Основные принципы номенклатуры органических соединений
В данном разделе приведены номенклатурные правила для основных классов органических соединений в соответствии с рекомендациями и требованиями ИЮПАК.*
В правилах ИЮПАК наиболее широко представлена заместительная номенклатура, для понимания основных положений которой следует четко разграничить два важнейших понятия: родоначальная структура и характеристическая группа.
Родоначальная структура - главная цепь в ациклической молекуле, карбоциклическая или гетероциклическая система (или часть их), лежащие в основе рассматриваемого соединения.
Характеристическая группа - атом или группа атомов, введенных в родоначальную структуру на место атома водорода и определяющие химические свойства вещества.
К характеристическим группам относят также карбонильную, карбоксильную, амидную, нитрильную, галогенангидридную и другие группы, связанные с родоначальной структурой углерод-углеродной связью. Таково определение ИЮПАК. Однако следует уточнить, что характеристические группы - это, по существу, те группы атомов, которые кроме атомов углерода содержат и другие (неуглеродные) атомы или вообще состоят из неуглеродных атомов и определяют принадлежность к конкретному классу соединений.
Данное представление о характеристических группах объединяет два понятия - нефункциональные и функциональные группы. Ниже в табл. 1.1 и 1.2 показаны оба типа заместителей, из которых нефункциональные обозначаются в префиксе названия, а функциональные группы - в суффиксной части названия. Если в соединении несколько разных функциональных групп (т.е. соединение является гетерофункциональным), то в суффиксе упоминают лишь одну из них - главную характеристическую группу,все же другие обозначают в префиксе, причем иными названиями, чем те, которые используют в суффиксе. Следовательно, каждая из групп этого типа имеет по крайней мере два названия: одно - для употребления в суффиксе, когда группа является старшей, другое - для использования в префиксе, когда группа является младшей.
Таблица 1.1. Характеристические группы, обозначаемые в заместительной номенклатуре только префиксами (по алфавиту)
| Префикс | Формула | Префикс | Формула | |
| Азидо | -N3 | Нитро | -NO2 | |
| Бромо | -Br | аци-Нитро | -N(O)OH | |
| Диазо | -N2 | Нитрозо | -NO | |
| Дигидроксийодо | -I(OH)2 | Перхлорил | -ClO3 | |
| Йодил | -IO2 | Фторо | -F | |
| Йодо | -I | Хлорил | -ClO2 | |
| Йодозил | -IO | Хлоро | -Cl | |
| Метокси (и вообще алкокси) | -OCH3 | Хлорозил | -ClO |
Таблица 1.2. Обозначение важнейших характеристических групп (перечисляются в порядке убывания старшинства)
| Класс соединения | Характеристическая группа | ||
| Формула | Название | ||
| в префиксе | в суффиксе | ||
| Ониевые катионы | − | −онио* −ониа | − оний* |
| Карбоновые кислоты | −СООН − [С]ООН** | карбокси − | карбоновая кислота −овая кислота |
| Сульфокислоты | –SO3H | −сульфо | −сульфоновая кислота |
| Соли | –COOM –[C]–OOM | – – | металл…карбоксилат металл…оат |
| Сложные эфиры | –COOR –[C]OOR | карбо–R–окси – | R…карбоксилат R…оат |
| Галогенангидриды | –COHal –[C]O–Hal | галоформил – | –карбонилгалогенид –оил галогенид |
| Амиды | –[C]ONH2 –CO–NH2 | – карбамоил | амид Карбоксамид |
| Амидины | –(C[=NH]–NH2 –[C](=NH)–NH2 | амидино– – | –карбоксамидин –амидин |
| Нитрилы | –C≡N –[C]≡N | циано– – | –карбонитрил –нитрил |
| Альдегиды | –СНО –[C]HO | формил– оксо– | –карбальдегид –аль |
| Кетоны | >[C]=O | оксо– | –он |
| Спирты, фенолы | –OH | гидрокси– | –ол |
| Тиолы | –SH | меркапто– | –тиол |
| Гидропероксиды | –O–OH | гидроперокси– | –гидропероксид |
| Амины | –NH2 | амино | –амин |
| Имины | =NH | имино | –имин |
| Простые эфиры | –OR | R-окси | – |
| Сульфиды | –SR | R-тио | – |
| Пероксиды | –O–OR | R-диокси | – |
Ациклические углеводороды
Алканы (предельные углеводороды). Четыре первых представителя алканов - СН4, С2Н6, С3Н8 и С4Н10 – имеют соответственно названия метан, этан, пропан, бутан. Остальные алканы называют с помощью корня соответствующего греческого числительного с добавлением суффикса -ан, как определяющего в названиях признака принадлежности вещества к ряду алканов. Окончание -ау числительного в этом случае опускается:
| n | CnH2n+2 | n | CnH2n+2 |
| CH4 – метан | C12H26 – додекан | ||
| С2H6 – этан | C15H32 – пентадекан | ||
| C3H8 – пропан | C18H38 – октадекан | ||
| C4H10 – бутан | C20H42 – эйкозан | ||
| C5H12 – пентан | C21H44 – генэйкозан | ||
| C6H14 – гексан | C24H50 – тетракозан | ||
| C7H16 – гептан | C28H58 – октакозан | ||
| C8H18 – октан | C30H62 – триаконтан | ||
| C9H20 – нонан | C33H68 – тритриаконтан | ||
| C10H22 – декан | C40H82 – тетраконтан |
Одновалентные радикалы, производимые от насыщенных неразветвленных ациклических углеводородов, называют путем замены окончания -ан в исходном алкане на -ил. Атом углерода со свободной валентностью получает номер 1. Такие радикалы называют нормальными или неразветвленными алкилами:
Для обозначения насыщенных ациклических углеводородов с разветвленной цепью углеродных атомов к названию наиболее длинной цепи атомов углерода добавляют префиксы, обозначающие названия боковых цепей. Наиболее длинная цепь нумеруется таким образом, чтобы номера, указывающие положения боковых цепей, были наименьшими. Если при нумерации положений боковых цепей образуется несколько наборов номеров, то предпочтение отдается той нумерации, при которой получается набор, включающий наименьшие номера, начиная от боковой цепи, ближайшей к концу основной цепи. Этот принцип применяется независимо от природы заместителей.
