Теоретический материал пособия

Мотивация и цель самоподготовки

Химическая номенклатура представляет собой совокупность названий индивидуальных химических веществ, их групп и классов, а так же правила составления этих названий.

Освоения научной терминологии, приобретение навыков составления названий веществ по структурным формулам, и наоборот построения структурной формулы по названию, является важным этапом при изучении органической химии.

Представлять: Принципы основных номенклатурных систем используемых в современной химической, литературе.

Знать: 1. Основные закономерности номенклатурных правил ИЮПАК.

2. Названия веществ основных гомологических рядов.

3. Названия радикалов.

Уметь:

1. Составлять формулы органических веществ класса алканов, алкенов, и по формулам давать названия веществам.

Рекомендации для самоподготовки

1. Внимательно прочитайте теоретический материал, изложенный в этом пособии.
2. Выполните задания для самоподготовки данного пособия.

Теоретический материал пособия

На протяжении многих десятилетий в органической химии широко используется традиционная номенклатура, включающая тривиальные названия - исторически сложившиеся, обычно случайные, например, связанные с природными источниками, из которых выделено соединение, но отнюдь, не несущие какую - либо информацию о строении молекулы. Альтернативой тривиальной номенклатуре является рациональная (структурная), которая позволяет по названию соединения воспроизвести его структурную формулу (т.е. в ней название отражает химическое строение соединения).

Первой международной номенклатурой, связанной с научной систематикой органических веществ, стала Женевская, принятая в 1892 г, за ней последовала Льежская (1930 г.). В 1947 г на совещании Международного союза чистой и прикладной химии, состоявшееся в Лондоне, было принято решение о пересмотре существовавших правил номенклатуры органических соединений и выработке новых международных правил. На основании решения были созданы комиссии, которые, начиная с 1957 г публиковали вновь разработанные "Правила номенклатуры органических соединение ". В 1979 г. правила были обобщены и тогда же опубликован их русский перевод "Номенклатура правила ИЮПАК по химии". Следует отметить, что эти правила определяют лишь общие принципы построения названий соединений, в основном они опираются на практику англоязычной периодической литературы. При переводе на другие языки учитываются особенности языка и номенклатурные традиции, поэтому в ряде случаев допускаются некоторые отступления от общих положений, наложенных в правилах ИЮПАК. Есть такие отступления в русской химической литературе.

В названии, составленном по правилам рациональной номенклатуры, указываются словесные обозначения фрагментов структуры, а так же способ связи этих фрагментов. В рамках этой номенклатуры выявляют следующие способы составления названий (их в свою очередь зачастую тоже называют номенклатурами):

I) заместительный (заместительная номенклатура) - в молекуле выделяют отдельный фрагмент, считаемый главным, а другие части молекулы рассматриваются, как заместители. В этой номенклатуре названия строят по следующей схеме:

Префиксы - обозначают боковые цепи и младшие функции; корень – главную цепь, а суффиксы - кратные связи, главную функцию.

Названия так же включает умножающие приставки,указывающие число одинаковых структурных элементов ("ди", "три", "тетра" и др.); локанты - цифры или буквы, указывающие места сочленений составных частей структурной формулы; разделительные

знаки - дефисы, запятые, точки, скобки. Например;

НС=С-СН-СН3

|

СН3

3-метил -1- бутил.

2) Радикально-функциональный в основе названия лежит наименование функциональной группы (функции), к которому присоединяют наименование органического радикала. В рамках этой номенклатуры органическое соединение рассматривают, как производное более простого члена гомологического ряда и остаток его молекулы вычленяют в структурной формуле и соответственно, в названии соединения. Например:

триметилметан

3)соединительный: название составляют из нескольких в равноправных частей, например,

дивинил

4)заместительный для составления названий соединений с гетероатомами в цикле или цепи. Например: С6Н5N – азабензол или пиридин.

Наиболее широко для построения названий используют заместительную (систематическую) номенклатуру. К радикало-функциональной номенклатуре прибегают для несложных соединений.

