第2章 分类及命名

第2章分类及命名有机化合物分类的重要性1.为什么要进行分类？有机化合物数目庞大，目前已有近一千万种，每年以万计数目增长。为了便于系统地学习和研究，必须进行科学的分类。2.分类方法随着有机化学的发展，有机化合物的分类方法也在发展，有多种分类方法。通用的是按分子的碳架结构和有特征反应的官能团两种分类方法。2.1分类方法基本概念碳架：有机化合物中，碳原子互相连接成链或环，是分子的骨架，又称碳架。杂原子：有机化合物中除C、H原子以外的原子如N、O、S、P等称为杂原子。官能团：官能团是有机分子中比较活泼易发生化学反应的原子或基团。官能团对化合物的性质起着决定性作用。含有相同官能团的化合物有相似的性质。2.1.1按分子碳架分类1.开链化合物化合物中碳原子连成链状，称为开链化合物，又称为脂肪族化合物。例如：CH3CH2CH2CH3CH3(CH2)10CH2OHCH2C=_CHCH2=CH3CH3(CH2)15CH2COOH正丁烷正十二碳醇(月桂醇)正十八碳酸(硬脂酸)异戊二烯2.碳环化合物(1)脂环族化合物脂环族化合物的结构和性质与脂肪族化合物的相似，故称为脂环族化合物。例如：OHCOOH环戊二烯环己烷环己醇环己基甲酸(2)芳香族化合物化合物分子中含有苯环，有芳香性，故称为芳香族化合物。例如：CH(CH3)2OHCH3苯异丙基苯苯酚菲蒽β-甲基萘3.杂环化合物组成环骨架的原子除C外，还有杂原子，这类化合物称为杂环化合物。例如：吡啶呋喃甲醛(糠醛)喹啉噻吩NOCHOSN2.1.2按官能团分类按分子中含的官能团对化合物进行分类，有相同官能团的化合物分为一类。如：含羧基(–COOH)的为羧酸，含氰基(–CN)的为腈，含氨基(–NH2)的为胺……常见的官能团及其化合物类别列于下表：羧基COHO官能团名称官能团结构化合物类别实例SO3H磺基酰氧甲酰基烷氧基羰基(酯基)羧酸乙酸磺酸苯磺酸酸酐乙酸乙酯CORO酯CH3COC2H5O乙酸酐CH3COOHXCONH2CO卤代甲酰基氨基甲酰基酰卤酰胺CH3NH2COCH3ClCO乙酰氯乙酰胺常见的官能团及其化合物类别COOOCRCCH3OOOCCH3SO3H官能团名称官能团结构化合物类别实例氰基腈醛基(甲酰基)醛HCH3CO乙醛CH3CNCNCOCOH羰基酮COCH3CH3丙酮OH羟基醇、酚CH3OH甲醇苯酚巯基SH硫醇、硫酚OHSHCH3CH2SH乙硫醇苯硫酚氢过氧基OHO氢过氧化物OOHCH3CCH3氢过氧化异丙苯乙腈官能团名称官能团结构化合物类别实例CCHCCH乙炔碳碳三键炔碳碳双键(碳碳单键)烯CH2CH2乙烯烷CH3CH3乙烷NH2CCCC氨基胺CH2NH2甲胺亚氨基仲胺、亚胺NHCH3CH3二甲胺OR烷氧基醚C2H5OC2H5乙醚卤原子卤代烃硝基NHX(F,Cl,Br,I)NO2CH3NO2硝基化合物硝基甲烷CH3CH2Br溴乙烷上表又称官能团优先顺序表。多官能团化合物命名时，按该表所列顺序，排在前面的作为母体，排在后面的作为取代基。两种分类方法通常结合起来,先按碳架分类，再按官能团分为若干系列。有机化合物的命名也有它的发展历史，形成了诸多的命名方法，有的现在仍在使用。命名方法主要根据国际纯粹和应用化学联合会（InternationalUnionofPureandAppliedChemistry简称IUPAC）公布的《有机化学命名法》《有机化合物IUPAC命名指南》，以及中国化学会依据《有机化学命名法》的原则，结合我国文字特点推荐的《有机化学命名原则》。、本章初步学习有机化合物的命名原则和基本方法，对命名有概貌了解，在后面的学习过程中巩固、完善。2.2命名方法2.2.1化学介词、基和表示链异构的形容词1.化学介词化学介词是代表化合物中结构组分结合关系的连缀词，在命名和结构关系不会混淆时，介词可以省略或放在括号内。有机化合物常用的介词有8个。化——有机化合物被视为两个基之间的化合，命名时所用的介词。例如：C6H6Cl6六氯化苯溴化四乙基铵(CH3CH2)4NBr代——母体化合物的氢、其它原子或基团被置换，命名所用的介词。