Названия одновалентных разветвленных радикалов, производимых от алканов, формируют прибавлением префиксов, обозначающих боковые цепи, к названию неразветвленного алкильного радикала, имеющего наиболее длинную из всех возможных цепь углеродных атомов. При этом счет начинают с атома, несущего свободную валентность, который приобретает номер 1:
Следующие названия сохраняются для незамещённых радикалов:
При наличии двух (и более) боковых цепей различной природы они перечисляются в алфавитном порядке. Вначале устанавливается алфавитный порядок названий простых радикалов, а затем вносятся префиксы-множители:
В том случае, когда названия сложных радикалов идентичны, предпочтение при перечислении даётся тому радикалу, который находится в положении с меньшим номером:
Если две (или более) боковые цепи находятся в равноценных положениях, то более низкий номер приписывают той из них, которая в названии перечисляется первой:
Алкены (этиленовые углеводороды). Непредельные ациклические углеводороды, имеющие одну двойную связь, получают названия путем замены суффикса -ан в наименовании соответствующего насыщенного углеводорода - алкана - на -ен. Здесь в качестве главной выбирают наиболее длинную углеродную цепь, содержащую двойную связь, и нумеруют так, чтобы положение двойной связи соответствовало наименьшим возможным номерам. Цифру, обозначающую двойную связь, можно ставить вслед за суффиксом -ен или, наоборот, выносить вперед перед корнем слова, но после префиксов, обозначающих заместители:
Одновалентные радикалы, образованные от алкенов, имеют суффикс -енил. Для некоторых простейших радикалов сохраняются несистематические названия:
Для обозначения заместителей и их перечисления руководствуются положениями, описанными выше для алканов.
Алкины (ацетиленовые углеводороды). Названия углеводородов данного ряда формируют от названий соответствующих алканов, заменяя суффикс -ан на -ин. Здесь нумерация цепи и порядок перечисления заместителей осуществляется как для алкенов:
Одновалентные радикалы, образованные от алкинов, имеют суффикс –инил:
Углеводороды, содержащие более одной непредельной связи. Если в молекуле углеводорода имеется две или большее число двойных связей, то название получает соответственно суффиксы -диен, -триен, -тетраен и т.д. Углеводороды с двумя (и более) тройными связями получают соответственно суффиксы -диин, -триин и т.д.
Родовые названиядля диенов, триенов и т.д. соответственно алкадиены, алкатриены и т.д. Аналогично для соединений с несколькими тройными связями - алкадиины, алкатриины и т.д.
Ненасыщенные неразветвленные ациклические углеводороды, имеющие как двойные, так и тройные связи, получают названия путем замены суффикса -ан в названии соответствующего алкана на -енин, -адиенин, -атриенин, -ендиин и т.п. Двойным и тройным связям должны соответствовать наиболее низкие цифровые обозначения. Если возможны несколько вариантов нумерации, то двойным связям присваивают наименьшие номера:
Карбоциклические углеводороды
Циклоалканы. Названия насыщенных моноциклических углеводородов (без боковых цепей) образуют добавлением префикса -цикло к названию ациклического насыщенного неразветвленного углеводорода - алкана - с тем же числом углеродных атомов. Родовое название насыщенных моноциклических углеводородов, как с боковыми цепями, так и без них – циклоалканы:
Одновалентные радикалы, образованные из циклоалканов, называют, заменяя суффикс -ан на -ил. Атом углерода, несущий свободную валентность, обозначают номером 1. Родовое название этих радикалов – циклоалкилы:
Названия непредельных моноциклических углеводородов формируются путёмзамены суффикса –анв названии соответствующих циклоалканов на -ен, -адиен, -ин, -адиин и т.д.
Ароматические углеводороды (арены). Моноциклические и полициклические ароматические углеводороды называют аренами. Пока что сохранены систематические названия для перечисленных ниже структур:
Тем не менее комиссия ИЮПАК рекомендует вместо приведенных традиционных названий с суффиксом -ол более соответствующие общей системе названия бензен, толуен, ксилен, кумен, цимен, стирен.
Прочие моноциклические замещенные ароматические углеводороды называют как производные бензола или одного из углеводородов, показанных выше. Однако если заместитель, введенный в такое соединение, идентичен с одним из имеющихся в молекуле заместителей, то все соединение рассматривается как производное бензола. Положение заместителей указывается цифрами, за исключением тех случаев, когда при наличии двух заместителей вместо 1,2-1,3- и 1,4- могут быть использованы обозначения о-(орто), м-(мета-) и п-(пара-)соответственно. Заместители должны получать наиболее низкие возможные номера:
Одновалентные радикалы, производимые от моноциклических замещенных ароматических углеводородов и имеющие свободные валентности у атомов цикла, имеют названия, перечисленные ниже. Радикалы, не указанные в приведенном перечне, получают наименования как замещенные фенильные радикалы. Атом углерода, несущий свободную валентность, обозначают номером 1:
