绪论有机化合物的命名.ppt

高中化学竞赛培训资料讲座 有机化学 （ Organic Chemistry） 【 竞赛基本要求 】 1、有机化合物基本类型及系统命名； 2、烷、烯、炔、环烃、芳香烃的基本性质及相互转化； 3、异构现象； 4、马尔可夫尼科夫规则； 5、取代反应； 6、芳香烃取代反应及定位规则； 7、芳香烃侧链的取代反应和氧化反应； 8、碳链增长与缩短的基本反应； 9、分子手性及不对称碳原子的 R、 S构型判断； 10、 糖、脂肪、蛋白质。 第一章 绪论 有机化合物的命名 第一节 有机化学中的同分异构现象 第二节 有机化合物的分类 第三节 有机化合物结构式的表达方式 第四节 有机化合物的命名 本 章 提 纲 碳架异构体 位置异构体 官能团异构体 互变异构体 价键异构体 构型异构体 构象异构体 几何异构体 旋光异构体 交叉式构象 重叠式构象 构造异构体 同 分 异 构 体 （ 结 构 异 构 体 ） 立体异构体 电子互变异构体 第一节 有机化学中的同分异构现象 * 分子式相同 , 结构不同的化合物称为同分异构体 , 也叫结构异构体 碳架异构体：因碳架不同而引起的异构体 ; 如 : 位置异构体：由于官能团在碳链或碳环上的位置不同而产生的 异构体 ; 如 : 官能团异构体：由于分子中官能团不同而产生的异构体 ; 如 : 构造异构体： 因分子中 原子的连结次序 不同或 者 键合性质 不同而引起的异构体。 C 4 H 1 0 C H 3 C H 2 C H 2 C H 3 C H 3 C H C H 3 C H 3 C 3 H 8 O C H 3 C H 2 C H 2 O H C H 3 C H C H 3 O H C 2 H 6 O C H 3 O C H 3 C H 3 C H 2 O H 互变异构体 : 因分子中某一原子在两个位置迅速移动而产生的 官能团异构体 价键异构体：因分子中某些价键的分布发生了改变，与此同 时也改变了分子的几何形状，从而引起的异构 体 ; 如 : h v h v C 3 H 6 O H 3 C C C H 2 O H C H 3 C O H C H 2 第二节 有机化合物的分类 一 按碳架分类 链形化合物 环形化合物 (脂肪族化合物 ) 碳环化合物 杂环化合物 芳 环 化 合 物 脂 环 化 合 物 脂 杂 环 化 合 物 芳 杂 环 化 合 物 二 按官能团分类 蛛网式 C C C C CH H H H H H H H H H H H 结构简式 H 3 C C H C H 2 C H 2 C H 3 C H 3 键线式 O H 第三节 有机化合物构造式的表达方式 CH3CHCH2CH2CH2CH3 CH3 一 链烷烃的命名 1. 系统命名法： IUPAC (1) 直链烷烃的命名 : 含 10个碳原子以内的直链烷烃 , 从 1-10依次用 天干名称甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、 癸加上烷来命名 ; 而含碳原子 10个以上的直链烷烃 , 用数目加上烷来命名。 第四节 有机化合物的命名 *1、 碳原子的级 1oH 2oH 3oH 1oC 2oC 3oC 4oC (伯 ) (仲 ) (叔 ) (季 ) H 3 C C C H 3 C H 3 C H 2 C H C H 3 C H 3 与一个碳原子相连的碳为一级碳原子； 与二个碳原子相连的碳为二级碳原子； 与三个碳原子相连的碳为三级碳原子； 与四个碳原子相连的碳为四级碳原子。 (2) 支链烷烃的命名 正 丁基 二级 丁基 异 丁基 (n) （ iso） C H 3 C H 3 C H 2 C H 3 C H 2 C H 2 H 3 C H 3 C C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H C H 2 H 3 C H 3 C C H 3 C H 2 C H C H 3 甲基 乙基 正 丙基 异 丙基 *2 、 烷基的命名 : 三级 戊基 三级 丁基 新 戊基 C H 3 C H 2 C C H 3 C H 3 CH 3 C C H 3 C H 3 CH 3 C C H 3 C H 3 C H 2 第一条 规则 ： 将各种取代基的连接原子，按原子序数的大小排列， 原子序数大的顺序在前。若为同位素，则质量数高 的顺序在前。 *3 、 顺序规则 I B r C l F O N C D H 不同原子按原子序数排列 同位素按质量 数由高到低的 顺序排列 各种原子或取代基按先后次序排列的 规则称为顺序规则。 