Раздел №1

АЦИКЛИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

ПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

Систематическая номенклатура алканов.

Названия первых четырех насыщенных углеводородов - метан, этан, пропан, бутан. Название последующих членов этого ряда состоят из основы - греческого числительного и окончания "-ан".

n общее число атомов углнрода в молекуле.

1. Метан
2. Этан
3. Пропан
4. Бутан
5. Пентан
6. Гексан
7. Гептан
8. Октан
9. Нонан
10. Декан
11. Ундекан
12. Додекан
13. Тридекан
14. Тетрадекан
15. Пентадекан
16. Гексадекан
17. Гептодекан
18. Октадекан
19. Нонадекан
20. Эйкозан
21. Гензикозан
22. Докозан
23. Трикозан

30 Триаконтан

40 Тетраконтан

50 Пентаконтан

60гексаконтан

70 Гептаконтан

80 Октаконтан

90 Нонаконтан

100 Гектан

132 Дотриаконтагектан

Родовое название насыщенных ациклических углеводородов (Разветвлённых и не разветвлённых) – алканы.

Сохраняются следующие названия (только для незамещенных углеводородов):

изобутан

При отнятия одного атома водорода от предельных углеводородов получается одновалентные радикалы. Родовое название их алкилы. Название производят от названий соответствующих углеводородов заменой окончания "ан " на "-ил". Пример:

—пентил

— пропил

Сохраняются следующие названия (только для незамещённых радикалов):

изопропил

изобутил

втор-бутил

трет-бутил

изопентил

неопентил

трет-пенил изогексил

В систематической номенклатуре ИЮПАК предельные углеводороды с разветвленной цепью рассматриваются как производные углеводородов с нормальной цепью, в которых один или несколько атомов водорода замещены углеводородными радикалами. Для построения названия поступают следующим образом:

в структурной формуле находят самую длинную углеродную цепь (ее считают главной);

наиболее длинную цепь нумеруют от одного конца до другого арабскими цифрами; не вошедшие в главную цепь части углеродного скелета будут боковыми цепями; направление нумерации выбирают таким образом, чтобы номера, указывающие положения боковых цепей, были наименьшими;

если при нумерации положений боковых цепей возможны несколько наборов, то предпочтение отдается нумерация, при которой получается набор, включающий наименьшие номера, начиная от боковой цепи, ближайшей к концу основной цепи. Этот принцип применяется независимо от природы заместителей (т.е сумма локантов должна быть минимальной);

название боковых цепей ставит перед названием главной цепи; положение их обозначают цифрами, соответствующими номерам углеродных атомов, от которых они отходят. Примеры:

CH3 – CH2 – CH – CH2 – CH2 –CH3

|

CH3 3-метилгексан

2,3,6-триметилгептан (но не 2,5,6-триметилгептан, так как 2+3+6 < 2+5+6)

5-метил-3-этилнонан (но не 4-метил-6- этилнонан, так как 5+3 < 4+6) Наличие в углеводороде нескольких одинаковых незамещенных радикалов указывается соответствующими префиксами - множителями:"ди-", "три-", "тетра-"."пента-", "гекса-", "гепта-" и.т.д. Цифры, указывающие место их присоединения к главной цепи, разде­ляется запятой. Пример:

2,3-диметилгексан

Если одинаковые заместители находятся у одного углеродного атома, то цифра, указывающая его номер, повторится соответственно число раз. Пример:

3,3-диметилгексан

Таким образом число цифр в названии должно быть равно числу боковых цепей. Пример:

2,2,3,5-тетрометилгексан

(число боковых цепей - четыре, цифр в названии тоже четыре)

При наличии двух или более боковых цепей различной природы они перечисляются в алфавитном порядке. Цифры, попадающие между названиями двух заместителей, отделяются от каждого из них дефисом. Название сложного радикала начинается с первой буквы его полного названия.

