Метод конденсирования (аннелирования) при построении названий углеводородов
Алканы
Для построения названия алкана следует:
1. Найти главную цепь углеводорода, которой является самая длинная цепь, и назвать ее путем объединения умножающей приставки, соответствующей числу атомов углерода в цепи, с суффиксом "ан". Исплючение представляют названия первых четырех членов ряда: метан CH4, этан CH3CH3, пропан CH3CH2CH3 и бутан CH3(CH2)2CH3.
Перед названием неразветвленного углеводорода иногда приписывают курсивную букву "н-" (нормальный), подчеркивая этим линейный характер молекулы.
Если есть несколько цепей одинаковой длины, то предпочтение последовательно отдается цепи:
- в которой имеется наибольшее количество ответвлений;
- в которой заместители имеют ниаменьший набор локантов;
- которая имеет наибольшее количество атомов углерода в наиболее коротких ответвлениях;
- которая имеет наибольшее количество разветвленных боковых цепей.
2. Последовательно пронумеровать атомы углерода главной цепи, начиная с ближайшего к разветвлению конца. Если первые разветвления имеются на одинаковом расстоянии от обоих концов цепи, то нужно составить две возможных последовательности локантов и выбрать наименьшую.
3. Назвать замещающие группы (боковые цепи) в соответствии с числом имеющихся в них атомов углерода, записать их в алфавитном порядке перед названием главной цепи и указать их положение, поставив перед каждой группой номер атома главной цепи (локант), с которым она связана. Если имеются две или несколько одинаковых групп, то перед соответствующим префиксом следует использовать умножающую приставку; одинаковые локанты в этом случае пишутся через запятую.
|
|
|
Согласно правилам IUPAC префикс "изо", обозначающий терминальную группу (СН3)2СН-, применяется только для родоначальных алканов С4-C6, префикс "трет-" - только для алкилов С4 и С5, префикс "втор-" - только для втор-бутила, но не для всех аналогичных углеводородных остатков. Префикс "нео" применим только для неопентана С(СН3)4 (и его радикала). Следует напомнить, что "трет-" и "втор-" пишутся курсивом, через дефис, в то время как "изо" и "нео" пишутся слитно и обычным (прямым) шрифтом. В тех случаях, когда это требуется для указателей, буква "н-", означающая "нормальный" пишется курсивом и отделяется дефисом (однако применять ее следует только в случаях, когда это необходимо подчеркнуть). В указателях СА для названия алканов такие префиксы не применяются: например, неопентан С(СН3)4 там называют так: Пропан, 2,2-диметил- (Propane, 2,2-dimethyl-).
Алкены и алкины
Систематические названия алкенов образуются из соответствующих названий алканов путем замены суффикса "ан" на "ен" и указанием положения двойной связи в цепи с помощью локанта. В качестве главной цепи выбирается наиболее ненасыщенная (не обязательно самая длинная!). Нумерация начинается с конца цепи, который ближе к двойной связи. В полиенах для указания количества двойных связей к суффиксу "ен" добавляют умножающие приставки (перед ними для благозвучности добавляют соединяющую букву "а"), а цепь нумеруют так, чтобы двойные связи были обозначены наименьшими локантами.
|
|
|
Названия алкинов образуются из соответствующих названий алканов путем замены суффикса "ан" на "ин" и указанием положения тройной связи в цепи с помощью локанта. Правила выбора главной цепи и начала нумерации такие же как для алкенов.
Оба эти суффикса могут находиться в одном наименовании ("-ен" перед "-ин"), например: бутен-1-ин-2, гексадецен-2-диин-5,7-ол-4.
Соединения любой длины, содержащие две двойные связи разделенные одинарной, называют конъюгированными (сопряженными); о соединениях, содержащих тройную и двойную связь разделенную одинарной, говорят, что они содержат смешанные конъюгированные связи, а о соединениях, содержащих две и более двойные связи не разделенные одинарной, говорят, как о кумулятивно ненасыщенных, их называют кумуленами и нумеруют, как обычно, например: СН3СН=С=СН2 бутадиен-1,2.
|
|
|
Для алкенов и алкинов допускаются следующие тривиальные названия: ацетилен (сист. название этин) CH≡CH, аллен (сист. название пропадиен) CH2=C=CH2.
