Метод конденсирования при построении названий гетероциклов
Названия гетероциклов могут быть сконденсированы с названиями циклических углеводородов или других гетероциклических систем по методу, аналогичному описанному ранее для углеводородов. Естественно, что при этом возникают некоторые особенности. При конденсировании названий гетероциклов используют следующие сокращения: фуро, имидазо, пиридо, хино и тиено. Названия других гетероциклов при слиянии не сокращаются. Если гетероциклическая структура ориентирована так, как это характерно для соответствующей карбоциклической системы (без гетероатомов), то гетероатом в гетероциклической структуре должен получать наименьший возможный номер. Однако если гетероатом является узловым, то нумерацию ведут обычным путем, но без использования для гетероатома латинских букв а, b, с и др. Это положение иллюстрирует пирано[3,4-b]хинолизин.
Как и в случае карбоциклических соединений, квадратные скобки используются для выделения локантов, относящихся к исходным компонентам, а не к конечному названию. Примерами могут служить названия: антра[2,1-d]тиазол и пирроло[2,3-с]карбазол. Последнее соединение служит также иллюстрацией примера потери двух атомов водорода (одного из пиррольного цикла, а второго - из карбазольного) для образования системы с максимальным числом некумулированных двойных связей.
В этой области возникает много сложных, запутанных проблем, в основном связанных со слиянием компонентов и нумерацией. Ученым, работающим в данной области, следует тщательно проштудировать все детали раздела В правил IUPAC, книгу The Ring Index, а если понадобиться, то и книгу Parent Compound Handbook.
|
|
|
При конденсировании гетероциклического компонента, названного по системе Ганча-Видмана, с бензольным ядром (что, к счастью, встречается достаточно часто) возникают системы называть которые значительно проще. Примерами могут служить названия: бенз-1,2-оксатиин и бенз-2,1-оксатиин.
Все конденсированные гетероциклические структуры, содержащие меньше максимально возможного числа некумулированных двойных связей, должны в своем наименовании иметь префикс "гидро-", которому предшествуют локанты, указывающие положение гидрированных двойных связей, а после него положение "обозначенного водорода", например: 3,4-дигидро-2H-1,4-бензоксазин.
Заменительная номенклатура
Префиксы, обозначающие гетероатомы по расширенной системе Ганча-Видмана, могут быть использованы и для общей заменительной номенклатуры. Достаточно перед наименованием углеводорода поставить префикс соответствующего гетероатома и цифровым локантом обозначить, какой из атомов углерода заменен на гетероатом. Получаемые таким путем названия часто более удобны, особенно для соединений, содержащих различные типы гетероатомных циклов, или для сложных циклических систем. Так, на примере 8H-7-тиа-1,9-диазафенантрена можно видеть, что таким путем сохраняется привычная нумерация, и, кроме того, гетероатомы получают наименьшие локанты.
|
|
|
Применяя этот тип номенклатуры, в качестве родоначального соединения следует выбирать соответствующий углеводород, а не гетероцикл, содержащий меньшее число гетероатомов, так как это может привести к множественности названий. Например, в этом случае 8H-7-тиа-1,9-диазафенантрен мог бы получить название 4H-3-тиа-7-азафенантридина и др. Для заменительной номенклатуры гетероциклов весьма плодотворно могут быть использованы также названия типа бицикло-, трицикло- и т. д.
Радикалы
Многие старые названия радикалов одобрены правилами IUPAC и до сих пор используются большинством химиков. Однако в правилах СА для указателей после долгих обсуждений введена большая систематичность, поэтому ниже рассматриваются оба варианта. Названия, принятые в СА, кажутся логически проще (но не короче) и, по-видимому, будут привлекать все большее внимание, шире использоваться.
|
|
|
Ациклические радикалы. Как хорошо известно, названия одновалентных радикалов производятся от названий алканов, алкенов и алкинов путем замены суффиксов "-ан", "-ен" или "-ин" на "-ил", "-енил", или "-инил" соответственно, например: метил или бутенил-2. Правилами IUPAC разрешены следующие несистематические названия радикалов: СН2=СН- винил и СН2=СНСН2- аллил. СА не признает этих исключений.
