49 вопрос. Международная, или систематическая номенклатура iupac
 Скачать 25.83 Kb.
|
|
Номенклатура это совокупность названий индивидуальных химических веществ, их групп и классов, а также правила составления этих названий. В органической химии, особенно в биоорганической и биологической, до сих пор используются условные «тривиальные» названия веществ. Происхождение этих названий носит случайный характер и не связано со строением вещества. Некоторые соединения названы по природному источнику, из которого их выделили или на основе которого синтезировали, например, муравьиная кислота, молочная кислота, пировиноградная кислота и др. Тривиальные названия не определяют структуру вещества, однако они употребляются как по традиции, так и ввиду того, что строго построенные систематические названия оказываются слишком громоздкими для частого практического употребления. В настоящее время общепринятой является международная, или систематическая номенклатура IUPAC (IUPAC — International Union of Pure and Applied Chemistry). Номенклатура основана на теории строения. Главный принцип, на основе которого составляются названия органических веществ, заключается в том, что название соединения должно отражать его химическое строение. Правила международной номенклатуры разработаны и утверждены Международным союзом чистой и прикладной химии (IUPAC). Этих правил очень много, они содержатся в специальных справочниках. Рассмотрим только важнейшие принципы международной номенклатуры. При составлении названий органических соединений по систематической номенклатуре IUPAC используют основных понятия: органический радикал, родоначальная структура, характеристическая группа, заместитель. Органический радикал остаток органической молекулы, из которой удален один или несколько атомов водорода. Например, если из молекулы углеводородов удалить атом водорода, то образуются следующие радикалы: метил этил пропил винил фенил бензил Родоначальная структура в ациклических соединениях углеродная цепь, в состав которой входит старшая характеристическая группа, а также максимальное число других функциональных групп, радикалов и кратных связей. В карбо- и гетероциклических соединениях родоначальной структурой является цикл. Характеристическая группа функциональная группа, связанная с родоначальной структурой или частично входящая в её состав. Заместитель любой атом или группа атомов, которые замещают в исходном соединении атом водорода. Наиболее широко в правилах систематической номенклатуры IUPAC представлены заместительная и рационально-функциональная номенклатура. Заместительная номенклатура строится на принципе замещения в структуре, служащей основой названия, атомов водорода различными заместителями. Все соединения рассматриваются как производные углеводородов, у которых отдельные атомы водорода заменены на функциональные группы. При этом: в названии любого соединения корень образуется от названия соответствующего углеводорода; названия функциональных групп отражены в приставках и суффиксах; номера расположения функциональных групп в углеродной цепи показаны цифрами. Функциональные группы условно делятся по старшинству на два типа: основные и второстепенные. Основные функциональные группы всегда включаются в название в виде суффиксов, а второстепенные — в виде приставок. Функциональные группы в порядке уменьшения старшинства, а также их название в приставках и суффиксах указаны в таблице. Атом углерода, заключенный в скобки, входит в состав родоначальной структуры. Функциональные группы и их обозначение
Как следует из таблицы, некоторые характеристические группы указываются только в приставке. Название соединения состоит из приставки (указываются второстепенные характеристические группы, углеводородные радикалы), корня (главная углеводородная цепь, основная циклическая или гетероциклическая структура), суффикса, в котором указывается степень ненасыщенности: ан-, -ен, -ин, а также старшая характеристическая группа. При составлении названия органического соединения следует придерживаться следующего алгоритма. 1) Определить все имеющиеся в молекуле характеристические группы и выделить среди них старшую (основную), которая будет указана в суффиксе названия, а остальные — в приставке. 2) Выбрать главную углеродную цепь, соответствующую предельному углероду с тем же числом атомов, которое содержит эта цепь. Для алифатических соединений главная углеродная цепь выбирается по следующим критериям: максимальная длина цепи атомов углерода; максимальное число характеристических групп; максимальное число кратных связей; максимальное число заместителей. 3) Пронумеровать углеродную цепь так, чтобы старшая характеристическая группа получила наименьший номер. В карбоциклических соединениях нумерацию начинают от того атома углерода, при котором находится старшая характеристическая группа. При невозможности выбрать однозначную нумерацию цикл нумеруют так, чтобы заместители имели наименьшие номера. Правилами ИЮПАК предусмотрены тривиальные названия некоторых ароматических соединений, например: бензол, толуол, фенол, бензойная кислота. 4) Указать в суффиксе степень насыщенности: -ан (если в молекуле нет кратных связей), -ен (если в молекуле есть двойная связь), -ин (если в молекуле есть тройная связь), например пентан, пентен, пентин. Если в молекуле несколько кратных связей, в суффиксе указывают число таких связей, например: -диен, -триен, а после суффикса обязательно арабскими цифрами указывают положение кратной связи (например, бутен-, бутен-, бутадиен-,). 