2.5 有机化合物的系统命名法
2.5.1 链烷烃
2.5.1.1 直链烷烃
直链烷烃的系统命名法与普通命名法极为相似,不同点是一般省掉“正”,直接用“碳原子数+烷”来表示。表2-5列出了一些正烷烃的名称。
表2-5 正烷烃的名称
2.5.1.2 支链烷烃
普通有机化合物系统命名的基本格式为:
命名时,首先要确定主链。确定主链的原则是:首先考虑最长的碳链作主链。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对主链进行编号。最低系列原则的内容是:使取代基的位次尽可能小,若有多个取代基,取代基位次之和要小,位次之和相同时,小取代基位次要小。取代基的位次写在取代基的名称前,用一短线与取代基的名称相连。
最后,根据有机化合物名称的基本格式(取代基在前,母体在后)写出全名。当一个化合物中有两种或两种以上的取代基时,按次序规则确定次序,次序规则中小的基团放在前面,多个相同取代基要合并写,必须分别标清位次。
下面是几个实例:
选六碳链为主链。主链有两种编号方向,第一行编号,取代基的位号为2、4、5,第二行编号,取代基的位号为2、3、5。根据最低系列原则,用第二行编号。该化合物的名称为2,3,5-三甲基己烷。2,3,5分别为三个甲基的位次号,“三”是甲基的数目。
本化合物有两个八碳的最长链,其中横向长链有四个侧链,弯曲的长链只有两个侧链,所以选横向长链为主链。主链有两种编号方向,第一行取代基的位号是4,5,6,7,第二行取代基的位号是2,3,4,5,根据最低系列原则,选第二行编号。该化合物的中文名称是2,3,5-三甲基-4-丙基辛烷。
本化合物有两个七碳的最长链,侧链数均为三个,所以根据侧链的位次来决定主链。横向长链的侧链位次为2,4,5,弯曲长链的侧链位次为2,4,6,小的优先,所以选横向长链为主链。本化合物的中文名称为2,5-二甲基-4-异丁基庚烷或2,5-二甲基-4-(2-甲丙基)庚烷。括号中的“2”是取代烷基上的编号,复杂取代基本身需要编号时,要把与主链相连的第一个碳定位为1号位置,同时用括号表示出复杂取代基。
2.5.2 环烷烃
2.5.2.1 单环烷烃的命名
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”字。例如:
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。例如:
当环上的取代基比较简单时,通常将环作为母体来命名。例如:
环上有多个取代基时,要对母体环编号,编号仍遵守最低系列原则。例如:
2.5.2.2 桥环烷烃
桥环烷烃中共用的碳原子称为桥头碳,两个桥头碳之间可以是碳链,也可以是一个键,称为桥。将桥环烷烃变为链状化合物时,要断裂碳链,断裂几次就属于几环,如需断两次的桥环烷烃称为二环,断三次的称为三环等。
编号时要从一个桥头碳开始,先编最长的桥,编回另外一个桥头碳,再编次长桥,最后编小桥,如编号可以选择,则使取代基的位号尽可能最小。命名时,先写取代基,再写某环,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(零不能省略),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烷烃碳原子总数的烷烃的名称。
上式三环烃中,在2,6位中间无碳原子(2,6位碳称为偏桥头碳),因此用零表示,在零的右上角标明位号(表示偏桥位置),位号中间用逗号隔开。
2.5.2.3 螺环烷烃
螺环烷烃中共用的碳原子称为螺原子。螺环的编号是从小环上的靠近螺原子的碳开始编号,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,则同桥环处理方式:
2.5.3 普通烯烃和炔烃
2.5.3.1 单烯烃和单炔烃
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。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。双键在链中央时,让取代基的位号尽可能小。
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。
单炔烃的系统命名方法与单烯烃相同。
2.5.3.2 多烯烃和多炔烃
取含双键(或三键)最多的最长碳链作为主链,称为某几烯。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。其他原则同烷烃命名。例如:
2.5.3.3 烯炔
若分子中同时含有双键与三键,用烯炔作词尾,给双键、三键以尽可能小的编号,如果位号有选择时,使双键位号比三键小,书写时先烯后炔:
2.5.4 芳香烃
2.5.4.1 含苯基的单环芳烃
烃基是简单的烷基时,将苯作为母体,烃基作为取代基,称为××苯。烃基结构复杂,尤其是含官能团时将苯作为取代基,苯环以外的部分作为母体,称为苯(基)某某。
一元烃基取代苯中,取代基为1号位,“1”一般省略。
