有机物系统命名法

系统命名法有机化合物种类繁多，数目庞大，即使同一分子式，也有不同的同分异构体，若没有一个完整的命名方法来区分各个化合物，在文献中会造成极大的混乱，因此认真学习每一类化合物的命名是有机化学的一项重要内容。现在书籍、期刊中经常使用普通命名法和国际纯粹与应用化学联合会命名法，后者简称IUPAC命名法。中国的命名法是中国化学会结合IUPAC的命名原则和中国文字特点而制订的，在1960年修订了《有机化学物质的系统命名原则》，在1980年又加以补充，出版了《有机化学命名原则》增订本。烷烃简介碳碳键、碳氢键均以单键相连的烃称为烷烃(alkane)，无环的烷烃称为链烷烃，有环的烷烃称为环烷烃(cyclichydrocarbon)。烷烃是有机化合物的母体化合物，所以首先学习烷烃的命名。链烷烃的命名(1)直链烷烃的命名直链烷烃（n-alkane）的名称用“碳原子数+烷”来表示。当碳原子数为1～10时，依次用天干——甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸——表示。碳原子数超过10时，用数字表示。例如，六个碳的直链烷烃称为己烷。十四个碳的直链烷烃称为十四烷。烷烃的英文名称是alkane，词尾用ane。(2)支链烷烃的命名有分支的烷烃称为支链烷烃。(Ⅰ)碳原子的级下面化合物中含有四种不同的碳原子：①与一个碳相连，是一级碳原子，用1°表示（或称伯碳，primarycarbon)，1°C上的氢称为一级氢，用1°H表示。②与两个碳相连，是二级碳原子，用2°表示（或称仲碳，secondarycarbon)，2°C上的氢称为二级氢，用2°H表示。③与三个碳相连，是三级碳原子，用3°表示（或称叔碳，tertiarycarbon)，3°C上的氢称为三级氢，用3°H表示。④与四个碳相连，是四级碳原子，用4°表示（或称季碳，quaternarycarbon)。(Ⅱ)烷基的名称烷烃去掉一个氢原子后剩下的部分称为烷基。英文名称为alkyl，即将烷烃的词尾-ane改为-yl。烷基可以用普通命名法命名，也可以用系统命名法命名。烷基的系统命名法适用于各种情况，它的命名方法是：将失去氢原子的碳定位为1，从它出发，选一个最长的链为烷基的主链，从1位碳开始，依次编号，不在烷基主链上的基团均作为主链的取代基处理。写名称时，将主链上的取代基的编号和名称写在主链名称前面。(Ⅲ)顺序规则有机化合物中的各种基团可以按一定的规则来排列先后次序，这个规则称为顺序规则(Cahn-Ingold-Prdogsequence)，其主要内容如下：①将单原子取代基按原子序数(atomicnumber)大小排列，原子序数大的顺序在前，原子序数小的顺序在后，有机化合物中常见的元素顺序如下：IBrClSPFONCDH在同位素(isotope)中质量高的顺序在前。②如果两个多原子基团的第一个原子相同，则比较与它相连的其它原子，比较时，按原子序数排列，先比较最大的，仍相同，再顺序比较居中的、最小的。③含有双键或三键的基团，可认为连有两个或三个相同的原子。④若参与比较顺序的原子的键不到4个，则可以补充适量的原子序数为零的假想原子，假想原子的排序放在最后。(Ⅳ)名称的基本格式有机化合物系统命名的基本格式如下所示：构型+取代基+母体R-S；D-L；Z-E；顺反取代基位置号+个数+名称（有多个取代基时，中文按顺反序规则确定次序，小的在前；英文按英文字母顺序排列）官能团位置号+名称（没有官能团时不涉及位置号）(Ⅴ)命名原则和命名步骤命名时，首先要确定主链。命名烷烃时，确定主链的原则是：首先考虑链的长短,长的优先。若有两条或多条等长的最长链时，则根据侧链的数目来确定主链，多的优先。若仍无法分出哪条链为主链，则依次考虑下面的原则，侧链位次小的优先，各侧链碳原子数多的优先，侧分支少的优先。主链确定后，要根据最低系列原则(lowestseriesprinciple)对主链进行编号。