C H O H H C H C C C C l H H H H H H H C H C C C H H H H H H H H H H H O C H 2 C H 2 C H C H 3 C H 3 C H 2 C H C H 3 C H 2 C l 1 2 34 第二条规则 若多原子基团的第一个连接原子相 同，则比较与它相连的其它原子，先 比较原子序数最大的原子，再比较第 二大的，依次类推。若第二层次的原 子仍相同，则沿取代链依次相比，直 至比出大小为至。 1 2 3 4 第三条规则 含不饱和键时排列顺序大小的规则：连有双键或叁 键的原子可以认为连有两个或三个相同的原子。 C C H C H C H 2 C H ( C H 3 ) 2 C C C C C H H H H H C C C H H H H H H H C C C C C H C C C C C H H 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 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 ) iso, neo 参加比较 i（异） , n-（正） , sec（二级） , tert（三级） , cis（顺） , trans（反） , di（二个） , tri（三个） , tetra（四个）不 参加比较 。 *4 、有机化合物系统命名的基本格式 （ A） 确定主链： 链的长短 （长的优先）， 侧链数目 （多的优先 ), 侧链位次大小 （小的优先）， 各侧链碳原子数 （多 的优先）， 侧分支的多少 （少的优先）。 （ B） 编号：按 最低系列原则 编号。 最低系列原则：使取代基的位置号码尽可能小。 若有多个取代基，逐个比较，直至比出高底为止。 （ C） 按名称基本格式写出全名。 *5 、命名步骤 3. 命 名 : 中文名称： 2,3,5-三甲基己烷 实 例 一 C H 3 C H C H 2 C H C H C H 3C H 3 C H 3H 3 C 6 5 4 3 2 1 2 , 3 , 5 1 2 3 4 5 6 2 , 4 , 5 2 编 号 : 第一行 取代基编号为 2, 4, 5; 第二行 取代基编号为 2, 3, 5; 根据最低系列原则 , 用第二行编号。 1 确定主链 : 最长链为主链。 C H 3 C H 2 C H 2 C H C HC H C H C H 3 C H 2 C H 2 C H 3 C H 3 C H 3 C H 3 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 6 7 8 1 确定主链： 有两个等长的最长链。 比侧链数 : 一长链有四个侧链，另一长链有 二个 侧链 ，多的优先。 2 编 号： 第二行取代基编号 2,3,4,5; 第一行 取代基编号 4,5,6,7。 根据最低系列原则 , 选第二行编号 3 命 名： 中文名称： 2,3,5-三甲基 -4-丙基辛烷 实 例 二 C H 3 C H 2 C H C H C H 2 C H C H 3 C H 3 C H 2 C H C H 3 C H 3 C H 3 7 6 5 3 2 14 2 3 4 5 6 71 5 6 7 1 确定主链：有两根等长的主链，侧链数均为三个。 一长链侧链位次为 2,4,5; 而另一长链 侧链位次 为 2,4,6, 小的优先。 2 编 号：黑色编号侧链位次 2,4,5;蓝色编号侧链位次 3,4,6。 按最底系列原 则选黑 色编号。 3命名：中文命名 : 2,5-二甲基 -4-异丁基庚烷 ; 或 2,5-二甲基 -4-(2-甲丙基 )庚烷 实 例 三 C H 3 C H 2 C H 2 C H 3 C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H 3 C H 3 C H 3 C H C H 3 C H 3 C H 3 C H C H 2 C H 3 C H 3 C H 3 C H 3 C C H 2 H 2. 习惯命名法（也称普通命名法） （异戊烷） 习惯命名法命名直链烷烃 时，与系统命名法相同。 习惯命名法命名有支链的 烷烃时，一般只适合于简 单的烷烃。 （正丁烷） （异丁烷） （正戊烷） （ 新 戊 烷 ） C H 3 C H 3 C H 3 C C H 2 C H 3 C H 3 C H 异辛烷 异辛烷中的异不符合命名的规定，是一个特例。 二甲基，正丙基，异丙基 甲烷 C H 3 C H C H 3 C H 3 C H 3 C C H 2 C H 2 C H 3 甲烷又称沼气 3. 衍生物命名法 以甲烷为母体 , 其它部分都作为 取代基来命名 . ( 一般总是选连有 烷基最多的碳原 子作为甲烷的碳 原子 ) 4 俗名（通常根据来源命名） 手性：互为 镜影、但不 能重叠的性 质称为手性。 手性中心：如果分子的手性 是由于原子或原子团围绕某 一点的非对称排列而产生的， 这个点就是手性中心。 