Название одновалентных предельных разветвленных радикалов строят путем прибавления префиксов, обозначающих боковые цепи, к названию неразветвленного алкильного радикала, имеющего наиболее длинную из всех возможных цепь углеродных атомов. При этом счет начинают от атома, несущего свободную валентность.

Примеры: 2-метилпентил

4-метилпентин

При составлении названия разветвленного углеводорода могут возникнуть трудности при выборе главной (основной) цепи. Если в молекуле имеются цепи равной длины, то следуют таким правилам:

а) за основную выбирают цепь, имеющую наибольшее число боковых цепей пример:

формула А

фомула Б

В формуле А имеется четыре боковых цепи, в формуле В - две, значит, правильным будет

выбор основной цепи в формуле А;

б) основной считают цепь, в которой атомы углерода, несущие боковые цепи, имеют

наименьшие номера. Пример: формула А

Формула А, (боковые цепи имеют номера 2,4,5)

формула Б

Формула Б (боковые цепи имеет номера 3,4,6) Правильным будет выбор цепи в формуле А;

в) выбирают цепь, имеющую наибольшее число атомов углерода в меньших боковых цепях;

г) выбирают цепь, имеющую наименее разветвлённые боковые цепи.

Если две или более боковые цепи находятся в равноценных положениях,

то более низкий номер приписывают той из них, которая в названии указывается первой.

Пример:

4-метил-5-этилоктан

4-изопропил-5-пропилоктан

В русскоязычной химической литературе укоренился несколько другой способ

перечисления разных заместителей - в порядке возрастания сложности. Пример:

В соответствии с правилами ИЮПАК при перечислении радикалов в алфавитном порядке

соединению дают следующее названия: 3-изопропил-2 метил-4-этилгексан. В порядке

усложнения радикалов дают другое название:2-метил-4-этил-3-изопропилгексан.

При перечислении боковых цепей в порядке возрастания сложности исходят из

следующих правил;

а) Менее сложной, считается цепь, имеющая меньшее число углеродных атомов:

минее сложна, чем

Б) При одинаковом числе углеродных атомов менее сложна более

длинная цепь: СНз - СН2 — СН2— СН2 - менее сложна, чем

В) менее сложна та боковая цепь, в которой самый длинный заместитель имеет меньший номер:

-менее сложна, чем

В тех случаях, когда название сложных радикалов идентичны, предпочтение при

перечислении дается тому радикалу, который находится в положении с Наименьшим номером.

6 – (1-метилбутил)-8-(2-метилбутил)-тридекан

Если радикал в боковой цепи имеет весьма сложное строение, то, чтобы отразить

его в названии можно использовать два варианта:

вариант — атомы углерода боковой цепи нумеруют цифрами со штрихами

(чтобы отличить от нумерации главной цепи);

вариант - выражение, описывающее боковую цепь, заключают в скобки, а

атом углерода, в ней нумеруют цифрами без штрихов. Пример:

1. вариант: 4-2/,3/-диметилпентилдекан

2. вариант: 4-(2,3-диметилпентин)-декан

Присутствие идентичных сложных радикалов, замещённых одинаковым образом,

может быть показано с помощью соответствующих префиксов: "бис-", "трис", тетракис-" и т.д

В качестве примера рассмотрим следующие соединение:

Если использовать скобки и цифры без штрихов, то его можно назвать:

5,5-бис(1,1-диметилпропил)-2-метилдекан. Боковые цепи названы в алфавитном порядке;

так как префикс "диметилпропил" начинается на букву, «д», то его указывают перед

префиксом «метил», начинающимся на букву "м".

Если боковые цепи перечислять по усложнению радикалов, то название будет:

2-метил—5,5-бис(1,1-диметилпропил)-декан.

При использовании цифр со штрихами тоже возможны варианты:

1) 5,5-бис-1^/,1^/-диметилпропил-2-метилдекан

2) 2-метил-5,5-бис-1^/,1^/-диметилпропилдекан.