烷烃的系统命名 

开链烷烃 

有机化合物的系统命名基本分三步,对于所有的有机分子,概莫能外:

  1. 确定母体

  2. 母体编号

  3. 写出名称

确定母体 

这三步我们依次展开。首先确定母体。对于开链烷烃这样的最简单的有机化合物,母体(主链)可以依据如下规则,依次寻找:

  1. 分子中最长碳链

  2. 若最长碳链有多种选择,选取连接取代基数目最多者

  3. 若连接取代基数目也相同(这种情况在当前的基础有机化学学习中极少见),则继续考虑如下原则:取代基位次小者优先;各侧链碳原子数多者优先;侧链分支少者优先

这些规则从上向下,依次进行判定。以下是一些具体实例:

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不同长度碳链,取最长者为母体

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相同同长度最长碳链,取连接取代基数目多者为母体

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取代基数目亦相同,取取代基位次小者为母体

确定了母体之后,分子中剩余部分自然就是取代基(侧链)了。常见的八种烷基取代基,其结构、名称、缩写请大家一定牢记,命名包括书写分子结构式时常用到。 不同的取代基有取代基优先级的区别,具体在课本烯烃一章,教学视频的立体化学一章介绍。 常见的这八种烷基优先级次序如下:甲基<乙基<正丙基<正丁基<异丁基<异丙基<仲丁基<叔丁基。 注意这里正丁基<异丁基<异丙基,不是看取代基碳原子数目!具体原因大家后面就会明白。

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常见的八种烷基,从相应的烷烃去一氢得到

母体编号 

母体、取代基确定之后接下来需要对母体编号,从母体一端开始,至另一端结束。编号主要是为了说明取代基的位次。 对于开链烷烃,编号时无非就两种可能性,实际我们应当取使取代基编号较小的一种。这里所谓“较小”大致是如下做法:

* 设母体上连接n个取代基,先将两种母体编号方式取代基位次按升序列出(不管取代基差别,只看位次),形成两个元组:
(x1,x2,x3,…,xn) 、(y1,y2,y3,...,yn)

* 依次对比两个元组中的各个元素,若有
x1 = y1, x2 = y2, xm-1 = ym-1,但xm < ym
则认定(x1,x2,…,xn)序列较小,换句话说只要有一对编号不同,后面的都不用管它。

以下是一些具体实例:

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母体编号例1

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母体编号例2

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(5,6,13)与(4,11,12)比较,4<5,直接取后一种编号方式,之后的位次不用管, 更无须求和!

当然,也有可能全部序号对都一样,xi = yi。若遇到这种情形,再考虑取代基的差别,尽量使优先级较低的取代基位次较小。如:

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两种编号方式取代基位次均为在(5,6,7),其中甲基均在6-,乙基与正丙基有区别,这时应尽量使优先级较低的乙基位次较小

写出名称 

确定编号后,最后就可以写出分子名称了。母体名称在后,取代基在前。若有多个取代基,注意书写次序,优先级低者在前(而不是依据位次!)。如前面的例子:

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命名例1

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命名例2

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命名例3

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命名例4

某些分子中取代基特别复杂,不是八种常见的烷基,则可采取递归的方式去称呼该取代基:把取代基单抽出来,固定以其与母体相连的原子为起始点, 找出取代基中最长碳链并从起始点开始编号:

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递归处理复杂取代基

此外,写出名称时请注意标点符号,特别是短横线与逗号的使用。逗号用于分割取代基位次数字,短横线用于隔开数字与汉字。汉字与汉字之间一定不会有短横线。 常犯的一个错误是用短横线分割取代基与母体,类似:4-乙基-辛烷,这个错误千万别犯,正确名称4-乙基辛烷。

螺环与桥环烷烃 

这两种特殊的环烷烃命名时在通则之外,都有特殊的规则,尤其是编号与写名称的方式。

对于双环螺环分子,母体命名有固定的框架:螺[X.X]某烷。具体是某烷看母体中碳原子总数;方括号中X.X是两个数字, 中间用点号(不是逗号!)隔开,标明两个环在螺碳原子之外,还各自还有几个原子。注意这两个数字按从小到大的次序排列。如:

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螺环母体的命名

有取代基时,同样也需对母体进行编号。编号固定从小环螺原子旁侧的原子开始,绕小环一周至螺原子,再绕大环一周(先小再大)。 满足这一原则的前提下,再遵循通则,尽量使取代基位次较小。如:

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带取代基螺环烷烃命名1

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带取代基螺环烷烃命名2

至于桥环烷烃,母体也有固定的模式。若有两个基本环(基础有机中只会出现这种),则称为:双环[X.X.X]某烷二环[X.X.X]某烷。 方括号中三个数字,分别是两个桥头碳原子之间三条边的碳原子数目(不计桥头碳),注意从大到小排练,中间同样用点号隔开。如:

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桥环母体的命名

当然有取代基时又得给母体编号。编号固定从某一桥头碳开始,先沿最长边至另一桥头碳,再顺次走过次长边,最后是最短边(先长后短)。 满足这一原则的前提下,再遵循通则,尽量使取代基位次较小。如:

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带取代基桥环烷烃命名

注意标点符号 

命名时的标点符号原则上应都是英文半角字符(-,.[]等而非—,。【】)。不同的符号有着不同的作用。

符号

作用

示例

逗号(,)

分隔位次数字或不同位次构型信息

2,3-二甲基戊烷

短横(-)

分隔位次数字与汉字

1-甲基-2,3-二乙基环己烷

短横(-)

分隔构型信息与构造名称

(R)-2-丁醇

圆括号(())

界定复杂取代基范围

7-(2-甲基-1-乙基戊基)十四烷

圆括号(())

括起构型标识

(2R,3S)-2,3-二羟基丁二酸

方括号([])

螺环或桥环化合物环/边信息

螺[3.4]辛烷

点号(.)

分隔螺环或桥环化合物环/边信息数字

螺[3.4]辛烷

单引号(')

可用于单层嵌套复杂取代基位次编号

7-2'-甲基-1'-乙基戊基十四烷(同7-(2-甲基-1-乙基戊基)十四烷)

单引号(')

可用于特定副环位次编号

4,4'-二乙基联苯

很多同学常在标点符号上犯些粗心的错误,请大家尽量避免:

错误名称

错误原因

正确名称

2,3二甲基丁烷

取代基位次数字与汉字间遗漏短横

2,3-二甲基丁烷

2,3-二甲基-丁烷

用短横分隔了取代基与母体间的汉字

2,3-二甲基丁烷

7-2-甲基-1-乙基戊基十四烷

未使用括号界定复杂取代基范围,位次含义不清

7-(2-甲基-1-乙基戊基)十四烷

7-[2-甲基-1-乙基戊基]十四烷

错误使用方括号界定取代基范围

7-(2-甲基-1-乙基戊基)十四烷

螺(3.4)辛烷

错误使用圆括号括起桥/螺环信息

螺[3.4]辛烷

螺[3,4]辛烷

使用逗号分隔螺/桥环信息数字

螺[3.4]辛烷