Циклоалканы
Номенклатура циклоалканов и их ненасыщенных производных очень сходна с номенклатурой неразветвленных алканов, отличаясь лишь префиксом "цикло-"; все заместители, присоединяемые к циклу, именуются как таковые, а нумерация осуществляется в соответствии с принципами, описанными выше.
Основная проблема заключается в том, какой фрагмент взять в качестве родоначального названия: цепь или цикл. В этом случае рекомендуется руководствоваться двумя критериями: а) максимальная замещенность фрагмента и б) размер фрагмента. В соответствии с этими критериями основной фрагмент выбирают следующим образом:
- в углеводороде, содержащем несколько цепочек, присоединеных к циклу, за основу берется цикл,
- в углеводороде, содержащем несколько циклов, присоединенных к цепи, за основу берется цепь,
- если цикл по размеру больше цепи, за основу, как правило берется цикл,
|
|
|
- если цепь по размеру больше цикла, то за основу, как правило, берется цепь.
Нумерация насыщенного цикла как основного фрагмента производится таким образом, чтобы заместители получили наименьший набор локантов. При выполнении этого условия и при наличии выбора меньший локант приписывается тому заместителю, который стоит первым по алфавиту. Следует иметь в виду, что нумерация цикла в русском названии может отличаться от его нумерации в английском названии.
Ароматические углеводороды
Правила IUPAC следуют общей практике; они разрешают использовать тривиальные названия для семи родоначальных углеводородов (бензол, толуол, ксилолы, мезитилен, стирол, кумол, цимолы). СА из тривиальных названий использует только бензол (benzene); все остальные называются как замещенные бензола. Родовое название ароматических углеводородов - арены.
Крайне реакционноспособный, но не выделяемый интермедиат бензола с тройной связью принято называть дегидробензолом, от него производят названия производных и аналогов.
Префикс "би-" издавна применялся в американской практике для обозначения прямого соединения двух одинаковых циклических систем, как это имеет место в соединении C6H5-C6H5 которое ранее в европейской практике называли дифенилом. IUPAC давно принял, как правило, префикс "би-" (вместо "ди-") в подобных случаях, и этот префикс теперь широко используется. Этот префикс исключительно удобен для описания "сдвоенных групп" (исключая бицикло, см. ниже). Однако правила IUPAC разрешают сдваивание как наименований радикалов, что дает название типа "бинафтил", так и молекул, что дает название типа "бинафталин". В последнем случае, как и в конъюнктивной номенклатуре, префикс "би-" подразумевает потерю двух атомов водорода. В настоящее время сдваивание наименований молекул стало предпочтительным почти повсеместно, за исключением наименования бинафтила и бифенила, которые давно укоренились. Отметим, что радикал С6Н5-С6Н4 называют бифенилилом (по правилам образования названий радикалов: второе "-ил" является характерным окончанием радикалов). В нумерации места соединения получают возможно меньшие локанты.
"Би"-номенклатура относится только к незамещенным соединениям; предполагается, что могут быть сдвоены только родоначальные соединения. Например, согласно правилам IUPAC, соединение HOOC-C6H4-C6H4-COOH следует назвать бифенилдикарбоновой-4,4' кислотой, а не п,п'-бибензойной кислотой, как ранее называли эту структуру американские химики.
Для более протяженных ансамблей циклов применяют префиксы: 3 - "тер-", 4 - "кватер-", 5 - "квинкви-", 6 - "секси-", 7 - "септи-", 8 - "окти-", 9 - "нони-", 10 - "деци", 11 - "ундеци-", 16 - "гексадеци-", 40 - "тетраконти-" и т. д., за ними идет название исходной молекулы (например: тернафталин, кватерпиридин и др.), но вновь с исключениями: терфенил, кватерфенил и т. д. В ансамблях из одинаковых звеньев локанты без штрихов присваиваются одному из терминальных звеньев, ближайшее следующее звено нумеруется локантами с одним штрихом, следующее - с двумя штрихами и т. д. Как всегда, места соединения получают возможно меньшие локанты, и это правило не меняется от появления суффикса, т. е. группа СОOН в бифенилдикарбоновой-4,4' кислоте считается находящейся в положении 4 и 4', а не 1 и 1'.