苯的二元烃基取代物有三种异构体,命名时用邻(o)表示两个取代基处于邻位,用间(m)表示两个取代基处于中间相隔一个碳原子的两个碳上,用对(p)表示两个取代基处于对角位置,也可用1,2-、1,3-、1,4-表示。例如:
若苯环上有三个相同的取代基,常用“连”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。例如:
2.5.4.2 多环芳烃
(1)多苯代脂烃的命名
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。例如:
(2)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(′)符号。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。例如:
(3)稠环芳烃
最简单最重要的稠环芳烃是萘、蒽、菲,编号都是固定的,如下所示:
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γ位。菲有五对等同的位置,它们分别是:1、8,2、7,3、6,4、5,9,10。取代稠环芳烃的名称格式与有机化合物名称的基本格式一致。例如:
2.5.5 烃的衍生物
2.5.5.1 常见官能团的词头、词尾名称
在有机化合物的命名中,官能团有时作为取代基,有时作为母体官能团。前者要用词头名称表示,后者要用词尾名称表示。表2-6列出了一些常见官能团的词头、词尾名称。
表2-6 常见官能团的词头、词尾名称
2.5.5.2 单官能团化合物
单官能团化合物的系统命名有两种情况。
一种情况是将官能团作为取代基,仍以烷烃为母体,按烷烃的命名原则来命名。当官能团是卤素、硝基、亚硝基时,采用这种方法来命名。若官能团是醚键时,如果烃基较复杂也可以采用这种方式来命名。取较长的烃基作为母体,把余下的碳数较少的烷氧基(RO—)作取代基,如有不饱和烃基存在时,选不饱和程度较大的烃基作为母体:例如
另一种情况是将含官能团的最长链作为母体化合物的主链,根据主链的碳原子数称为某A(A=醇、醛、酮、酸、酰卤、酰胺、腈等,其中腈的氰基碳要算在主链里面)。从靠近官能团的一端开始,依次给主链碳原子编号。在写出全名时,把官能团所在的碳原子的号数写在“某”之前(不产生歧义的可以不写),并在某A与数字之间画一短线,支链的位置和名称写在某A的前面,并分别用短线隔开。如:
当一个环与一个带末端官能团的链相连,而此链中又无杂原子和重键时,环作取代基,即将两者的名称连接起来为此化合物的名称。
2.5.5.3 含多个相同官能团化合物
分子中含有两个或多个相同官能团时,命名应选官能团最多的长链为主链,然后根据主链的碳原子数称为某n醇(或某n醛、某n酮、某n酸等),n是主链上官能团的数目。例如七碳链的二元醇称为庚二醇。编号时要使主链上所有官能团的位置号尽可能小。最后按名称格式写出全名。分析两个例子:
该化合物的八碳链上有一个羟基,七碳链上有两个羟基,应选含羟基多的七碳链为主链。为了使主链上官能团的位置号尽可能小,编号应从左至右。主链的4位上有一个取代基——正丁基。所以该化合物的名称是4-丁基-2,5-庚二醇。
该化合物中的七碳链和六碳链均有两个羟基,所以应选长的七碳链为主链。由于从左至右和从右至左两种编号中,主官能团的位置号相同,所以要让取代基——羟甲基位置号尽可能小。本化合物的名称是3-羟甲基-1,7-庚二醇。
下面再举几个实例。
2.5.5.4 含多种官能团化合物
当分子中含有多种官能团时,首先要确定一个主官能团,确定主官能团的方法是官能团优先次序规则(2.2.3),排在前面的官能团总是主官能团。然后,选含有主官能团及尽可能含较多官能团的最长碳链为主链。主链编号的原则是要让主官能团的位次尽可能小。命名时,根据主官能团确定母体的名称,其他官能团作为取代基用词头表示。然后根据名称的基本格式写出名称。分析几个实例:
上述分子中有两个官能团,醛基是主官能团。醛的编号总是从醛基开始。酮羰基的氧与链中的3位碳相连,用3-氧代表示,名称是3-氧代戊醛。
上述分子中有两个羟基、一个醚键,母体化合物应为醇。醚的甲氧基作为取代基,名称是3-甲氧基-1,2-丙二醇。
当多种官能团化合物中含有烯(炔)键时,一般把表示主链碳数的字或数写在烯(炔)前,如某烯醇、某烯酸。
下面再举几个实例:
2.5.5.5 环氧化合物和冠醚
(1)环氧化合物
环氧化合物命名时用环氧作词头,写在母体烃名之前。最简单的环氧化合物是环氧乙烷。除环氧乙烷外,其他环氧化合物命名时还需用数字标明环氧的位置,并用一短线与环氧相连。例如:
五元和六元的环氧化合物习惯于按杂环体系来命名。例如1,4-环氧丁烷更习惯于称为四氢呋喃,因为它可以看作是杂环化合物呋喃加上四个氢原子后形成的。有的环氧化合物也可以按杂环的系统命名法来命名。在杂环化合物的命名中,氧杂等于,氮杂等于吖,硫杂等于噻。
(2)冠醚的命名
含有多个氧的大环醚,因其结构很像王冠,称为冠醚。命名时用“冠”表示冠醚,在“冠”字前面写出环中的总原子数(碳和氧),并用一短线隔开,在“冠”字后表示环中的氧原子数,也用一短线隔开,就得全名:
有关同分异构如构象异构、顺反异构、对映异构等的命名要求以及特殊结构如杂环等相关复杂物质的命名在后续章节里会详细介绍。