最低系列原则的内容是：使取代基的号码尽可能小，若有多个取代基，逐个比较，直至比出髙低为止。最后，根据有机化合物名称的基本格式写出全名。[1]单环烷烃的命名1.R-S构型的确定人的左、右手互为镜影但不能重叠，手的这种性质称为手性(chirality)。当一个碳原子与四个不同的基团相连时，可以产生两种不同的立体结构，这两种不同的立体结构互为镜影但不能重叠，即具有手性，因此与四个不同基团相连的碳原子称为手性碳原子(chiralcarbonatom)。为了区别因手性碳而引起的两种不同的立体结构，称其中一种立体结构的手性碳为R构型，而另一种立体结构的手性碳为S构型。并规定用如下的方法来确定手性碳的构型：将与手性碳原子相连的四个基团按顺序规则排列大小，将最小的基团放在离眼睛最远的地方，其它三个基团按由大到小的方向旋转，旋转方向是顺时针的，手性碳为R构型（拉丁文rectus的字首）；旋转方向是逆时针的，手性碳为S构型（拉丁文sinister的字首）。2.环状化合物顺反构型的确定由于成环碳原子的双键不能自由旋转，因此当环上带有两个或多个基团时，就会产生两种或多个立体异构体。一个异构体的两个取代基团在环的同侧称为顺式构型(cisconfiguration)另一个异构体的两个取代基在环的异侧，称为反式构型(transconfiguration)。3.单环烷烃的命名只有一个环的环烷烃称为单环烷烃(moncyclicalkane)。环上没有取代基的环烷烃命名时只需在相应的烷烃前加环。环上有取代基的单环烷烃命名分两种情况。环上的取代基比较复杂时，应将链作为母体，将环作为取代基,按链烷烃的命名原则和命名方法来命名。而当环上的取代基比较简单时,通常将环作为母体来命名。当环上有两个或多个取代基时，要对母体环进行编号，编号仍遵守最低系列原则。但由于环没有端基，有时会出现有几种编号方式都符合最低系列原则的情况。也即应用最低系列原则无法确定哪一种编号优先。在这种情况下，中文命名时，应让顺序规则中较小的基团位次尽可能小。当环上带有两个或两个以上取代基时，如分子有反轴对称性，构型用顺反表示，分子没有反轴对称性，构型用R-S表示。环上带有三个或更多基团时，若用顺、反表示构型，要选用一个参照基团，通常选用1位的基团为参照基团，用r-1表示，放在名称的最前面。[1]桥环烷烃的命名桥环烷烃(bridgedhydrocarbon)是指共用两个或两个以上碳原子的多环烷烃，共用的碳原子称为桥头碳(bridgeheadcarbon)，两个桥头碳之间可以是碳链，也可以是一个键，称为桥。将桥环烃变为链形化合物时，要断裂碳链，根据断碳链的次数确定环数。如需断两次的桥环烃称为二环(bicydo)，断三次的称三环(tricyclo)等等，然后将桥头碳之间的碳原子数（不包括桥头碳）由多到少顺序列在方括弧内，数字之间在右下角用圆点隔开，最后写上包括桥头碳在内的桥环烃碳原子总数的烷烃的名称。如桥环烃上有取代基，则列在整个名称的前面，桥环烃的编号是从第一个桥头碳开始，从最长的桥编到第二个桥头碳，再沿次长的桥回到第一个桥头碳，再按桥渐短的次序将其余的桥编号，如编号可以选择，则使取代基的位号尽可能最小。对于一些结构复杂的桥环烃化合物，常用俗名，如金刚烷和立方烷。[1]螺环烷烃的命名螺环烷烃(spirocyclichydrocarbon)是指单环之间共用一个碳原子的多环烷烃，共用的碳原子称为螺原子(spiroatom)。螺环的编号是从螺原子上的小环开始顺序编号，由第一个环顺序编到第二个环，命名时先写词头螺，再在方括弧内按编号顺序写出除螺原子外的环碳原子数，数字之间用圆点隔开，最后写出包括螺原子在内的碳原子数的烷烃名称，如有取代基，在编号时应使取代基位号最小，取代基位号及名称列在整个名称的最前面。[1]烯烃炔烃单烯烃和单炔烃的命名单烯烃的系统命名可按下列步骤进行：(1)先找出含双键的最长碳链，把它作为主链，并按主链中所含碳原子数把该化合物命名为某烯。如主链含有四个碳原子，即叫做丁烯。十个碳以上用汉字数字，再加上碳字，如十二碳烯。