Аналогично, правила IUPAC (но не СА) разрешают использование префикса "изо-" для немногих незамещенных радикалов [для С3-С6, например: (СН3)2СН- изопропил], использование префикса втор- [только для СН3СН2СН(СН3)- втор-бутил], префикса нео- [только для (СН3)3ССН2- неопентил] и префикса трет- [для (СН3)3С- трет-бутил и СН3СН2С(СН3)2- трет-пентил].
Согласно правилам IUPAC при обозначении положения заместителей в цепи радикала, атом, которым он присоединяется к основной части молекулы, получает наименьший из возможных номеров или, по другому методу, от этого атома начинают цепь радикала (т. е. этот атом получает номер 1), и соблюдают обычный порядок: наибольшая ненасыщенность, замещенность или длина (По правилам СА приоритет имеет наиболее длинная цепь). Например, гептан C7H16 дает радикалы: СН3(СН2)5СН2- гептил, СН3(СН2)4СН(СН3) - гептил-2, или, по второму методу, 1-метилгексил, и т. д. Правилами IUPAC разрешено тривиальное название изопропенил для радикала СН2=С(СН3)-.
|
|
|
Радикалы типы CH3(CH2)xCH= получают суффиксы "-илиден" (вместо "ан"), а более редкие радикалы СН3(СН2)xС≡ называют алкилидинами.
Согласно правилам IUPAC как радикал -СН2-, так и СН2= называют метиленом, -СН2СН2- этандиилом (этиленом), а -СН(СН3)СН2- пропандиилом-1,2 (пропиленом); высшие неразветвленные дирадикалы -СН2(СН2)xСН2- называют алкандиилами-1,х+2 (полиметиленами), например:
-СН2(СН2)3СН2- пентадиил-1,5 (пентаметилен). (Отметим здесь, что углеводород СН3СН=СН2, согласно систематической номенклатуре называют пропеном, но не пропиленом.) Из приведенных выше названий СА применяет только метилен и использует суффикс "-диил" для обозначения таких радикалов, как -СН2СН2СН2- пропандиил-1,3 и -СН(СН3)СН2- 1-метилэтандиил (но не пропандиил-1,2 в последнем случае), поскольку нумерация должна быть начата с С-атома, связанного с метильной группой.
Аналогично называют ненасыщенные радикалы, например: -СН2СН=СНСН2- бутен-2-илен (IUPAC) или бутен-2-диил-1,4 (2-butene-l,4-diyl, CA).
Радикалы из циклических систем. Радикалы, образуемые карбоциклами, называют аналогично описанному для алканов и алкенов. Аналогично из наименований аренов производится родовое наименование ароматических радикалов - арилы. Общим правилом для всех прочих радикалов - производных циклических молекул, является добавление к названию соединения суффикса "-ил", "-илен" или "-диил", "-илиден", "-триил". Например, инденил, индендиил, азуленил, карбазолил, птеридил и изоксазолил.
Во всех случаях локанты, обозначающие свободную валентность радикалов (т. е. место присоединения), должны быть пo возможности наименьшими, поскольку это совместимо с любой фиксированной нумерацией системы. Они имеют приоритет над локантами кратных связей и любых заместителей.
Свободные радикалы
Свободные радикалы, образующиеся из алканов или циклических структур, получают те же названия, что и замещающие группы, например: СН3- метил, С6Н5- фенил. Электронодефицитная частица :СН2 и продукты ее замещения можно называть или метиленами, или карбенами, например: Cl2С: - дихлорметилен, или дихлоркарбен. Карбены - групповое наименование этого класса соединений.
Окончание "-ил" применяют для свободных радикалов даже в том случае, когда групповое название оканчивается на "-и", например: СН3О- метоксил (но не метокси); на "-ил" оканчиваются также названия свободных радикалов аминов, например: CH3NH· метиламинил и C5H10N· пиперидинил-1 (но не пиперидино). Для специалистов можно отметить также рекомендуемое IUPAC название СН3N: метиламинилен и его аналоги, а также гидразил для NH2NH·. Однако для CH3N: более привычно название метилнитрен (по аналогии с карбеном), независимо от того, имеет ли место синглетное или триплетное состояние.
IUPAC.
