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烷烃的命名详细介绍

来源:未知作者:吴键 点击:所属专题: 烷烃命名

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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、丙、

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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(n−alkanes)的名称用“碳原子数+烷”来表示。当碳原子数为1−10时,依次用天干——甲、乙、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

methane

CH3(CH2)16CH3

(正)十八烷

n−octadecane

CH3CH3

乙烷

ethane

CH3(CH2)17CH3

(正)十九烷

n−nonadecane

CH3CH2CH3

丙烷

propane

CH3(CH2)18CH3

(正)二十烷

n−icosane

CH3(CH2)2CH3

(正)丁烷

n−butane

CH3(CH2)19CH3

(正)二十一烷

n−henicosane

CH3(CH2)3CH3

(正)戊烷

n−pentane

CH3(CH2)20CH3

(正)二十二烷

n−docosane

CH3(CH2)4CH3

(正)己烷

n−hexane

CH3(CH2)28CH3

(正)三十烷

n−triacontane

CH3(CH2)5CH3

(正)庚烷

n−heptane

CH3(CH2)29CH3

(正)三十一烷

n−hentriacontane

CH3(CH2)6CH3

(正)辛烷

n−octane

CH3(CH2)30CH3

(正)三十二烷

n−dotriacontane

CH3(CH2)7CH3

(正)壬烷

n−nonane

CH3(CH2)38CH3

(正)四十烷

n−tetracontane

CH3(CH2)8CH3

(正)癸烷

n−decane

CH3(CH2)48CH3

(正)五十烷

n−pentacontane

CH3(CH2)9CH3

(正)十一烷

n−undecane

CH3(CH2)58CH3

(正)六十烷

n−hexacontane

CH3(CH2)10CH3

(正)十二烷

n−dodecane

CH3(CH2)68CH3

(正)七十烷

n−heptacontane

CH3(CH2)11CH3

(正)十三烷

n−tridecane

CH3(CH2)78CH3

(正)八十烷

n−octacontane

CH3(CH2)12CH3

(正)十四烷

n−tetradecane

CH3(CH2)88CH3

(正)九十烷

n−nonacontane

CH3(CH2)13CH3

(正)十五烷

n−pentadecane

CH3(CH2)98CH3

(正)一百烷

n−hectane

CH3(CH2)14CH3

(正)十六烷

n−hexadecane

CH3(CH2)132CH3

(正)一百三十四烷

n−tetratriacontane hectane

CH3(CH2)15CH3

(正)十七烷

n−heptadecane




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(branched−chain alkanes)。

(i)碳原子的级

下面化合物中含有四种不同碳原子:

烷烃的命名详细介绍

① 与一个碳相连的碳原子是一级碳原子,用1˚C表示(或称伯碳,primary carbon),1˚C上的氢称为一级氢,用1˚H表示。

② 与两个碳相连的碳原子是二级碳原子,用2˚C表示(或称仲碳,secondary carbon),2˚C上的氢称为二级氢,用2˚H表示。

③ 与三个碳相连的碳原子是三级碳原子,用3˚C表示(或称叔碳,tertiary carbon),3˚C上的氢称为三级氢,用3˚H表示。

④ 与四个碳相连的碳原子是四级碳原子,用4˚C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。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

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

烷烃的命名详细介绍

甲基(methyl,缩写Me)

甲基(methyl,缩写Me)

乙烷 CH3CH3

烷烃的命名详细介绍

乙基(ethyl,缩写Et)

乙基(ethyl,缩写Et)

丙烷 CH3CH2CH3

烷烃的命名详细介绍

(正)丙基(n−propyl,缩写n−Pr)

丙基(propyl,缩写Pr)

烷烃的命名详细介绍

异丙基(isopropyl,缩写i−Pr)

1−甲基乙基(1−methylethyl)

(正)丁烷
CH3(CH2)2CH3

烷烃的命名详细介绍

(正)丁基(n−butyl,缩写n−Bu)

丁基(butyl,缩写Bu)

烷烃的命名详细介绍

二级丁基或仲丁基(sec−butyl,缩写s−Bu)

1−甲(基)丙基(1−methylpropyl)

异丁烷
烷烃的命名详细介绍

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异丁基(isobutyl,缩写i−Bu)

2−甲基丙基(2−methylpropyl)

烷烃的命名详细介绍

三级丁基或叔丁基(tert−butyl,缩写t−Bu)

1,1−二甲基乙基(1,1−dimethylethyl)

(正)戊烷
CH3(CH2)3CH3

烷烃的命名详细介绍

(正)戊基(n−pentyl或 n−amyl)

戊基(n−pentyl)

烷烃的命名详细介绍

1−甲基丁基(1−methylbutyl)

烷烃的命名详细介绍

1−乙基丙基(1−ethylpropyl)

异戊烷
烷烃的命名详细介绍

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异戊基(iso−pentyl)

3−甲基丁基(3−methylbutyl)

烷烃的命名详细介绍 

1,2−二甲基丙基(1,2−dimethylpropyl)

烷烃的命名详细介绍

三级戊基或叔戊基(tert−pentyl)

1,1−二甲基丙基(1,1−dimethylpropyl)

烷烃的命名详细介绍

2−甲基丁基(2−methybutyl)

新戊烷
烷烃的命名详细介绍

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新戊基(neopentyl)

2,2−二甲基丙基(2,2−dimethylpropyl)

*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。

烷烃的命名详细介绍

(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(cahn−lngold−prelog sequence),其主要内容如下:

① 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:

I>Br>Cl>S>P>F>O>N>C>D>H

在同位素(isotope)中质量高的顺序在前。

② 如果两个多原子基团的第一个原子相同,则比较与它相连的其它原子,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。

③ 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:

烷烃的命名详细介绍

此外如苯基烷烃的命名详细介绍,醛基烷烃的命名详细介绍,氰基烷烃的命名详细介绍等等。

④ 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的假想原子,四个基团的排序为:CH3CH2−>CH3−>H−>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:

烷烃的命名详细介绍

例如:下面化合物的系统名称:

烷烃的命名详细介绍

(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:

烷烃的命名详细介绍

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2,3,5−trimethylhexane。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:

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本化合物有两根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2,3,5−trimethyl−4−n−propyloctane。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,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:

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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4−isobutyl−2,5−dimethylheptane或2,5−dimethyl−4−(2−methylpropyl)heptane。

实例四:

烷烃的命名详细介绍

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−(2,4−dimethylhexyl)−3−ethyl−5,9,11−trimethyltridecane。

实例五:

烷烃的命名详细介绍

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)−4−propylundecane。

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:

烷烃的命名详细介绍

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。

烷烃的命名详细介绍

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:

烷烃的命名详细介绍

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)。

烷烃的命名详细介绍

例如:

烷烃的命名详细介绍
图2−1  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:

烷烃的命名详细介绍

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:

烷烃的命名详细介绍

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:

烷烃的命名详细介绍

而当环上的取代基比较简单时,通常将环作为母体来命名。例如:

烷烃的命名详细介绍

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:

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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:

烷烃的命名详细介绍

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l−ethyl−3,5−dimethylcyclohexane。

当环上带有两个或两个以上取代基时,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:

烷烃的命名详细介绍
烷烃的命名详细介绍

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r−1表示,放在名称的最前面。例如:

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 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:

烷烃的命名详细介绍

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。

烷烃的命名详细介绍

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(spiro 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:

烷烃的命名详细介绍

螺[5.5]十一烷分子对称,可合并命名,称为螺[二环己烷](spirobicyclohexane)。

(责任编辑:化学自习室)
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