(2)从主链靠近双键的一端开始，依次将主链的碳原子编号，使双键的碳原子编号较小。(3)把双键碳原子的最小编号写在烯的名称的前面。取代基所在碳原子的编号写在取代基之前，取代基也写在某烯之前。(4)若分子中两个双键碳原子均与不同的基团相连，这时会产生两个立体异构体，可以采用Z-E构型来标示这两个立体异构体。即按顺序规则，两个双键碳原子上的两个顺序在前的原子(或基团）同在双键一侧的为Z构型(Zconfiguration)（德文，Zusammen,在一起的意思），在两侧的为E构型(Econfiguration)(德文，Entgegen，相反的意思）。(5)按名称格式写出全名。单炔烃的系统命名方法与单烯烃相同，但不存在确定Z-E构型的问题。[1]多烯烃或多炔烃的系统命名多烯烃的系统命名按下列步骤进行。(1)取含双键最多的最长碳链作为主链，称为某几稀，这是该化合物的母体名称。主链碳原子的编号，从离双键较近的一端开始，双键的位置由小到大排列，写在母体名称前，并用一短线相连。(2)取代基的位置由与它连接的主链上的碳原子的位次确定，写在取代基的名称前，用一短线与取代基的名称相连。(3)写名称时，取代基在前，母体在后，如果是顺、反异构体，则要在整个名称前标明双键的Z-E构型。多炔烃的系统命名方法与多烯烃相同。[1]烯炔的系统命名若分子中同时含有双键与三键，可用烯炔作词尾，给双键、三键以尽可能低的编号，如果位号有选择时，使双键位号比三键小，书写时先烯后炔。[1]芳香烃含苯基的单环芳烃的命名最简单的此类单环芳烃是苯(benzene)。其它的这类单环芳烃可以看做是苯的一元或多元烃基的取代物。苯的一元烃基取代物只有一种。命名的方法有两种，一种是将苯作为母体。烃基作为取代基，称为XX苯。另一种是将苯作为取代基，称为苯基(phenyl)，它是苯分子减去一个氢原子后剩下的基团，可简写成Ph—，苯环以外的部分作为母体，称为苯（基）XX。苯的二元烃基取代物有三种异构体，它们是由于取代基团在苯环上的相对位置的不同而引起的，命名时用邻或o(ortho)表示两个取代基处于邻位，用间或m(meta)表示两个取代基团处于中间相隔一个碳原子的两个碳上，用对或p(para)表示两个取代基团处于对角位置，邻、间、对也可用1,2-，1,3-，1,4-表示。若苯环上有三个相同的取代基，常用“连”（英文用“vicinal”，简写“vie”）为词头，表示三个基团处在1,2,3位。用“偏”为词头，表示三个基团处在1,2,4位。用“均”为词头，表示三个基团处在1,3,5位。当苯环上有两个或多个取代基时，苯环上的编号应符合最低系列原则。而当应用最低系列原则无法确定哪一种编号优先时，与单环烷烃的情况一样，中文命名时应让顺序规则中较小的基团位次尽可能小。[1]多环芳烃的命名分子中含有多个苯环的烃称为多环芳烃(polycyclicarene)。主要有多苯代脂烃(multiphenylalicyclichydrocarbon)、联苯（biphenyl）和稠合多环芳烃（fusedpolycyclicarene)。1.多苯代脂烃的命名链烃分子中的氢被两个或多个苯基取代的化合物称为多苯代脂烃。命名时，一般是将苯基作为取代基，链烃作为母体。2.联苯型化合物的命名两个或多个苯环以单键直接相连的化合物称为联苯型化合物。联苯类化合物的编号总是从苯环和单键的直接连接处开始，第二个苯环上的号码分别加上一撇“'”，第三个苯环上的号码分别加上两撇“”其它依次类推。苯环上如有取代基，编号的方向应使取代基位置尽可能小，命名时以联苯为母体。3.稠环芳烃的命名两个或多个苯环共用两个邻位碳原子的化合物称为稠环芳烃。最简单最重要的稠环芳烃是萘、蒽、菲。萘、蒽、菲的编号都是固定的。萘分子的1,4,5,8位是等同的位置，称为α位，2,3,6,7位也是等同的位置，称为β位。蒽分子的1,4,5,8位等同，也称为α位，2,3,6,7位等同，也称为β位，9,10位等同，称为7位。菲有五对等同的位置，它们