Учебники 80137

Введение

Органические соединения очень широко применяются в строительной практике не только как основной компонент композита (пластмассы, полимербетоны, клеи, мастики, пропитки, защитные покрытия, краски, и др.), но и как модифицирующие добавки, улучшающие свойства основных материалов или коренным образом их меняющие. Для понимания механизма действия различных добавок, разработки новых составов материалов необходимо знать их строение. Название соединения отражает его строение и позволяет уже заранее предвидеть свойства и целесообразность его использования для тех или других целей. Проработка научной литературы так же требует знания построения названия соединений.

Поскольку ассортимент органических соединений, применяемых в строительной практике, расширяется, а успехи органического синтеза практически безграничны, то номенклатура постоянно развивается, совершенствуется. В составлении названия соединений часто возникают трудности, которые усложняют как создание, так применение названий. В практике часто соединениям дают техническое название, которое сокращает и упрощает его использование, но при этом за новым названием скрывается структура и соответственно свойства соединения.

Данная разработка преследует цель научить студентов определять по названию наличие в соединениях функциональных групп, принадлежность их к определенному гомологическому ряду, а следовательно, их класс и возможный механизм действия.

В технической литературе классификация соединений часто проводится по их техническому использованию, но для рассмотрения их структуры по названию, безусловно, необходимо знание правил различных номенклатур для базовых соединений, т.е. по классам, гомологическим рядам.

Номенклатура органических соединений – это система наименований индивидуальных органических веществ. В органической химии используются тривиальная (эмпирическая) (Т), рационально-функциональная (Р) и международная (систематическая) (М) номенклатуры.

Тривиальная номенклатура – это исторически сложившийся тип названия органических соединений, указывающий либо на их природный источник, либо на способ получения или какое-то их свойство и т.д. Тривиальные названия чаще всего ничего не говорят о составе и строении соединений, не характеризуют химическую природу вещества. В настоящее время данная номенклатура используется для очень простых веществ (муравьиная кислота, уксусная кислота и др.) и для сложных веществ, как правило, природного происхождения (хлорофилл и др.) или в качестве запатентованных названий препаратов, добавок различного назначения.

Две другие номенклатуры принципиально отличаются от тривиальной. Они имеют определенные правила составления названия, согласно которым,

3

зная формулу вещества, можно написать название, и наоборот, зная название соединения, представить его структуру.

Рационально-функциональная номенклатура опирается на строение заместителя и тип функциональной группы в органическом соединении. В основу рациональных названий кладутся укоренившиеся тривиальные названия простейших соединений соответствующих классов или простейшего представителя данного гомологического ряда. Более сложные соединения рассматриваются как продукты замещения атомов водорода в принятом за основу соединении различными атомами или группами. Однако для наименования сложных соединений эта номенклатура мало пригодна и в настоящее время используется преимущественно для соединений простого строения.

Более удобной и универсальной, особенно для сложных органических соединений, является международная или систематическая номенклатура. Основные принципы систематической номенклатуры были приняты в 1892 году на международном съезде химиков в Женеве, поэтому её иногда называют женевской. В дальнейшем она неоднократно дополнялась и уточнялась. В 1957 году в Париже была принята современная международная номенклатура, так называемая номенклатура ИЮПАК. В правилах ИЮПАК упорядочены различные системы наименования органических соединений, используемые в специальной литературе, в том числе некоторые рациональные, а также укоренившиеся тривиальные названия.

Названиям органических соединений с использованием международной номенклатуры уделено основное внимание.

АЦИКЛИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ (АЛКАНЫ)

Предельные углеводороды состава CnH2n+2 по международной номенклатуре называют алканами.

Первые четыре члена гомологического ряда алканов (насыщенных уг-

Наименования последующих алканов с нормальной неразветвлённой цепью образуются из греческих числительных, соответствующих числу атомов углерода в соединении, и суффикса -АН:

4

В случае углеводородов с разветвлённой цепью углеродных атомов название производят от неразветвленного углеводорода, у которого один или несколько атомов водорода замещены на радикалы.

Если от молекулы предельного углеводорода отнять один атом водорода, то остаток называется радикалом или алкилом. Название радикала образуют от названия соответствующего алкана, заменяя суффикс –АН на –ИЛ.

Например, если отнят один атом водорода от молекулы метана СН4, получится радикал метил –СН3 . В молекуле этана СН3–СН3 оба углеродных атома и все водородные атомы структурно равноценны, поэтому, отнимая от молекулы этана любой из атомов водорода, получим одновалентный радикал этил СН3-СН2- . В пропане СН3–СН2–СН3 не все углеродные атомы одинаковы по своему положению в молекуле. Отнимая один атом водорода от молекулы пропана, можно получить два радикала состава С3Н7: отнимая водород от любого из первичных углеродных атомов, получим пропил, а отнимая водород от вторичного углеродного атома - вторичный пропил или изопропил:

По международной номенклатуре (М) названия алканов с разветвлённой цепью строятся по следующим правилам:

1.За основу названия данного соединения берётся название углеводорода, соответствующее числу углеродных атомов главной цепи. Главной цепью углеродных атомов считают:

а) самую длинную; б) самую разветвлённую (с максимальным числом радикалов).

