意长度的碳链。联系观察到的，每个碳原子与其他原子形成四个键，这导致了不可思议的数量的可能的分子。为了可以命名如此多的可能的分子，需要一个由专门规则组成的系统的方法，这些规则容易掌握并且可以应用于每一个分子的命名。注意到除了因为他们的起源而为化合物加上的名字以外，在IUPAC系统之前，也有其他的尝试去发明一种系统的命名方法，有时化合物有几个不同的名字，在其中IUPAC名字可能并不是最通常被使用的。怎样：IUPAC命名的两个基本特征因为每种有机化合物都包含碳，而且几乎每种化合物都包含氢，所以这两种元素的名字在化合物的名字中不直接出现。IUPAC系统命名一个化合物以最长的碳链中碳原子的数目为基础，这是在形成IUPAC名字中第一个特征。第二个特征来自于对类似的分子反应中不同有机化合物包含的相似碳和非碳基团（叫做官能团）的观察。这导致化合物按照它们所包含的基团分类，这给出了在IUPAC命名中的第二个特征。最简单的有机化合物的IUPAC命名包括两部分：1、一个词根表示在最长的连续的碳链中有多少个碳原子。2、一个前缀或后缀表明化合物所属的种类。1．2根名有机化物的根名表示在包括官能团在内的最长的连续的碳链中碳原子的数目。因此根名是一个碳原子数目的代码。注意，从5个碳开始，根名起源于数字的希腊名称。下表给了代码的开头。IUPAC系统命名的根名碳原子数目根名碳原子数目根名1meth11undec2eth12dodec3prop13tridec4but14tetradec5pent15pentadec6hex20icos7hept21henicos8oct22docos9non30triacont10dec40tetracont2、烷烃2．1无支链烷烃类别名称：后缀-ane先前的注意，分子中的碳原子与其他原子形成四个键。在这类化合物中所有的键都是单键（2个电子），每个碳原子都有四个键，和其他碳原子或氢原子。因为成四个键而没有孤对电子的原子有四面体几何结构，烷烃中的每个碳是四面体的取代。烷烃中最简单的成员是一个碳键连四个氢，这个化合物的名字是有代表一个碳的根名（meth）和种类名（-ane）放在一起得到的——methane。其他的简单成员可以通过将一定数目的碳原子连成链，通过加氢使碳成为完全的四价来得到。一些化合物的分子式和名字在下表中列出一些烷烃的IUPAC系统命名.链中碳原子的数目分子式烷烃的名称1CH4methane2C2H6ethane3C3H8propane4C4H10butane5C5H12pentane6C6H14hexane7C7H16heptane8C8H18octane9C9H20nonane10C10H22decane2．2支链烷烃（i）结构异构体因为碳需要与其他原子形成四个键，化合物就可能形成多于两个碳原子连在同一个碳原子上，当然最多可达四个这种相同个数相同类型的原子以不同的方式键连在一起的可能性叫做异构性：异构体是指有相同的分子式但是原子排列不同的化合物。在烷烃中，异构体的数目随着碳数的增加不可思议的增加，下表所示：烷烃异构体的数目碳原子数目异构体数目4253657981893510751235515434720366319IUPAC系统命名法用一种非常简单的方法处理异构体的存在异构体A中一个链中有四个碳所以叫丁烷。异构体B中一个链中有三个碳，第四个碳是中心碳的支链。IUPAC法对于这样一个有支链的化合物的命名如下：1、选择根名来表示最长的连续的碳链，这里三个碳的情况用prop表示；2、命名支链（1）用根名表示支链中最长的碳链（这里一个碳的情况用meth表示）（2）接下来加上-yl表示这个碳数是在支链中。3、把三个部分的名字（支链+根名+类名）连起来形成化合物的名字，支链的名称做根名的前缀，类别名用它通常的形式。按照这些步骤，化合物B被命名为methylpropane练习通过上述步骤命名戊烷的三个异构体如下：戊烷、2-甲基丁烷、2，2-二甲基丙烷注意仔细检查静态的线形这两种形式描述的是同一分子旋转180度。在这些名字中需要注意的一点：1、两个甲基支链不要分开写，要用前缀-di表示。2、类似的前缀tri(3),tetra(4),penta(5),hexa(6),等要被使用。（ii）位次己烷有五个异构体hexane2-methylpentane3-methylpentane4.5.2,2-dimethylbutane2,3-dimethylbutane观察这些异构体中有两个甲基戊烷（2和3）和两个二甲基丁烷（4和5），仅仅是甲基在主链上的位置不同。这些异构体有限制的位置或结构异构体，这些对异构体通过图示命名，不同的结构异构体用主链上的数字来区分。命名结构异构体的规则：主链上的碳原子被标号，支链加上合适的数字（位次）做前缀，作为一个位置的标识符。标号规则：使第一个支链有最小的标号，为主链的标号方向。写名字的规则：位置标识符（位次）是支链名称的前缀用连字符把位置标识符和名称分开。如果在一个给定的分子里有两个或多个相同的支链，di,tri,tetra等前缀将和一系列的位置标识符一起被使用。每一个支链都有一个位置标识符，它们用逗号隔开。注意每个支链必须有一个位置标识符，即使需要重复使用标识符，在2,2-dimethylbutane中应用以上规则：二号是：2-methylpentane而不是4-methylpentane,四号是：2,2-dimethylbutane而不是3,3-dimethylbutane.（iii）前缀顺序支链可以含有任意数目的碳原子，每个不同的支链都在根名前面加上一个相关的位置标识符做前缀。