手性碳原子：与四个不相同 的基团相连的碳原子称为不 对称碳原子或称手性碳原子。 手性碳原子常用 *标注。 C C H 2 C O O H C H 3 H O H C C H 2 C O O H C H 3 H O H * * (S)-3-羟基丁酸 (R)-3-羟基丁酸 二 单环烷烃的命名 1 手性、手性中心、手性碳原子 2 R, S构型的确定 C C H 2 O H O H C H O H 1 2 3 4 看的方向 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；旋转方向是逆时针的，手性碳为 S构型。 (S)-(+)-乳酸； 逆时针方向运转 (sinister, 拉丁文 ) (R)-(-)-乳酸； 顺时针方向运转 (rectus, 拉丁文 ) C O O H H 3 C O H H 1 2 3 C O O H H C H 3 H O 1 2 3 环用顺、 反或 R、 S表示 构型 顺 -1,2-二甲基环丁烷 3 Z、 E 和顺反构型的确定 *确切的命名是： （ 1R,2R)-1,2-二甲基环丁烷 C H 3 C H 3 C H 3C H 3 由于成环碳原子的单键不能自由旋转而引起的顺 反异构体用顺反表示。确定顺反的原则是：二个 基团在平面的同一侧为顺，在平面的二侧为反。 反 -1,2-二甲基环丁烷 由于双键不能自由旋转而引起的顺反异构体用 Z, E表示。确定 Z, E的原则是：按顺序规则确定与双键碳原子相连二个基团的 大小，由大到小用箭头标出。二个双键碳原子连的基团箭头方 向一致，双键为 Z构型；箭头方向相反，双键为 E构型。 双键用 Z、 E表示构型 (Z)-2-丁烯或 顺 -2-丁烯 (E)-2-丁 烯或 反 -2-丁 烯 C C C H 3 H H 3 C H C C H C H 3 H 3 C H 立体异构体：分 子中原子或原子 团互相连接次序 相同，但空间排 列方式不同而引 起的异构体。 构象异构体 旋光异构体 构型异构体 几何异构体 交叉式构象 重叠式构象 几何异构体：由于双键不能自由旋 转或由于成环碳原子的单键不能自 由旋转而引起的立体异构体。 旋光异构体：因分子含有不对称碳 原子或者没有对称因素而引起的具 有不同旋光性能的立体异构体 。 立体异构体 4 立体异构体的定义 定义：只有一个环的烷烃称为单环烷烃。 命 名 步 骤 （ 1）确定母体 : 没有取代基的环烷烃本身就是母体 , 命名 时只须在相应的烷烃前加“环” (英文加 cyclo), 环上有 取代基的环烷烃以环为母体还是以链为母体视情况而定 . （ 2）编号要符合最低系列原则 （ 3）确定构型 带有两个或两个以上取代基时，分子有对称性。 构型用顺反表示，分子没有对称性，构型用 R、 S表示。 （ 4）按名称的基本格式要求写出全名 5 单环烷烃的命名 实 例 四 乙基环己烷 2-甲基 -4-环己基己烷 侧链比较简单 , 以环为母体 , 链为取代基 , 侧链比较复杂 , 以链为母体 , 环为取代基。 C H 2 C H 3C H 3 C H C H 2 C H C H 2 C H 3 C H 3 1,4-二甲基 -2-乙基环己烷 实 例 五 C H 2 C H 3 C H 3 H 3 C 1,3-二甲基 -5-乙基环己烷 实 例 六 C H 3 H 3 C C H 2 C H 3 1 3 5 顺 -1,2-二甲基环丙烷 实 例 七 H H 3 C H C H 3 实 例 八 (1R,2R)-1,2-二甲基环丙烷 (1S,2S)-1,2-二甲基环丙烷 H H 3 C C H 3 H H 3 C H H C H 3 带有二个或二个以上取代基时， 分子有对称性，构型用顺 反表示 。 分子没有对称性，构型用 R, S表示。 (1S,3S)-1-甲基 -1-乙基 -3-氯 -3-溴环己烷 实 例 九 C l B r E t M e 1 2 3 45 6 r-1,反 -5-氯 ,顺 -3-环己二甲酸 实 例 十 C O O H C l C O O H 1 23 4 5 6 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 1位的基团 为参照基团。用 r-1表示，放在名称的最前面。 三 桥环烷烃的命名 共用二个或多个碳原子的多环烷烃为桥环烷烃 1 桥环烷烃的命名步骤 1. 确定母体烃的名称：根据成环碳原子的数目而定； 2. 确定环数：环数等于把化合物切开成开链烃的最少切割次数； 3. 确定主环：碳原子数最多的环为主环； 4. 确定主桥：主环内最长的桥是主桥，其它的桥是次桥。若最长 的桥有二个或多个时，要选择较对称地分割主环的桥为主桥。 5. 编号：从主桥的一个桥头开始编号，沿碳多的一半到另一个桥 头，再编另一半到起点。