2.Атомы углерода основной цепи нумеруют. Нумерацию начинают с того конца цепи, к которому ближе примыкает любой из алкилов. Если раз-

5

ные алкилы находятся на равном расстоянии от обоих концов цепи, то нумерацию начинают от того конца, к которому ближе радикал с меньшим числом углеродных атомов. Например,

CH3

Если же одинаковые радикалы, определяющие начало нумерации, находятся на равном расстоянии от обоих концов цепи, то направление нумерации выбирают с того конца, где число разветвлений больше. Например,

Если заместителей много, то сумма чисел, указывающих их положение, должна быть наименьшей.

3.Называя соединение, сначала перечисляют заместители в порядке увеличения числа углеродных атомов в радикале. Перед названием радикала ставят цифру, соответствующую номеру углеродного атома главной цепи, при котором находится данный радикал. Если углерод содержит несколько

одинаковых радикалов, то число их обозначают греческими числительными (ди, три, тетра и т.д.) и ставят перед названием этих радикалов. Положение радикалов указывают цифрами, которые разделяют запятыми, располагают в порядке их возрастания и ставят перед названием данных радикалов, отделяя их от него дефисом.

4.Последним называют основную углеродную цепь по числу атомов углерода в ней. Например,

CH3

CH3

2,2,5-триметил-3-этилгексан

6

АЛКИНЫ

Соединения с одной тройной связью называются ацетиленовыми, брут- то-формула CnH2n-2. При составлении названия по международной номенклатуре пользуются те ми же правилами, что и в случае предельных углеводородов (алканов), но суффикс – АН заменяется суффиксом -ИН. Главная цепь выбирается так, чтобы в ней обязательно была тройная связь, и нумеруется с того конца, к которому ближе тройная связь. Место тройной связи показывается цифрой (локантом). Например,

Для СНºСН сохраняется тривиальное название ацетилен. Одновалентные радикалы, образованные из алкинов, имеют суффикс –ИНИЛ:

АЛКАДИЕНЫ

Соединения с двумя двойными связями имеют общее название алкадиены, брутто-формула CnH2n-4. При составлении названий алкадиенов пользуются принципами систематической номенклатуры для алкенов, с той лишь разницей, что в наименовании перед окончанием -ЕН, обозначающим двойную связь, ставят греческое числительное ДИ- и цифрами указывают положение двух двойных связей. Цепи нумеруют так, чтобы положение двойных связей обозначалось наименьшими цифрами. Например:

Бутадиен-1,3 СН2=СН–СН=СН2 образован двумя винильными радикалами и поэтому его еще называют дивинилом.

Диеновые углеводороды, в которых две двойные связи находятся рядом и не разделены простыми связями, называют углеводородами с кумулированными или алленовыми связями. Их простейший представитель СН2=С=СН2 – пропадиен или аллен.

8

Диеновые углеводороды, в молекулах которых две двойные связи разделены двумя или более связями, называют диенами с изолированными связями. Например,

СН2=СН–СН2–СН=СН2 пентадиен-1,4

Диены с 1,3-положением двойных связей (двойные связи разделены одной простой) называют диенами с сопряженными связями. Например:

CH3 C CH CH2

CH3

2-метилбутадиен-1,3 или изопрен

Ненасыщенные ациклические углеводы с тремя или более двойными связями получают окончания -ТРИЕН, -ТЕТРАЕН и т.д. Например,

Преимущество при направлении нумерации атомов углерода основной цепи отдается двойной связи.

КАРБОЦИКЛИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

Углеводороды с замкнутой углеродной цепью чаще называют по международной номенклатуре, добавляя приставку ЦИКЛО- к названию углеводорода.

Предельные насыщенные углеводороды состава СnН2n – циклоалканы (цикланы); непредельные с одной двойной связью СnН2n-2 – циклоалкены; ненасыщенные с двумя двойными связями СnН2n-4 – циклоалкадиены.

Основной цепью считают цикл, который нумеруют, начиная от углерода с большим числом заместителей. Нумерация может быть по часовой стрелке или против нее в сторону ближайшего заместителя:

9

Одновалентные радикалы циклоалканов называют, заменяя суффикс -АН на –ИЛ:

АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ (АРЕНЫ)

К ароматическим углеводородам относят бензол и его производные, брутто –формула СnН2n-6. Арены чаще называют тривиальными названиями:

CH3

Положение заместителей в бензольном ядре обозначают наименьшими цифрами. Наименьший номер получает заместитель, перечисляемый первым в алфавитном порядке.

В дизамещенных бензолах используются приставки ОРТО-, МЕТА-, ПАРА- (сокращенно о-, м-, п-,), обозначающие: орто - соседнее положение (рядом), мета - положение через один атом углерода, пара - положение через два атома углерода:

10