Полициклические углеводороды
Номенклатура полициклических углеводородов, равно как и гетероциклических соединений, значительно сложнее, так как здесь встречается множество соединений с самыми различными структурами. Химик должен быть знаком с основными принципами, которые только и могут быть приведены здесь. Существует довольно большой список тривиальных наименований, из которых методом конденсирования строят названия структур, имеющих еще более сложные скелеты. Имеется и другой метод построения наименований полициклических соединений (бициклических систем), независимый от метода конденсации и списка тривиальных наименований. Кроме того, имеется несколько методов, применяемых для особых типов соединений. Ими заняться следует именно в перечисленном порядке, но сперва лучше рассмотреть общие методы записи формул и нумерации ароматических полициклических систем.
(1) Если только возможно, циклы должны изображаться с двумя вертикальными сторонами (трехчленный цикл - с одной вертикальной стороной).
(2) Как можно больше циклов следует изображать в горизонтальном ряду, независимо от их размера.
(3) По-возможности, большая часть оставшихся циклов должна размещаться в правом верхнем квадранте, и по-возможности, меньшая часть - в левом нижнем квадранте (за центр принимается средний цикл горизонтального ряда).
(4) Правильно ориентировав формулу, нумерацию начинают с правого верхнего цикла от первого атома углерода, не участвующего в слиянии с другими циклами, и ведут нумерацию по часовой стрелке по периметру молекулы. Атомы, общие для двух циклов (узловые), получают локант предыдущего атома с добавлением курсивной буквы латинского алфавита: а, b, с и т. д. Для более редких случаев порядок нумерации определяется дополнительными правилами. Для антрацена и фенантрена нумерация давно устоялась и не подчиняется вышеприведенным правилам.
Некоторые циклические структуры содержат звено СН2. Для хорошо известных соединений, таких как инден и флуорен, положение СН2-группы однозначно и считается нормальным. Во всех остальных случаях положение СН2-группы фиксируется буквой Н, написанной курсивом, которой предшествует цифровой локант, обозначающий ее место в цикле. Если СН2-группа в молекуле флуорена находится в необычном положении, то она фиксируется, как сказано выше, например 3H-флуорен. Такой водород называют "обозначенным водородом". СА теперь во всех случаях применяет "обозначенный водород", поэтому, в СА: 1H-инден, 9H-флуорен.
Как и обычно, гидрирование обозначают префиксами "гидро-" (включая "пергидро-" для полностью гидрированных соединений), однако для ряда частично гидрированных соединений правила IUPAC разрешают использовать тривиальные названия (не применяемые в методе конденсирования и не используемые в указателях СА).
Метод конденсирования (аннелирования) при построении названий углеводородов
Названия ароматических углеводородов, не включенных в список разрешенных IUPAC, составляются методом конденсирования, по правилам, принятым IUPAC и СА. Эти правила охватывают очень много ситуаций.
(1) В качестве основного компонента выбирается тривиальное название наибольшей подходящей структурной единицы. В выбранной структуре, начиная от связи 1,2 все грани по периметру обозначаются строчными (малыми) курсивными буквами латинского алфавита: а, b, с и т. д. Полное название составляется подстановкой названия причлененной структуры (со связкой "о") перед названием основы. В квадратных скобках обозначается порядок сочленения: для этого указывают локанты атомов причлененной структуры, участвующих в конденсировании, и буквенное обозначение грани основной структуры. Затем, если это необходимо, формула может быть переориентирована в соответствии с правилами (1) - (3), описанными выше, и перенумерована в соответствии с правилом (4).
(2) 9H-нафто[1,2,3-cd]перилен, является примером трехточечного конденсирования.
(3) Для бензо-производных содержимое квадратных скобок может быть сокращено и ограничено лишь указанием грани или граней старшего компонента, как например у бенз[а]антрацена.
(4) Сокращенные наименования применяются для префиксов бензо-, нафто-, антра- (обратите внимание на это "а"), фенантро-, аценафто- и перило-, но не для прочих.
