有机化合物系统命名法.docx

1、有机化合物系统命名法有机化合物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）直链烷烃的命名直链烷烃（nalkanes）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

2、、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已烷。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构造式中文名英文名CH4甲烷methaneCH3(CH2)16CH3（正）十八烷noctadecaneCH3CH3乙烷ethaneCH3(CH2)17CH3（正）十九烷nnonadecaneCH3CH2CH3丙烷propaneCH3(CH2)18CH3（正）二十烷nicosaneCH3(CH2)2CH3（正）丁烷nbutaneCH3(CH2)19CH3（

3、正）二十一烷nhenicosaneCH3(CH2)3CH3（正）戊烷npentaneCH3(CH2)20CH3（正）二十二烷ndocosaneCH3(CH2)4CH3（正）己烷nhexaneCH3(CH2)28CH3（正）三十烷ntriacontaneCH3(CH2)5CH3（正）庚烷nheptaneCH3(CH2)29CH3（正）三十一烷nhentriacontaneCH3(CH2)6CH3（正）辛烷noctaneCH3(CH2)30CH3（正）三十二烷ndotriacontaneCH3(CH2)7CH3（正）壬烷nnonaneCH3(CH2)38CH3（正）四十烷ntetracontane

4、CH3(CH2)8CH3（正）癸烷ndecaneCH3(CH2)48CH3（正）五十烷npentacontaneCH3(CH2)9CH3（正）十一烷nundecaneCH3(CH2)58CH3（正）六十烷nhexacontaneCH3(CH2)10CH3（正）十二烷ndodecaneCH3(CH2)68CH3（正）七十烷nheptacontaneCH3(CH2)11CH3（正）十三烷ntridecaneCH3(CH2)78CH3（正）八十烷noctacontaneCH3(CH2)12CH3（正）十四烷ntetradecaneCH3(CH2)88CH3（正）九十烷nnonacontaneCH3(

5、CH2)13CH3（正）十五烷npentadecaneCH3(CH2)98CH3（正）一百烷nhectaneCH3(CH2)14CH3（正）十六烷nhexadecaneCH3(CH2)132CH3（正）一百三十四烷ntetratriacontane hectaneCH3(CH2)15CH3（正）十七烷nheptadecane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

6、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

7、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。表2 一些常见烷基的名称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 CH4甲基（methyl，缩写Me）甲基（methyl，缩写Me）乙烷 CH3CH3乙基（ethyl，缩写Et）乙基（ethyl，缩写Et）丙烷 CH3CH2CH3（正）丙基（npropyl，缩写nPr）丙基（propyl，缩写Pr）异丙基（isopropyl，缩写iPr）1甲基乙基（1methylethyl）（正）丁烷CH3(CH2)2CH3（正）丁基（nbutyl，缩写nBu）丁基（butyl，缩写Bu）二级

8、丁基或仲丁基（secbutyl，缩写sBu）1甲（基）丙基（1methylpropyl）异丁烷异丁基（isobutyl，缩写iBu）2甲基丙基（2methylpropyl）三级丁基或叔丁基（tertbutyl，缩写tBu）1,1二甲基乙基（1,1dimethylethyl）（正）戊烷CH3(CH2)3CH3（正）戊基（npentyl或 namyl）戊基（npentyl）1甲基丁基（1methylbutyl）1乙基丙基（1ethylpropyl）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

9、pentyl）1,1二甲基丙基（1,1dimethylpropyl）2甲基丁基（2methybutyl）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。从表中可以看出：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。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。戊烷有三种异构体，一共可产生八种戊基。命名时，用什么方法来

10、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(CH3)2CH 结构，而链的其它部位无支链。新表示链的端基有(CH3)3CCH2 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

11、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：IBrClSPFONCDH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

12、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CH2Cl与CHF2，第一个均为碳原子，再按顺序比较与碳相连的其它原子，在CH2Cl中为C(Cl, H, H)，在CHF2中为C(F, F, H)，Cl比F在前，故CH2Cl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，可认为连有两个或叁个相同的原子，例如下列基团排列顺序为：此外如苯基，醛基，氰基等等。 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：CH3CH2NHCH3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

13、的假想原子，四个基团的排序为：CH3CH2CH3H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，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，多的优先。若仍无法分出那条链为主链，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

14、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。下面是几个实例：实例一：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。）实例二：本化合物

15、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

16、，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4iso

17、butyl2,5dimethylheptane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

18、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。2. 普通命名法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(CH3)2CH 结构，用新表示端基有(CH3)3CCH2 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：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

19、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。3. 衍生物命名法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。例如：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。4. 俗名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）。二、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

20、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：图21 R，S构型的确定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

