烷烃和环烷烃的命名

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,（二）烷烃和环烷烃的命名,有机化合物种类繁多，数目庞大，即使同一分子式，也有不同的异构体，若没有一个完整的命名（,nomenclature,）,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（,International Union of Pure and Applied Chemistry,）,命名法,后者简称,IUPAC,命名法。,一、链烷烃的命名,1,系统命名法,（,1,）直链链烷烃的命名,（,2,）支链链烷烃的命名,（,i,）,碳原子的级,（,ii,）,烷基的名称,（,iii,）,顺序规则,（,iv,）,名称的基本格式,（,v,）,命名原则和命名步骤,2,普通命名法,3,衍生物命名法,4,俗名,1.,系统命名法,（,1,）直链烷烃的命名,直链烷烃（,n,alkanes,）,的名称用“碳原子数,+,烷”来表示。当碳原子数为,110,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,。表,1,列出了一些正烷烃的中英文名称：,表,1,正烷烃的名称,构 造 式 中 文 名 英 文 名,CH,4,甲,烷,methane,CH,3,CH,3,乙,烷,ethane,CH,3,CH,2,CH,3,丙 烷,propane,CH,3,(CH,2,),2,CH,3,（,正） 丁 烷,n,-butane,CH,3,(CH,2,),3,CH,3,（,正）,戊 烷,n,-pentane,CH,3,(CH,2,),4,CH,3,（,正）,己 烷,n,-hexane,CH,3,(CH,2,),5,CH,3,（,正）,庚 烷,n,-heptane,CH,3,(CH,2,),6,CH,3,（,正）,辛 烷,n,-octane,CH,3,(CH,2,),7,CH,3,（,正）,壬 烷,n,-nonane,CH,3,(CH,2,),8,CH,3,（,正）,癸 烷,n,-decane,CH,3,(CH,2,),9,CH,3,（,正）,十一烷,n,-undecane,CH,3,(CH,2,),10,CH,3,（,正） 十二烷,n,-dodecane,CH,3,(CH,2,),11,CH,3,（,正） 十三烷,n,-tridecane,CH,3,(CH,2,),12,CH,3,（,正） 十四烷,n,-tetradecane,CH,3,(CH,2,),13,CH,3,（,正） 十五烷,n,-pentadecane,CH,3,(CH,2,),14,CH,3,（,正） 十六烷,n,-hexadecane,CH,3,(CH,2,),15,CH,3,（,正） 十七烷,n,-heptadecane,构造式 中文名 英文名,CH,3,(CH,2,),16,CH,3,（,正） 十八烷,n,-octadecane,CH,3,(CH,2,),17,CH,3,（,正） 十九烷,n,-nonadecane,CH,3,(CH,2,),18,CH,3,（,正） 二十烷,n,-icosane,CH,3,(CH,2,),19,CH,3,（,正） 二十一烷,n,-henicosane,CH,3,(CH,2,),20,CH,3,（,正） 二十二烷,n,-docosane,CH,3,(CH,2,),28,CH,3,（,正） 三十烷,n,-triacontane,CH,3,(CH,2,),29,CH,3,（,正） 三十一烷,n,-hentriacontane,CH,3,(CH,2,),30,CH,3,（,正） 三十二烷,n,-dotriacontane,CH,3,(CH,2,),38,CH,3,（,正） 四十烷,n,-tetracontane,CH,3,(CH,2,),48,CH,3,（,正） 五十烷,n,-pentacontane,CH,3,(CH,2,),58,CH,3,（,正） 六十烷,n,-hexacontane,CH,3,(CH,2,),68,CH,3,（,正） 七十烷,n,-heptacontane,CH,3,(CH,2,),78,CH,3,（,正） 八十烷,n,-octacontane,CH,3,(CH,2,),88,CH,3,（,正） 九十烷,n,-nonacontane,CH,3,(CH,2,),98,CH,3,（,正） 一百烷,n,-hectane,CH,3,(CH,2,),132,CH,3,（,正） 一百三十四烷,n,-tetratriacontanehectane,以上,20,个碳以内的烷烃要比较熟悉，以后经常要用。烷,烃的英文名称变化是有规律的，认真阅读上表即可看出。表,中的正（,n,）,表示直链烷烃，正（,n,）,可以省略。,（,2,）支链烷烃的命名,有分支的烷烃称为支链烷烃（,branchedchain,alkanes,）。