Галогенпроизводные
Для названия галогенопроизводных очень удобна и широко применяется заместительная номенклатура с использованием в качестве префиксов названий "фторо-", "-хлоро-", "бромо-" и "иодо-" (в русском языке соединяющая буква о часто опускается), например: 2-хлорохинолин, 2,3-дихлоропропионовая кислота или 1-бромо-6-иодогексан. Однако для очень простых соединений, таких как СН3I, С6Н5СНСl2, СlС2Н4Сl, нередко используют радикало-функциональные названия, например метилиодид, бензилидендихлорид (но не бензальдихлорид) и этилендихлорид соответственно. Удобство этих названий состоит в том, что они ясно подчеркивают главную, по существу единственную, химическую особенность соединения. В отдельных случаях информативна и аддитивная номенклатура, особенно когда имеется или предполагается возможность присоединения атомов галогена по двойной связи, как в названиях этилендихлорид СlСH2СH2Сl, стиролдибромид С6Н5СНВrСH2Вr.
Если в исходном соединении все атомы водорода замещены каким-либо одним галогеном, то полнота замещения может обозначаться префиксом "пер-".
Вероятно в силу краткости и давней традиции применения, названия типа фтороформ, хлороформ и т. д. для структур CH(На1)3 продолжают использоваться и поныне, но распространение этой традиции на нитроформ для тринитрометана нежелательно. Для более сложных заместителей, содержащих галогены, приняты следующие префиксы: -IO "иодозил-", -IO2 "-иодил-", -СlO "хлорозил-", -СlO2 "хлорил-", -СlO3 "перхлорил-", -IХ2 "ди-Х-иодо-".
Катионы типа Х2Наl+ называют замещенным хлоронием, бромонием и т. д.
СOСl2 можно называть фосгеном, карбонилдихлоридом (СА: carbonic dichloride), C(Hal)4 - тетрагалогенметаном или тетрагалогенуглеродом.
Спирты и фенолы
Если ОН является главной группой, то спирты и фенолы обозначают характерным суффиксом "-ол", в противном случае - префиксом "гидрокси-". Как уже отмечалось, названия нафталиндиол-1,8 или хинолинол-8 правильнее, чем 1,8-дигидроксинафталин или 8-гидроксихинолин, хотя оба последних все еще встречаются в литературе.
СА и ИЮПАК 2013 сохраняют тривиальное наименование "фенол" (вместо систематического бензолол), но для всех прочих соединений этого класса используют систематические названия, например: 1,3-benzenediol, 1-naphthalenol, 9-antracenol. Однако нельзя сказать, что отказ от тривиальных названий встречает восторг у химиков.
В алифатических спиртах группа ОН, стоящая в главной цепи, обозначается суффиксом "-ол", например: пентанол-1 и пентандиол-1,3. Присутствие ОН-группы может определять выбор главной цепи.
За исключением указателей СА, иногда еще используются радикало-функциональные названия для соединений этого класса, особенно для простых соединений алифатического ряда, например: метиловый спирт или бензиловый спирт. Соединение (СН3)3СОН проще называть трет-бутиловым спиртом, чем 2-метилпропанолом-2. Следует отметить, что название трет-бутанол некорректно, так как в нем суффикс "-ол" присоединен к несуществующему соединению: трет-бутану. Соединение (СН3)2СНОН в промышленности называют изопропанолом, но с точки зрения систематики это также некорректное название.
Естественно, что в такой обширной и давно известной области, как спирты и фенолы, имеется такое множество тривиальных названий, что их привести все здесь просто невозможно. Однако некоторые из них должны быть отмечены.
Ряд алкоксибензойных кислот и алкоксибензальдегидов имеет хорошо известные тривиальные названия, например: п-СН3ОС6Н4СООН анисовая кислота, п-СН3ОС6Н4СНО анисовый альдегид, 3,4-(СН3)2С6Н3СООН вератровая кислота, ванилин и пиперональ. В соответствующих спиртах АrСН2ОН радикал АrСН2- называют анисилом, вератрилом и т. д. Такие спирты правильно называть анисовый спирт, вератровый спирт. Однако такие заместители, как СН3ОС6Н4, (СН3О)2С6Н3 и т. д., также часто называют анисилом, вератрилом и т. д., что подчас ведет к ошибкам. Поэтому разумнее эти два типа радикалов называть АrСН2-алкоксибензилом и Аг-алкоксифенилом.
Название радикала (C6H5)3C тритил применяют как префикс, но оно не используется в радикало-функциональных названиях. Например, (C6H5)3COH называют трифенилметиловым спиртом, но не тритиловым спиртом.