5) Остальные заместители обозначить с помощью приставок с указанием их положения (, и т. д.) и количества (ди-, три-, тетра- и т.д.). Положение заместителей указывают перед приставкой цифрой, если одинаковых заместителей несколько, то указывают их количество. Цифры отделяются друг от друга запятой, а от названия — дефисом. Например: -трихлор-. Заместители перечисляются не по старшинству, а по алфавиту. 6) Назвать родоначальную структуру — углеводород с тем же числом атомов, что и главная цепь. 7) Завершить название, обозначив суффиксом старшую характеристическую группу. Составим названия нескольких соединений, придерживаясь изложенных правил. Пример 1 Назовите соединение, структурная формула которого: 1) Определим все имеющиеся характеристические группы и выберем главную, которая указывается в суффиксе (группа может отсутствовать). Все другие заместители обозначим в алфавитном порядке. В данной молекуле две группы: одна старшая, которая относится к классу кетонов и обозначается в суффиксе будет "-он", а другая группа — "бром", которая является второстепенной и войдёт в приставку. 2) Определим родоначальную структуру молекулы. Родоначальная структура включает главную функциональную группу, в данном случае — карбонильную, второстепенную группу — бром, а также двойную связь. Родоначальная цепь включает атома углерода, поэтому считаем, что это соединение — производное бутана. Корень в названии данного соединения — «бут». Затем пронумеруем цепь с того конца, к которому ближе всего находится главная характеристическая группа, т. е. так, чтобы номер главной функциональной группы был бы наименьшим: 3). Укажем степень насыщенности соединения. В данной молекуле содержится двойная связь, которая будет обозначена в суффиксе "ен": 4) Укажем положение всех функциональных групп и положение двойной связи. Таким образом, название соединения: -бромбутен--он-. Пример 2 Назовите соединение, структурная формула которого: Данное соединение не содержит функциональных групп. 1) Находим самую длинную цепь: она состоит из атомов. 2) Нумеруем атомы углерода, начиная справа, потому что радикал метил расположен ближе к правому концу выбранной цепи (при втором атоме углерода). Если бы нумерация углеродного скелета начиналась слева, то заместитель этил стоял бы при третьем атоме углерода. 3) Называем выбранную цепь: цепь из атомов углерода, поэтому считаем, что данное соединение является производным гексана. Корень в данном соединении обозначается «гекса»; в цепи все связи одинарные, следовательно, используем суффикс «ан». Получаем «гексан». 4) Находим заместители, называем их и определяем местоположение: Метил находится у второго атома углерода, а этил — у четвёртого атома углерода. Добавляем названия радикалов к названию углеводородной цепи и цифрами указываем их местоположение. Заместители указываем в алфавитном порядке! Первым пишем метил, потому что его название начинается с буквы «м», а название этил — с буквы «э». В итоге получаем: -метил--этилгексан. Разберем обратную задачу — по названию соединения напишем его структурную формулу. Пример 3 Применим принципы международной номенклатуры к соединению, имеющему тривиальное название «лимонная кислота». Формула лимонной кислоты следующая: Лимонную кислоту можно рассматривать как производное пропана, в молекуле которого четыре атома водорода замещены функциональными группами: тремя карбоксильными , которые по старшинству являются главными, и одной гидроксильной , являющейся второстепенной. Тогда лимонную кислоту по заместительной номенклатуре можно назвать следующим образом: 2-гидроксипропан-1,2,3-трикарбоновая кислота. Пример 4 Напишите структурную формулу соединения -диметил--этилоктен-. 1) Находим в названии соединения корень, обозначающий количество атомов углерода в главной цепи. Это корень «окт», он означает, что в цепи атомов. Составляем углеродный скелет главной цепи и нумеруем атомы углерода: 2) В названии соединения содержится суффикс «ен», это означает, что в молекуле есть одна двойная связь, которая начинается от шестого атома углерода. Следовательно, между вторым и третьим атомами нужно обозначить двойную связь: 3) Из названия видно, что у пятого и у седьмого атомов углерода находятся заместители, причем у седьмого атома углерода один заместитель — метил , а у пятого атома два заместителя — метил и этил . Добавляем заместители, располагая их у соответствующих атомов углерода в цепи: 4) Дописываем недостающие атомы водорода у каждого атома углерода в цепи. При этом помним, что углерод всегда четырёхвалентен: Полученная формула соответствует названию -диметил--этилоктен-. Радикально-функциональная номенклатура применяется для названия простых моно- и бифункциональных соединений, простых эфиров, спиртов, аминов, некоторых классов природных соединений. В основу названия вещества по радикально-функциональной номенклатуре положено название класса или функциональной группы, к которой добавляют название углеводородного радикала. Например: метиловый спирт изопропиловый спирт метилэтиловый эфир триметиламин Правила международной номенклатуры допускают несколько названий для одного и того же вещества. Например, вещество можно рассматривать как молекулу пропанола, один из атомов водорода в котором замещён на аминогруппу. Тогда это вещество можно назвать -аминопропанол. Это вещество можно рассматривать также как амин, в молекуле которого содержится гидроксо-группа, т. е. -гидроксипропиламин. |