前缀顺序的规则：支链的前缀的顺序是在加上多重前缀标识符di,tri,等之前，按照字母顺序排列，因此正确的顺序是butyl,ethyl,methyl,propyl例一：给下面的化合物合适的IUPAC命名分析：根名：non类别名：ane支链(从左边开始标号):2-methyl,4-ethyl,5-propyl,6-propyl.把这些放在一起，则该化合物的IUPAC命名是：4-ethyl-2-methyl-5,6-dipropylnonane.例二：给下面的化合物合适的IUPAC命名分析：根名：dec类别名：ane支链：(从右边开始排序):2-methyl,3-ethyl,5-methyl,5-ethyl,7-methyl,7-ethyl.把这些放在一起，则该化合物的IUPAC命名是：3,5,7-triethyl-2,5,7-trimethyldecane.（iv）支链的支链带支链的支链烷烃。关于支链的最后一点：支链自己也可以有支链！IUPAC系统命名法要求如果对于最长的连续的碳链有两种以上的选择，减少或消除支链上支链的那个应该被选择。如果支链上支链的情况不能被避免，支链上的支链可以被标号，（从连在主链上的碳原子标号为1）然后支链上支链的位置被标明。当构成全名时应当避免混淆哪个是支链上的标号哪个是主链上的标号，把支链的支链的全名放在括号里。例如：下面的化合物命名为：5-(1-ethylpropyl)decane注意：把支链的支链放在括号里能清楚的表明‘1’代表丙基支链中乙基的位置，丙基中连在主链上的碳原子被标号为1。另一个例子：6-(3-methylbutyl)-5-(2-methylpropyl)undecane.括号中的位置标识符明显的表示各自的支链，同时括号外面的明显应用于主链。由于一些支链的小支链经常出现，IUPAC系统命名法允许使用从旧的尝试给化合物系统命名中采用的名字。这些命名支链的支链，并一口气确定支链在支链上的确定位置。接下来的，波浪线表明连接在主链上的点。支链的支链的命名支链上的支链的碳号命名线形图示3isopropyl4sec-butyl4isobutyl4t-butyl5isoamyl注意这些名字的使用：iso被认为是烷基名称中的一部分所以字母i参加以字母顺序的基团排序。其他带有连字符的前缀不认为是基团名称的一部分，在以字母顺序的基团排序中sec-butyl按照字母'b'的顺序(而不是's')。iso意思是一个碳支链在另一个链的倒数第二个碳上。例如：1.4-isopropyl-3-methylheptane:2.6-sec-butyl-5-isobutyldecane:2．3环烷烃（i）单环环烷烃烷烃中至少有一个连续的碳链连回到自己上形成一个环叫做环烷烃。为了命名这些环，环中碳原子的个数组成了名字的基本部分加上前缀cyclo表明环的存在。为了形成一个环当闭环的新碳—碳键形成时碳链上端碳的两个氢原子失去。因此环烷烃的分子式与非环烷烃每形成一个环就相差两个氢原子。通式：烷烃：CnH2n+2环烷烃、单环：CnH2n环烷烃、双环：CnH2n-2等情况1：如果环包括最长的连续碳链，则根名表示这个环简单的无取代基的环烷烃分子式名称结构C3H6cyclopropaneC4H8cyclobutaneC5H10cyclopentaneC6H12cyclohexane最长的连续碳链是环的有取代基的环烷烃的例子：ethylcyclobutane1-ethyl-2-methylcyclopentane注意：碳环上的标号与非环烷烃主碳链的标号是一样的情况2：在分子中如果碳环链不是最长的碳链（在其他情况简化命名过程），环作为支链在根名前面用前缀命名（做前缀时cyclo仍然需要）。4-cyclopentyloctane3-cyclobutyl-1-cyclopropyl-pentane（ii）立体化学到目前为止我们已经遇到了发生异构的可能性，因为碳原子可以以不同的方式键连。它们可以是结构异构，位置异构，区域异构。回忆命名需要同时表明最长的碳链和支链在主链上的位置。另一种方式，在一种分子与另一种分子之间，原子在空间可以按照不同的方式排布。也就是说如果你检查原子的键连顺序（连通性），所有的异构体都是一样的。使化合物成为异构的不同点是原子的空间位置排布方式。有相同原子和相同键连化合物，但是有不同的原子空间排布导致两种排布在室温下不能重合，叫做立体异构体。注意：假设开链化合物的单键在室温可以绕键轴转动，因此，通过旋转单键而造成的构造不同不能被认为是立体异构。即使是由单键组成的环的刚性结构，禁止环中的原子自由转动，所以导致了可能的立体异构。例如：看1，2-二甲基环丙烷的两个异构体中两个甲基的不同排布化合物A:化合物B:根据分子模型解释如下：1、注意到两个分子的原子键连是相同的但是甲基的空间排布彼此不同。2、注意到一个异构体中两个甲基在环平面的同侧，而另一个两个甲基出现在环平面的异侧。3、注意到化合物A、B中哪一个两个甲基在环平面的同侧，哪一个在环平面的异侧。因为环中的碳不能绕着连接的键转动。这两个化合物不打开环就不能互换（室温下不能发生！）。这两个化合物彼此互为立体异构。为了命名由环引起的立体异构体，前缀cis-和trans-经常使用。在印刷材料中cis-和trans-经常被写做斜体。trans-表示交叉所以它用来命名两个基团在环平面异侧的异构体。因此化合物A中两个甲基在环平面的异侧，叫做trans-1,2-dimethylcyclopropane.cis-表明基团在环平面的同侧，因此化合物B命名为cis-1,2-dimethylcyclopropane对于下面的化合物，看看线结构描述的方式来表明立体异构体并用Rasmol看分子。对于大环原子的实际方位（正如在例子中）可能需要被仔细的研究来决定是cis-还是trans-结构，下面是一些命名的例子：1.trans-1-ethyl-2-methylcyclobutane:2.trans-