Применение термина "карбинол" для названия продуктов замещения водорода в метиловом спирте СН3ОН, например, дипропилкарбинол для структуры (С3Н7)2СНОН, полностью запрещено правилами IUPAC (так же как и производное от него название радикала - карбинил). Однако в литературе эти термины иногда все еще встречаются.
Названия алкоголятов и фенолятов образуются добавлением к названию исходного спирта суффикса "-ат" ("-ят") [или суффикса "-олат" ("-олят") к названию соответствующего углеводорода] и названия металла. Например: метанолят натрия CH3ONa, фенолят натрия C6H5ONa. С другой стороны, название этих соединений может быть составлено из названия катиона и радикала с добавлением суффикса "-оксид", например: С6Н11ОNa циклогексилоксид натрия. Для производных некоторых широко распространенных гидроксисоединений (спиртов C1-С4 и фенола С6Н5ОН) рекомендуется использовать привычные сокращенные названия, например: (СН3)3СОК трет-бутоксид калия, (С6Н5О)2Са феноксид кальция.
Простые эфиры
В несложных случаях для простых эфиров вполне применимы радикало-функциональные названия, например: диметиловый эфир, метилнафтил-1-овый эфир, нафтил-1-пропиловый эфир (обратите внимание на алфавитный порядок записи радикалов).
Название префикса для эфирного заместителя RO- образуется добавлением к названию радикала R суффикса "-окси". Например: гептилокси, гептенилокси, однако для радикалов C1-С4 и фенила используется более краткая форма, когда отбрасывается суффикс "-ил" от названия радикала и он заменяется суффиксом "-окси", например: метокси или фенокси. Это относится также и к групповому названию: алкокси.
В применяемой СА заместительной номенклатуре для простой эфирной группы RO нет суффикса, и эта группа должна фигурировать только в префиксе. Даже самые простые эфиры при этом получают довольно необычные названия, например: C2H5OC2H5 1-этоксиэтан. Однако алкокси-префиксные названия становятся удобнее названий с использованием слова эфир, когда один из составляющих радикалов много больше другого или имеется несколько алкоксигрупп. В качестве примера приведем названия 3β-метокси-5α-холестан и 2,3,5-триметоксихинолин.
Названия с использованием слова эфир удобны не только в простых случаях и для симметричных соединений (например: дибутиловый эфир удобнее 1-бутоксибутана), но и для эфиров полиолов или фенолов, имеющих хорошо известные тривиальные названия, например: 1,3-диметиловый эфир глицерина или триметиловый эфир флороглюцина.
Префиксом для -О- служит "окси-", для -ОО- "диокси-" ("перокси-"). Соединения ROOH называют R-гидропероксидами, соединения ROOR - R-пероксидами, где R - названия радикала.
Продукты присоединения к олефиновой связи озона издавна называют озонидами, например: С4Н8О3 бутен-2-озонид.
Кислоты и их производные
Названия органических кислот имеют окончания (суффикс) "-овая кислота" или "-карбоновая кислота". Существуют многие сотни полутривиальных названий кислот: насыщенных, ненасыщенных, ароматических, гетероциклических, гидрокси- и аминокислот, а также некоторых сульфокислот. Некоторые из этих названий возникли еще в 17-ом столетии. Далеко не полный список таких названий приведен в правилах IUPAC, здесь же основное внимание будет сосредоточено на систематической номенклатуре.
Небольшое число соединений, обладающих иными, чем СООН и SO3H, кислотными группировками, издавна также называют кислотами. Некоторые из таких названий, например пикриновая кислота, стифниновая кислота и аскорбиновая кислота, настолько прочно привились, что их не стоит менять, другие же, например крезиловая кислота (иначе - крезол) для названия технических смесей метилфенолов, из научной номенклатуры исключены и не должны более употребляться. С другой стороны, аминокислоты почти всегда фигурируют под тривиальными наименованиями, например: цистеин, орнитин, чем подчеркивается их более важная аминная, нежели кислотная функция. Поскольку названия производных кислот строятся на основе изменения окончаний "-овая кислота" или "-карбоновая кислота", то использование отмеченных тривиальных названий создает определенные затруднения.