(5) Окончательное название относится к соединению, содержащему максимальное число некумулированных двойных связей; так, в индено[1,2-а]индене, полученном при слиянии двух молекул индена, группа СН2 исчезает. 
(6) Продукты частичного гидрирования обозначаются префиксом "гидро-" с умножающей приставкой, при исчерпывающем гидрировании - префиксом "пергидро-".
(7) Циклоалкеновые кольца обозначаются префиксами "циклопента-", "циклогепта-", "циклоокта-" и т. д., которые относятся к кольцам, содержащим максимальное число некумулированных двойных связей. Так образуются, например, названия соединения 1H-циклопентациклооктен (тотчас следует заметить, что для стероидов применяется особая нумерация, не соответствующая рассмотренным выше правилам IUPAC).
(8) Гласная "о", указывающая на слияние, часто отбрасывается перед следующей гласной, даже если последняя находится после квадратных скобок, как это было отмечено, например, в названии бенз[а]антрацена.
(9) Для локантов, характеризующих места слияния, применяются квадратные скобки, чтобы не спутать их с локантами окончательной нумерации соединения.
Гетероциклические соединения
Среди всех классов органических соединений гетероциклические соединения обладают наибольшим разнообразием структурных типов, и поэтому наиболее сложной номенклатурой. Ниже приведен общий обзор принципов номенклатуры этих соединений.
Даже если не считать алкалоидов, имеется необычайное множество тривиальных или полутривиальных названий гетероциклических соединений. В списке правил IUPAC содержится 47 названий гетероциклических систем, которые могут быть использованы при составлении сложного названия методом конденсации, и 14 гидрированных систем, которые не используют в этом методе.
Во всех гетероциклических системах узловой гетероатом получает свой локант. Альтернативные названия, принятые в указателях СА, точно фиксируют все "обозначенные" атомы водорода вместо того, чтобы оставлять их подразумеваемыми, как это делается в некоторых названиях по IUPAC.
Кроме тривиальных названий в химии гетероциклических соединений широко применяется расширенная система Ганча-Видмана. По этой системе гетероатомы обозначаются слогами (префиксами), оканчивающимися буквой "а" (окса-, тиа-, селена-, аза-, фосфа- и т.д.) (буква "а" опускается перед следующей гласной буквой) и сопровождаются другим слогом, указывающим на размер цикла.
В некоторых случаях последний слог несколько видоизменяется, чтобы отразить степень гидрирования цикла, однако чаще для этого используется префикс "гидро-".
Большинство суффиксов для обозначения величины цикла образуется отделением нескольких букв от соответствующего числительного: "-ир", от "три" (трехчленный цикл), "-ет" от "тетра", "-еп" от "гепта", "-ок" от "окта", "-он" от "нона" и "-ек" от "дека", и только "-ол" для пятичленного и "-ин" для семичленного циклов являются оригинальными окончаниями в этой системе номенклатуры (образовались от названий наиболее распространенных азотистых гетероциклов: пиррол и пиридин).
Для шести- и более членных гетероциклов терминальное "-ин" означает ненасыщенность азотсодержащего цикла; суффикс "-идин" используется как окончание полностью гидрированных трех- и пятичленных азотсодержащих циклов, "-ан" - для полностью гидрированных гетероциклов, не содержащих азота.
Если в цикле содержится более одного гетероатома, они указываются в порядке, определенном обратным порядком групп таблицы Менделеева и в порядке увеличения атомного номера, например: "оксатиа", "тиаза", "оксаза" (обратите внимание на пропуск буквы "а" в "тиаза" и "оксаза").
Локанты предшествуют полученным названиям. Гетероатом, находящийся в таблице Менделеева в группе с большим номером и имеющий меньший атомный номер должен получить наименьший из возможных номеров, и далее так же поступают и с другими гетероатомами. Примерами здесь могут служить названия: 1,3-тиазол, 1,2,4-триазин и 1,2,4-тиазафосфол (вместо 1,3-тиазол обычно пишут просто тиазол).
"Обозначенный водород" в группе СН2 обычно фиксируют так же, как и в случае карбоциклических соединений, например: 6H-1,2,5-тиадиазин.
Дата добавления: 2021-01-20; просмотров: 81; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!