环编完后，接着编长桥上的碳原 子，再编次桥上的碳原子。 6. 确定方括号内的数字，标明结构。在方括号内，依次写上主桥 二侧的碳原子数，不包括桥头碳，先多后少，主桥的碳原子数 ， 各次桥的碳原子数。次桥的碳原子数的右上方要写上环与次桥相 连的碳原子编号。 7. 写出母体的名称。“环数 + 带有数字的方括号 + 母体烃名称” 三部分共同组成桥环烷烃的名称。 2 命名格式 环数 + 带有数字的方括号 + 母体烃名称 实例十一 实 例 十 二 (2S)-2-甲基 二环 2.2.2辛烷 H C H 3 S 1 2 3 4 5 6 7 8 *若环上有取代基，则取代基的编号，名称放在母体前。若有 多个取代基：中文命名时，取代基的位次按顺序规则由小到 大排列；英文命名时，取代基的位次按英文字母排列； *编号的方式若有各种选择时， 要使取代基的号码尽可能小。 * 三个环都是六元环，无大小之分。此时选取代基多的为主环。 实例十三 主桥 (1S,2S,5R,6R)三环 4.3.2.02;5 十一烷 主环两半的碳原子数 次桥上的碳原子数 连接 次桥碳原子的编号 次 桥 1 2 3 4 56 7 8 9 1 0 1 1 R S S R 主桥上的碳原子数 了解，不作要求！考试一般只考双环的命名！ 四 螺环烷烃的命名 单环之间共用一个碳原子的多环烷烃为螺环烷烃。 1 螺环烷烃的命名步骤 （ 1） 确定母体烃的名称：根据成环碳原子的数目确定母体烃的 名称。 （ 2） 确定螺数：根据螺原子的个数分为单螺，二螺，三螺等。 （ 3） 编号： 编号从与端螺原子相邻的一个碳原子开始，沿多 环的边使所有的螺原子位号都尽可能小的路径编号。 （ 4） 标明结构：确定方括号内的数字，顺着环的编号次序，用 数字表明螺原子之间的碳原子数目，依次写在方括号内。 （ 5） 写出母体的名称：螺数、带有数字的方括号、母体烃的名 称三部分共同组成母体的名称； （ 6） 若有取代基，取代基的编号和名称放在母体前。若有多个 取代基，中文命名时，取代基的位次按顺序规则由小到大排 列。英文命名时，取代基的位次按英文字母排列。编号的方 式若有各种选择时， 要使取代基的号码尽可能小 2 命名格式 螺数 + 带数字的方括号 + 母体烃的名称 实 例 十 四 (1R,3S,4S,6S,7R)-1,3,7-三甲基 -1-乙基 二螺 3.1.5.2十三烷 H C H 3 C H 3 H 3 C C H 2 C H 3 H 螺 原 子 共用的碳原 子为螺原子 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 了解，不作要求！考试一般只考单螺的命名！ 1 命名步骤 （ 1）确定主链： 含官能团的最长链为主链。 （ 2）编号： 编号的原则是让官能团的位次尽可能小。 （ 3）定构型 （ 4）写命名： 根据下面的格式写出名称 五 单官能团化合物的系统命名 当官能团是卤素时， 通常将卤原子作为取代基。 2 命名格式： 构型 + 取代基 + 母体（位置 +名称） 实 例 十 五 (3R,5R)-3-甲基 -5-溴庚烷 C H 3 C H 2 C C H 2 C C H 2 C H 3 B r H H C H 3 1 2 3 4 5 6 7 7 6 5 4 3 2 1 英 文 编 号 中 文 编 号 实 例 十 六 (4S)-4-甲基 -2-己酮 C H 3 C H 2 C C H 2 C C H 3 O C H 3H C C H 3 C H 2 C H 2 C H C C H 2 C H 3 H C H 3H (3S,4Z)-3-甲基 -4-辛稀 3-异丁基环己稀 C H 2 C H C H 3 C H 3 1 2 3 4 5 6 1 命名步骤 1. 确定主官能团：当分子中有多个官能团时，表中排在前 面的官能团总是主官能团。 2. 确定主链：含主官能团及尽可能多官能团的最长链为主链。 3. 编号：编号的原则是让主官能团的位次尽可能小。 4. 确定构型： 5. 写名称： 根据主官能团确定母体的名称，其它官能团作为 取代基，各官能团为母体或取代基的名称见书中表。 六 多官能团化合物的系统命名 官能团的次序规则： -COOH -SO3H -COOR -COX - CONH2 -CN -CHO -CO- -OH -SH -NH2 -C=C- 实 例 十 七 3-甲酰基 -5-羟基戊酸 H O C H 2 C H 2 C H C H 2 C O O H C H O 12345 2 名称格式 构型 + 取代基 + 母体 4 甲基 2 乙基 3 羟基 5 溴己醛 3 硝基 2 羟基苯甲酸 甲酯 实 例 十 八 (3S)-3-甲基 -6-甲氧基 -3-己醇 C C H 2 C H 2 C H 2 O C H 3 O H H 3 C H 3 C H 2 C 1 2 4 5 6 3