Прежде чем заняться более детально кислотами и их производными, стоит остановиться на историческом аспекте, пояснить, как номенклатура этого хорошо известного класса соединений менялась от случая к случаю, пока не превратилась в простой и ясный ряд. Английские названия, оканчивающиеся на "-ic acid" произошли от французского названия acide acetique, в котором acetique является именем прилагательным, превратившимся в английском языке в acetic. Если угодно, слово acetic можно рассматривать как "псевдорадикальное" название, а слово acid (кислота) - как функциональное название класса. Названия солей и сложных эфиров - ацетат натрия и этилацетат - также являются пережитками истории; еще Берцелиусом они были скопированы с издавна известного хлорида натрия и этилхлорида. Названия ацильных радикалов, таких как ацетил, бензоил и циклогексанкарбонил, легко включились в современную практику, что привело к таким названиям, как ацетилхлорид и сходным названиям по радикало-функциональной номенклатуре. Название амида - N-ацетилпиперидин, включает использование слова ацетил в префиксе, в то время как названия ацетамид и ему подобные, могут быть восприняты, как указывающие на получение данного соединения из кислоты и аммиака. Наконец, название нитрил, по-видимому, происходит от "нитр-", но этиология окончания "-ил" не ясна.
Карбоновые кислоты. Все обычные и некоторые необычные кислоты, встречающиеся в жирах и маслах, равно как низшие алифатические и некоторые простые ароматические кислоты имеют полутривиальные названия. Тривиальные названия от муравьиной до валериановой (и изовалериановой) кислот используются в химии повсеместно, но после кислоты С6 рекомендуется применять систематические названия, так как тривиальные названия кислот С6 (капроновая), С8 (каприловая) и С10 (каприновая) так сходны между собой, что легко вызывают путаницу.
Систематические названия карбоновых кислот могут быть образованы двумя путями: (1) добавлением к названию алкана, алкена, алкина и др. окончания "-овая кислота" или (2) обозначением группы СООН окончанием "-карбоновая кислота".
В случае (1) углеродный атом группы СОOН рассматривается как составная часть главной углеродной цепи, а "-овая кислота" означает присутствие группировки OOH, но не COOH. Например, углеводород н-нонан н-С8Н17СН3 таким путем дает нонановую кислоту н-C8H17COOH, в которой С в группе СОOН происходит от СН3-группы н-нонана; этот углеродный атом при нумерации получает локант 1. Для α,ω-дикарбоновых кислот к названию углеводорода добавляют окончание "-диовая кислота"; от н-нонана таким путем производят нонандиовую кислоту НО2С(СН2)7СО2Н. В данном случае применения локантов не требуется.
В случае (2) окончание "-карбоновая кислота" означает замену одного атома Н на группу СОOН, т. е. увеличение числа атомов углерода в молекуле. Так, кислота н-С8Н217СОOН могла бы быть таким путем названа октанкарбоновой-1 кислотой (но так ее называть не следует). В этом примере локант 1 получает атом углерода, следующий за карбоксильной группой.
Для кислот, в которых группа СОOН присоединена к циклической структуре, обязательно применение способа (2) или же использование полутривиального названия, например: пирролкарбоновая-1 кислота или бифенилдикарбоновая-2,2' кислота.
Читатель знаком с большим числом названий кислот, оканчивающихся на "-овая кислота", "-ойная кислота" или "-карбоновая кислота". Эти окончания встречаются во всех тривиальных и полутривиальных названиях алифатических кислот, но не во всех их систематических эквивалентах. Среди названий кислот циклических структур нет строгой последовательности в окончаниях, например: бензойная кислота, толуиловая кислота, нафтойная кислота, фталевая кислота, коричная кислота, фурановая кислота (пирослизевая кислота), никотиновая кислота. В указателях СА сохранены только четыре тривиальных названия кислот: муравьиная, угольная, уксусная и бензойная. Все прочие карбоновые кислоты, за исключением биологически важных аминокислот, получают систематические названия.
Правилами ИЮПАК 2013 года в качестве предпочитаемых оставлены следующие исторические названия: CH3COOH уксусная кислота, C6H5COOH бензойная кислота, H2NCOOH карбаминовая кислота, HOCN циановая кислота, HCOOH муравьиная кислота, HOOC-COOH щавелевая кислота, H2NCOCOOH оксамовая кислота, H2NC(=NH)OH карбамимидовая кислота.
Дата добавления: 2021-01-20; просмотров: 73; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!