,（,i,）,碳原子的级 下面化合物中含有四种不同碳原子：,与一个碳相连的碳原子是一级碳原子，用,1C,表示（或称伯碳，,primary carbon,），,1C,上的氢称为一级氢，用,1H,表示。,与两个碳相连的碳原子是二级碳原子，用,2C,表示（或称仲碳，,secondary carbon,），,2C,上的氢称为二级氢，用,2H,表示。,与三个碳相连的碳原子是三级碳原子，用,3C,表示（或称叔碳，,tertiary carbon,），,3C,上的氢称为三级氢，用,3H,表示。,与四个碳相连的碳原子是四级碳原子，用,4C,表示（或称季碳，,quaternary carbon,）,（,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。表,2,列出了一些常见烷基的名称。,甲基,(methyl,，,缩写,Me),乙基,（,ethyl,，,缩写,Et,）,乙基（,ethyl,，,缩写,Et,）,（正）丙基,（,n,propyl,，,缩写,n,Pr,）,丙基（,propyl,，,缩写,Pr,）,异丙基,（,isopropyl,，,缩写,i,Pr,）,1,甲基乙基（,1methylethyl,）,甲烷,CH,4,乙烷,CH,3,CH,3,丙烷,CH,3,CH,2,CH,3,甲基（,methyl,，,缩写,Me,）,烷烃,相应的烷基,普通命名法,IUPAC,命名法,中文名称,（英文名称）,中文名称,（英文名称）,甲烷、乙烷分子中只有一种氢，只能产生一种甲基和一种乙基。丙烷分子中有两种不同的氢，可以产生两种丙基。,表,2,一些常见烷基的名称,（正）丁烷,CH,3,(CH,2,),2,CH,3,（正）丁基,（,n,butyl,，,缩写,n,Bu,）,丁基,（,butyl,，,缩写,Bu,）,二级丁基或仲丁基（,sec,butyl,，,缩写,s,Bu,）,1,甲（基）丙基（,1methylpropyl,）,异丁烷,异丁基,（,isobutyl,，,缩写,i,Bu,）,2,甲基丙基（,2methylpropyl,）,三级丁基或叔丁基（,tert,butyl,，,缩写,t,Bu,）,1,1,二甲基乙基（,1,1dimethylethyl,）,丁烷有两种异构体，每种异构体分子中都有两种不同的氢原子，所以能产生四种丁基。,续 表,2,（,正）戊烷,CH,3,(CH,2,),3,CH,3,（正）戊基（,n,pentyl,或,n,amyl,）,戊基（,n,pentyl,）,1,甲基丁基（,1methylbutyl,）,1,乙基丙基（,1ethylpropyl,）,戊烷有三种异构体，一共可产生八种戊基。,续 表,2,异戊烷,异戊基（,isopentyl,）,3,甲基丁基（,3methylbutyl,）,1,2,二甲基丙基（,1,2dimethylpropyl,）,三级戊基或叔戊基（,tert,pentyl,）,1,1,二甲基丙基（,1,1dimethylpropyl,）,2,甲基丁基（,2methybutyl,）,续 表,2,新戊烷,新戊基（,neopentyl,）,2,2,二甲基丙基（,2,2dimethylpropyl,）,*,1,括号中的正字可以省略；,*,2,在英文命名时，正用,n,，,异用,iso,或,i,，,新用,neo,，,二级用词头,sec,（或,s,），,三级用词头,tert,（或,t,）,表示，后面有一短横线。,续 表,2,命名时，用什么方法来区分碳原子数相同但结构不同的烷基？普通命名法通过词头来区分它们。词头正（,n,）,表示该烷基是一条直链。异（,iso,）,表示链的端基有,(CH,3,),2,CH,结构，而链的其它部位无支链。新表示链的端基有,(CH,3,),3,CCH,2,的结构，而链的其它部位无支链。此外还可以用二级、三级等词头来表明失去氢原子的碳为二级碳和三级碳。显然烷基的普通命名只适用于简单的烷基。,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。例如：下面的烷基从,1,号碳出发，有三个编号的方向，选碳原子数最多的方向编号，该碳链为烷基的主链，称为丁基（,butyl,），,在该主链的,1,位碳上有两个取代基：甲基、乙基。所以该烷基的名称为,1,甲基,1,乙基丁基。,（,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（,cahnlngoldprelog,sequence,），,其主要内容如下：,将,单原子取代基,按原子序数（,atomic number,）,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：,I,Br,Cl,S,P,F,O,N,C,D,H,在同位素（,isotope,）,中质量高的顺序在前。