有机化学(第二版)
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2.3 烷烃的命名

有机化合物的数目庞大、种类繁多,并且有些化合物的结构比较复杂,为便于交流,避免误解,能准确地反映出化合物的结构和名称的一致性,有机化合物就必须有完善的命名法。烷烃的命名原则是各类有机化合物命名的基础。常用普通命名法(common nomenclature)和系统命名法(systematic nomenclature)。

2.3.1 普通命名法

1~10个碳原子的直链烷烃,用天干甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示;从十一个碳原子开始用中文数字表示;称为正某烷,“正”(n-)字一般略去。

烷烃的英文名称由表示碳原子数的词头加上-ane的词尾组成。如methane (甲烷)、ethane (乙烷)、propane (丙烷)、butane (丁烷)等。表2-2中列出了一些烷烃的中、英文名称。

表2-2 烷烃的中、英文名称

很多C1~C10的其他类别的有机化合物的命名,就是在相应的词头后,再加上各类化合物的不同词尾。所以掌握了C1~C10的烷烃英文命名,同时也就学会了C1~C10的烯、炔、醇、醛、酮、羧酸等各类化合物的基本英文命名法。

当碳原子数相同时,含支链的烷烃是正烷烃的异构体。为了区别异构体,常用词头“正、异、新”来区分,但是一般只用于含6个(或少于6个)碳原子的烷烃异构体的区分,复杂化合物的同分异构体数目多,难以区分。

烷烃分子结构是一条直链,则在碳原子的总数前加“正”字,或用n-(normal)表示。如CH3(CH22CH3称为“正丁烷”或“n-butane”,以及CH3(CH23CH3称为“正戊烷”或“n-pentane”。

仅含有端基,无其他支链的烷烃,则在碳原子的总数前加“异”字,或用iso-(或i-)表示。

仅含有端基,无其他支链的烷烃,则在碳原子的总数前加“新”字,或用neo-表示。

普通命名法简单方便,但只适用于一些含碳原子数较少的烷烃异构体。相对于结构比较复杂的烷烃,就必须采用系统命名法。为了掌握系统命名法,需要对烷基有初步的认识。

2.3.2 常见的烷基

烃分子去掉一个氢原子所剩下的原子团称为烃基。烷烃分子去掉一个氢原子而剩下的原子团称为烷基(alkyl),通式为CnH2n+1,通常用R来表示。表2-3列出了一些常见的烷基。

表2-3 部分常见的烷基

此外,二价的烷基称为亚基,三价的烷基称为次基。例如:

2.3.3 系统命名法

1892年,日内瓦国际化学会议首次拟定了有机化合物系统命名原则,称为日内瓦命名法。此后经国际纯粹与应用化学联合会(International Union of Pure and Applied Chemistry,IUPAC)作了多次修订,所以也称为IUPAC命名法。我国根据这个命名原则,结合汉字特点,制定出我国的有机化合物系统命名法,即有机化学命名原则。系统命名法是目前国内外普遍采用的命名法,命名原则适用于各类有机化合物。

烷烃的系统命名规则如下:

(1)直链烷烃 直链烷烃的系统命名法和普通命名法基本相同,只是省略“正”字。例如:

(2)含支链的烷烃 带有支链的烷烃可看作是直链烷烃的烷基取代衍生物。系统命名时,主要是确定主链及取代基的位次、个数和名称。取代基(支链或侧链)在此即指表2-3中一些常见的烷基。

烷烃系统命名法的关键步骤是:

①选主链:选择连续的最长、含有取代基最多的碳链为主链,以此作为“母体烷烃”。例如:

②编号:主链上若有多取代基,则从靠近取代基的一端开始,给主链上的碳原子依次用1、2、3、4、5……标出其位次。两个不同的取代基位于相同位次时,按“次序规则”,较小的取代基具有较小的编号。当两个相同取代基位于相同位次时,应使第三个取代基的位次最小,依此类推,以取代基的系列编号最小为原则(最低系列原则),最后确定主链碳原子的编号顺序。例如:

次序规则(sequence rule)是在立体化学中,为了确定原子或基团在空间排列的先后顺序而制定的规则。中文命名利用次序规则规定基团列出顺序,主要内容如下:

a.单原子取代基的先后次序大小按原子序数的大小排列,原子序数较大的原子较优先(也就是较大基团)。原子序数相同(同位素),原子量较大的次序优先。有机化合物中常见原子的大小排序如下:

I>Br>Cl>S>P>F>O>N>C>D>H

b.对于多原子取代基,先按照游离价所在原子(即与母体直接相连的原子)的原子序数大小顺序排列;当游离价所在的原子相同时,则比较与它相连的其他原子。比较时,按原子序数排列,先比较最大的,仍相同,再依次比较居中、最小的。如—CH2CH2CH2CH3与—CH(CH32,游离价所在原子均为碳原子,再按顺序比较与游离价原子相连的其他原子,在—CH2CH2CH2CH3中为—C(C,H,H),而在—CH(CH32中为—C(C,C,H),所以—CH(CH32为较大基团。如果某些基团仍相同,则沿取代链依次相比。

c.含有双键或叁键的基团,则可看成连接两个或三个相同的原子。例如:

常见基团的优先次序如下:

③命名:主链为母体化合物,若连有相同的取代基,则合并取代基,并在取代基名称前,用二、三、四……数字表明取代基的个数。各取代基的位次都应标出,表示各位次的数字间用“,”隔开。取代基的位次与名称之间用短线“-”连接起来,写在母体化合物的名称前面。例如:

思考题

2-2 用系统命名法写出下列化合物的名称。

2-3 写出2,2,5-三甲基-4-乙基己烷的结构式。