21、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

22、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号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那一种编号优先。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

23、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r1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

24、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（spir

25、o 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）。三、烯烃和炔烃的命名1. 烯基、亚基和炔基（1）烯基烯烃去掉一个氢原子，称为某烯基（enyl）。烯基的编号从带有自由价（free valence）的碳原子开始，烯基的英文名称用词尾“enyl”代替基的词尾“yl”

26、。下面是三个烯基的普通命名法和IUPAC命名法。（2）. 亚基有两个自由价的基称为亚基（ylidene或ylene）。有两种类型。R2C= 型亚基英文命名用词尾“ylidene”代替基的词尾“yl”。例如：型亚基英文用词尾“ylene”代替基的词尾“yl”。中文命名要在名称前标上两个自由价原子的相对位置。例如：以上两种亚基的名称在普通命名法和IUPAC命名中均适用。（3） 炔基炔烃去掉一个氢原子即得炔基，词尾用ynyl代替相应烷基的词尾yl，如：2 烯烃和炔烃的系统命名（1）单烯烃和单炔烃的系统命名单烯烃的系统命名可按下列步骤进行：（i）先找出含双键的最长碳链，把它作为主链，并按主链中所含碳原

27、子数把该化合物命名为某烯。如主链含有四个碳原子，即叫做丁烯。十个碳以上用汉字数字，再加上碳字，如十二碳烯。（ii）从主链靠近双键的一端开始，依次将主链的碳原子编号，使双键的碳原子编号较小。（iii）把双键碳原子的最小编号写在烯的名称的前面。取代基所在碳原子的编号写在取代基之前，取代基也写在某烯之前。（iv）若分子中两个双键碳原子均与不同的基团相连，这时会产生两个立体异构体，可以采用Z、E构型来标示这两个立体异构体。即按顺序规则，两个双键碳原子上的两个顺序在前的原子（或基团）同在双键一侧的为Z构型（Z configuration）（德文，Zusammen，在一起的意思），在两侧的为E构型（E c

28、onfiguration）（德文，Entgegen，相反的意思）。在采用Z、E标示双键构型以前，曾采用顺、反来标示双键的构型，规定连在两个双键碳原子上的相同或相似的基团处于双键同侧称为顺，处在双键异侧称为反。由于该法在判断相似基团时会出现一些混淆，现在大都采用Z、E构型标示。（v）按名称格式写出全名。英文命名时将某烷的词尾ane改为ene，即为某烯的名称。分析两个实例：分子中只有一个官能团：碳碳双键。选含碳碳双键的最长链为主链。由于双键处于链的中间，因此无论从左向右编号还是从右向左编号，双键的位置号均为4。在无法根据官能团的位置号来确定编号方向时，应让取代基的位号尽可能小，所以采用自右向左的编

29、号方式。本化合物的碳3是手性碳，其构型为S，分子中的碳碳双键为Z构型。因此本化合物的中文名称是(3S,4Z)3甲基4辛烯。英文名称是(3S,4Z)3methyl4octene。ene是烯烃名称的词尾。该化合物的双键在环中，所以母体是环己烯。编号时，首先要使官能团的位号尽可能小，所以环中，主官能团的位号为1。其次，要使取代基的位置号也尽可能小，因此，本题按逆时针方向编号。分子中的碳3为手性碳，但因结构式中未明确标明构型，所以命名时不涉及。本化合物的中文名称是3(2甲基丙基)环己烯或3异丁基环烯。其英文名称为3(2methylpropyl)cyclohexene或3isobutyl cyclohe

30、xene。下面是几个命名的实例：从上面的命名中可以看到，顺、反与Z、E在命名时并不完全一致，即顺型不一定是Z构型，反型也不一定是E构型。单炔烃的系统命名方法与单烯烃相同，但不存在确定Z、E构型的问题。炔的英文名称是将相应烷烃中的词尾ane改为yne。(2) 多烯烃或多炔烃的系统命名多烯烃的系统命名按下列步骤进行。（i）取含双键最多的最长碳链作为主链，称为某几稀，这是该化合物的母体名称。主链碳原子的编号，从离双键较近的一端开始，双键的位置由小到大排列，写在母体名称前，并用一短线相连。（ii）取代基的位置由与它连接的主链上的碳原子的位次确定，写在取代基的名称前，用一短线与取代基的名称相连。（iii）写名称时，取代基在前，母体在后，如果是顺、反异构体，则要在整个名称前标明双键的Z、E构型。二烯烃的英文名称以adiene为词尾，代替相应烷烃的词尾ane。例如：多炔烃的系统命名方法与多烯烃相同。二炔烃的英文