,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。如,CH,2,Cl,与,CHF,2,，,第一个均为碳原子,，,再按顺序比较与碳相连的其它原子,，,在,CH,2,Cl,中为,C(Cl, H, H),，在,CHF,2,中为,C(F, F, H),，,Cl,比,F,在前，故,CH,2,Cl,在前。如果有些基团仍相同，则沿取代链逐次相比。,含有双键或叁键的基团，可认为连有两个或三个相同的原子，例如下列基团排列顺序为：,此外如苯基、醛基、氰基等的排序如下：,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。例如：,CH,3,CH,2,NHCH,3,中，,N,上只有三个基团，则它的第四个基团为一个原子序数为,0,的假想原子，四个基团的排序为：,CH,3,CH,2,CH,3,H,假想原子。,（,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：,例如：下面化合物的系统名称：,（,v,）,命名原则（主链及编号）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，,链长的优先,。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，,侧链多的优先,。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,，,侧链分支少的优先,。主链确定后，要根据,最低系列原则,（,lowest series principle,）,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，直至比出高低为止。最后，根据有机化合物名称的基本格式写出全名。,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,（位号用阿拉伯数字,1,，,2,，,3,表示）,。,根据,最低系列原则,，,用第二行编号,。,该化合物的中文名称为,2,，,3,，,5,三甲基己烷。英文名称为,2,3,5trimethylhexane,。,在名称中，,2,，,3,，,5,分别为三个甲基的位号。“三”是甲基的数目。（在中文名称中，取代基个数用中文数字一、二、三,来表示。在英文名称中，一、二、三、四、五、六数字相应用词头,mono,、,di,、,tri,、,tetra,、,penta,、,hexa,表示。）,实例一：,本化合物有两根,8,碳的最长链，因此通过,比较侧链数来确定主链,。横向长链有四个侧链，弯曲的长链只有二个侧链，多的优先，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。英文名称是,2,，,3,，,5trimethyl4npropyloctane,。,注意本化合物中有两种取代基。当一个化合物中有两种或两种以上的取代基时，,中文按顺序规则确定次序，顺序规则中小的基团放在前面,。所以甲基放在丙基的前面。,英文命名按英文字母的顺序排列,。,methyl,中的,m,在英文字母顺序中比,propyl,中的,p,靠前，所以,methyl,放在,propyl,的前面。注意在比较英文字母顺序时，,iso,（,异）、,neo,（,新）要参与比较，而,i,（,异）、,n,（,正）、,sec,（,二级）、,tert,（,三级）、,cis,（,顺）、,trans,（,反）、,di,（,二个）、,tri,（,三个），,tetra,（,四个）等不参与比较。,实例二：,实例三：,本化合物有两根七碳的最长链，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，所以横向长链为主链。根据最低系列原则，取主链的第二行编号。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。英文名称是,4isobutyl2,5dimethylheptane,或,2,5dimethyl4(2methylpropyl)heptane,。,实例四,本化合物有两个等长的最长链，侧链数均为,5,，侧链位次均为,3, 5,，,7,，,9,，,11,。而,侧链的碳原子数由小到大排列,时，一个主链为,1,，,1,，,1,，,2,，,8,，另一个主链为,1,，,1,，,1,，,1,，,9,。,逐项比较,，根据,多的优先的原则确定主链,。本化合物的中文名称为,3,，,5,，,9,三甲基,11,乙基,7,（,2,4,二甲基己基）十三烷。英文名称为,7(2,4dimethylhexyl)3ethyl5,9,11trimethyltridecane,。,实例五,本化合物有两根等长的最长链，两根长链均有两个侧链，侧链位次均为,4,5,，侧链的碳原子数均为,3,7,。最后,根据侧分支少的优先的原则来确定主链,。化合物的中文名称是,4,丙基,5(1,异丙基丁基,),十一烷。其英文名称是,5(isopropyl butyl)4propylundecane,。,普通命名法对直链烷烃的命名与系统命名相同。命名有支链的烷烃时，用正表示无分支，用异表示端基有,(CH,3,),2,CH,结构，用新表示端基有,(CH,3,),3,CCH,2,结构，这与烷基的普通命名法相同。例如戊烷的三个同分异构体的普通命名如下：,2.,普通命名法,普通命名法中，工业上常用的异辛烷是一个特例，不符合上述规定。,用正、异、新可以区别烷烃中具有五个碳原子以下的同分异构体，但命名多于五个碳原子的烷烃时就有困难了。如六个碳原子的化合物有五个同分异构体，除用正、异、新表示其中的三个化合物外，尚有两个无法加以区别，故此命名法只适用于简单的化合物。,烷烃的衍生物命名法以甲烷为母体，其它部分则作为甲烷的取代基来命名。,3.,衍生物命名法,在衍生物命名法中，为了方便，一般总是选连有烷基最多的碳原子作为甲烷的碳原子。,例 如,:,通常是根据来源来命名。例如甲烷产生于池沼里腐烂的植物，所以称为沼气（,marsh gas,）。,4.,俗名,二、环烷烃的命名,1,R,S,构型的确定,2,环状化合物顺反构型的确定,3,单环烷烃的命名,4,桥环烷烃的命名,5,螺环烷烃的命名,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（,chral,carbon atom,）。,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）。,例 如：,2.,环状化合物顺反构型的确定,由于成环碳原子的单键不能自由旋转，因此当环上带有两个或多个基团时，就会产生两个或多个立体异构体。一个异构体的两个取代基团在环的同侧称为顺式构型（,cis,configuration,）。,另一个异构体的两个取代基在环的异侧，称为反式构型（,trans,configuration,）。,例如：,3.,单环烷烃的命名,只有一个环的环烷烃称为单环烷烃（,monocyclic,alkane,）。,环上没有取代基的环烷烃命名时只须在相应的烷烃前加环，英文名称只须在相应的英文名称前加,cyclo,。,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：,而当,环上的取代基比较简单时，通常将环作为母体来命名,。例如：,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,。例如：,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。例如：,上面列出了同一个化合物的三种编号方式，它们都符合最低系列原则。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,。所以应取（,i,）,的编号，化合物的名称是,1,3,二甲基,5,乙基环己烷。英文命名时，,按英文字母顺序，让字母排在前面的基团位次尽可能小。,所以应取（,iii,）,的编号，化合物的名称是,lethyl3,5dimethylcyclohexane,。,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。例如：,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。例如：,4,桥环烷烃的命名,桥环烷烃（,bridged hydrocarbon,）,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（,bridgehead carbon,），,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，如需断两次的桥环烃称为二环（,bicyclo,），,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：,如上式三环烃中，在,2,6,位中间无碳原子，因此用零表示，在零的,右上角标明位号,，位号中间,用逗号隔开,。,对于一些结构复杂的桥环烷烃，常用俗名。,5,螺环烷烃的命名,螺环烷烃（,spirocyclic,hydrocarbon,）,是指单环之间共用一个碳原子的多环烃，共用的碳原子称为螺原子（,spiro,atom,）。,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：,螺,5.5,十一烷分子对称，可合并命名，称为螺,二环己烷,（,spirobicyclohexane,）。,