例如：1,1,2-三氯(代)乙烷CH2ClCHCl2BrHSCH2COOHCSCH3CH3溴(代)苯巯基(代)乙酸硫代丙酮（Cl置换了CH3CH3中H）（Br置换了C6H6中H）（S置换了CH3COCH3中O）（HS置换了CH3COOH中H）C6Br6六溴代苯（6Br置换了C6H6中6H）合——有机化合物被视为加成产物，加成双方可以是分子或其中一方是基，命名时所用的介词。六氢(合)吡啶（是分子，H是基）N醌(合)氢醌（看成两个分子加成）OOOOHHNH例如：CH3CH2OH2+乙醇合质子聚——相同或不同分子形成的聚合物命名时，在单体或链节名称前冠以“聚”字。已知聚合度时，在聚字前加表示聚合度的数字。例如：聚氯乙烯聚丙烯三聚乙醛CHCH3CH2nCHClCH2nCHOOOH3CCHCHCH3CH3缩——相同或不同的分子间失去水、醇、氨等小分子形成的化合物命名所用的介词。例如：=CH3CHNHCONH2HOCH2CH2OCH2CH2OHCH3CH2CH2CH2CHCH2OOCH2乙醛缩氨基脲戊醛缩乙二醇一缩二乙二醇并——复杂碳环或杂环化合物被视为由两个或多个环系之间通过两位或多位的相互结合形成稠环化合物命名所用的介词。例如：并四苯苯并菲杂——主要用于杂环化合物的命名。OO联——相同的环烃或杂环彼此以单键或双键直接相连，形成集合环所用的介词。OO例如：1,4-二氧杂环己烷联(二)苯例如：2,3-联(二)呋喃′2.基(1)一价基一个化合物从形式上消除一个单价的原子或基团，剩下的部分为一价基，简称为基。CH(CH3)CH2CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3C(CH3)3CH2CH(CH3)2CH2CH2CH2CH3CH(CH3)2甲基（methyl）名称缩写R乙基（ethyl）(正)丙基（propyl）异丙基（iso-propyl）(正)丁基（butyl）异丁基（iso-butyl）仲丁基（sec-butyl）叔丁基（tert-butyl）Me-Et-Pr-i-Pr-i-Bu-Bu-s-Bu-t-Bu-常见烷基的名称与表示CH2其它常见的一价基：CHCH2CHCHCH3CH2CHCH2COCH3(C6H5-、Ph-)苯基苄基乙烯基丙烯基烯丙基乙酰基2-羟(基)乙基羧甲基二甲氨(基)甲基CH2N(CH3)2CH2CH2OHCH2COOH后面三个为复基例如：CH3CH2CHCH2CH32-甲基丁基2-环己烯基基中有支链或复基，常须用编号表示支链或复基中基的位置，编号从消除单价原子或基团的那个原子开始，为1，其余顺序编号。(2)亚基一个化合物从形式上消除两个单价或一个双价的原子或基团，剩余部分为亚基。例如：CH2C(CH3)2CHNHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2苯亚甲基(亚苄基)亚甲基亚异丙基亚氨基1,2-亚乙基1,2-亚己基一个化合物从形式上消除三个单价的原子或基团，剩余部分为次基，命名中的次基限于三个价集中在一个原子上的结构。(3)次基例如：CHCCH3NCCCH2苯次甲基2-苯(基)次乙基次甲基次乙基次氨基一个化合物从形式上消除一个单电子的原子或基团而构成一个带有未成键的单电子基，称为自由基（也称游离基）。(4)自由基例如：CH3(C6H5)3CCHCH2CH2三苯甲基自由基甲基自由基烯丙基自由基“基”与“自由基”在写法上有区别3.表示链异构的形容词正——直链烃和官能团取代直链烃未端碳上氢所得到的烃的衍生物都用“正”字表示碳链结构。例如：CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CHOCH3CH2CH2CH2OHCH2CH2CH2CH3正丁醇正丁烷正丁基正戊醛异——直链结构一末端有两个甲基的特定结构，命名为异。例如：(CH3)2CHCH2CH3(CH3)2CHCH2OH(CH3)2CHCH2CHO(CH3)2CHCH2CH2COOH异戊醛异戊烷异丁醇异己酸新——专指具有叔丁基(CH3)3C–结构的五、六个碳原子的链烃或其衍生物。例如：(CH3)4C(CH3)3CCH2CH3(CH3)3CCH2OH(CH3)3CCH2新戊醇新戊烷新己烷新戊基伯、仲、叔、季——表示碳链异构或碳原子不同取代程度的形容词。伯(1)。。仲(2)叔(3)。。季(4)CH3CH2CHCCH3CH3CH3CH3分子中连有一个、二个、三个和四个烃基的碳原子，分别称为伯、仲、叔和季碳原子，也可以分别称作一级、二级、三级和四级碳原子，常用1°、2°、3°和4°标识。伯、仲、叔碳原子上的氢原子分别称做伯氢、仲氢、叔氢原子。伯、仲、叔碳上连有–OH、–X（X=F、Cl、Br、I）的化合物分别称为伯、仲、叔醇和伯、仲、叔卤代烷，也称一、二、三级醇和一、二、三级卤代烷。伯、仲、叔、季用于胺类时则表示氮原子被烃基取代的程度。例如：CH3NH2(CH3)2NH(CH3)3N(CH3)4N+Br﹣甲胺二甲胺三甲胺溴化四甲铵(伯胺)(仲胺)(叔胺)(季铵盐)2.2.2命名法概述1.普通命名法：结构简单的化合物，常用普通命名法（也称习惯命名法）命名,其方法是用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸、十一、十二……表示分子中碳原子数目，用表示链异构的形容词表示链的结构，加上化合物的类名。例如：CH3CH2CH2CH3正丁烷(CH3)2CHCH2CH3异戊烷(CH3)3CCl新戊基溴(CH3)3CCH2Br(CH3)2CHCH2OH异丁醇CH3CH(OH)CH2CH3CH3CH2CH2CHO(CH3)2CHCH2CHO异戊醛仲丁醇正丁醛叔丁基氯异丁烯异戊二烯CH2CCH3CH3CH2CCH3CH2CH官能团在碳链中间时，两边组分的名称加上类名。例如：CH3OC(CH3)3CH3COCH2CH3CH2CH3CH2CHOCH2CHCH2OCCH3NHCOCH3(CH3)2CHCOOCH(CH3)2甲基烯丙基酮甲基叔丁基醚乙基乙烯基醚甲基乙基酮乙酰苯胺异丁酸异丙酯3.俗名为了方便，不少有机化合物的名称还保留着俗名。大多数俗名是在有机化学发展初期，根据化合物的来源、存在或性质而得名。HCOOH例如：CH3COOHOHCH2CH2CHOHOH蚁酸冰醋酸甘油(来自蚂蚁体内)(在16℃结晶像冰)(味甘甜、油状物)2.衍生物命名法（略）4.系统命名法根据IUPAC制定的命名方法，中国化学会结合我国文字特点，于1960年制定了《有机化学物质的系统命名原则》(称为系统命名法)，1980年增补修订为《有机化学命名原则》。其中规定了一些命名原则和烃、杂环化合物的系统命名方法，对有些烃类衍生物的系统命名没有十分明确。2.3.1基本方法有机化合物系统命名分四步完成：选主要官能团，定主链位次，确定取代基列出顺序，写出全称。1.选主要官能团较复杂的有机化合物分子中可能含有多种官能团，要从中选择一种做为主要官能团，按主要官能团确定化合物类别写出母体名称。2.3系统命名法选择主要官能团的方法是按第一节中的“常见官能团及其名称表”即“官能团优先顺序表”里列出的官能团顺序进行选择。习惯上把排在前面的官能团选做主要官能团，命名时称为某某化合物，排在其后面的官能团看成取代基。含有HO–和–COOH两种官能团，–COOH排在前面选为主要官能团,命名时称为某某酸，–OH看成取代基。例1．HOCH2CH2COOH含有HO–和–COOCH3两种官能团，–COOCH3排在前面选为主要官能团，命名时称为某某酸甲酯，–OH看成取代基。例2．HOCH2CH2COOCH3含有HO–和–NH2两种官能团，HO–排在前面选为主要官能团，命名时称为某某醇，–NH2看成取代基。例3．HOCH2CH2NH22.定主链位次选择含有主要官能团、取代基多的最长碳链为主链，从靠近官能团的一端开始给主链编号，确定取代基在主链上的位置。编号要遵守“最低系列原则”。最低系列原则：主链的不同方向编号，得到两种或两种以上的编号系列，比较各系列的取代基的不同位次，最先遇到的位次最小者定为“最低