Вільні радикали

ВІЛЬНІ РАДИКАЛИ- Частки з неспареними електронами на зовнішніх атомних або молекулярних орбіталях. Парамагнітні, як правило, мають високу реакційну здатність і тому існують досить нетривалий час. Є проміжними речовинами у багатьох реакціях.

У 1826 відбулася зустріч двох видатних німецьких хіміків – Юстуса Лібіха та Фрідріха Велера. Знайомство переросло в дружбу, що виявилася дуже плідною у розвиток хімії. У молодих вчених виникло бажання розпочати спільне дослідження, і для цієї мети вони обрали бензойну кислоту та олію гіркого мигдалю (у ньому міститься бензальдегід). Ця робота мала велике значення, оскільки у ній чітко виявилося поняття хімічного радикала. Цей термін походить від латинського radix – корінь; його вживав ще Лавуазьє для позначення неорганічних простих чи складних «кислотообразующих тіл» неясної природи. Але поширення термін «радикал» набув лише в органічній хімії.

Як показали Лібіх і Велер, у багатьох сполуках, споріднених з бензойною кислотою, є група пов'язаних один з одним атомів, яка залишається незмінною в ряді різних хімічних перетворень. Такі групи назвали радикалами; в даному випадку це був бензоїл 6 Н 5 СО. Таке визначення радикала з натхненням прийняв найавторитетніший хімік того часу Йєнс Якоб Берцеліус, а сам Лібіх у 1843 р. назвав органічну хімію «хімією складних радикалів». Фактично радикали в органічних реакціях грали роль атомів, переходячи без змін з одних органічних сполук до інших, як це відбувається з атомами в реакціях неорганічних сполук. Берцеліус навіть запропонував позначати радикали як атоми, наприклад, бензоїл знаком Bz.

Після бензоїлу були виявлені інші радикали - етил С 2 Н 5 метил СН 3 і т.д. Була збудована складна система– теорія радикалів, яка розглядала органічні сполуки як оксиди, гідрати, солі – подібно до сполук неорганічних. Ця теорія, проте, суперечила багатьом фактам і тому згодом залишилася, проте поняття радикала як дуже корисне в хімії залишилося. До цих пір хіміки позначають багато часто зустрічаються радикали відповідно до пропозиції Берцеліуса, наприклад, метил (Ме), етил (Et), пропил (Pr), бутил (Bu), аміл (Am), ацетил (Ас), алкіл (Alk ), арил (Ar), циклопентадієніл (Ср), феніл (Ph), толілсульфоніл (тозил, Ts), трет-бутилоксикарбоніл (Вос) та багато інших. Це допомагає заощаджувати місце при записі (наприклад, Ac 2 O замість (СН 3 СО) 2 Про для оцтового ангідриду або Ph 3 N замість (C 6 H 5) 3 N для трифеніламіну). Поняття радикала переважно використовується в хімії органічних сполук; з неорганічних радикалів найбільш відомі амоній NH 4 , ціан CN, вісмутив BiO, уран UO 2 і деякі інші.

Ще в 1840 Берцеліус пророчо говорив: «Колись нагода допоможе відновити та ізолювати багато складних радикалів». Ряд хіміків, серед яких були Едуард Франкланд та Герман Кольбе, намагалися виділити у вільному стані деякі органічні радикали – метил, етил, аміл. Однак будь-які такі спроби зазнавали невдачі. Тому мало хто вірив, що радикали можуть бути «вільними», тобто. існувати власними силами, а чи не у складі молекули. Традицію порушив молодий американський хімік Мозес Гомберг – засновник хімії вільних радикалів, причому його відкриття, у повній відповідності до передбачення Берцеліуса, справді було зроблено випадково.

Гомберг народився 1866 року в українському місті Єлисаветграді (нині Кіровоград), після переїзду до США закінчив університет Мічігану, потім протягом двох років стажувався в Німеччині. Повернувшись до університету Мічігану, професором якого він став через кілька років, Гомберг вперше отримав тетрафенілметан – похідне метану, в якому всі атоми водню замінені бензольними кільцями. Потім він спробував синтезувати аналогічне похідне етану - гексафенілетан (С6Н5)3С-С(С6Н5)3, в якому фенільними групами заміщені всі шість атомів водню. З цією метою Гомберг подіяв на трифенілхлорметан С(С6Н5)3Сl цинком, міддю, ртуттю або сріблом. Він добре знав, що в подібних реакціях, аналогічних реакції Вюрца, атоми металу відривають атоми хлору від молекул хлорованих вуглеводнів, а осколки (радикали), що залишилися, тут же рекомбінують - з'єднуються між собою. Наприклад, у разі хлорбутану виходить октан: 2С 4 H 9 Cl + 2Na ® C 8 H 18 + 2NaCl. Було логічно припустити, що з трифенілхлорметану вийде гексафенілетан. І тут на нього чекав сюрприз.

Гомберг провів реакцію, виділив продукт та проаналізував його. На його подив, у ньому, крім вуглецю та водню, був також кисень. Джерело кисню було очевидним – повітря, проте було зовсім неясно, як кисень виявився учасником реакції. Гомберг повторив досвід, ретельно оберігаючи реакційну суміш повітря. Результат був дивовижним. По-перше, розчин виявився жовтим, а на повітрі швидко знебарвлювався. Як правило, поява забарвлення свідчить про зміну будови сполуки, що утворюється. По-друге, виділений в інертній атмосфері продукт за складом виявився таким самим, як гексафенілетан, але за властивостями разюче відрізнявся від нього: навіть у холодному розчині швидко реагував з киснем, бромом і йодом. Гексафенілетан у такі реакції вступати ніяк не міг.

Гомберг зробив сміливе припущення: після відриву сріблом атома хлору від трифенілхлорметану утворюється вільний радикал - трифенілметил (С6Н5)3С. Неспарений електрон робить його дуже активним по відношенню до галогенів і кисню. Реакція з йодом дає трифеніліодметан: 2(С 6 Н 5) 3 С· + I 2 ® 2(С 6 Н 5) 3 СI, а з киснем утворюється трифенілметилпероксид: 2(С 6 Н 5) 3 С· + О 2 ® (З 6 Н 5) 3 С-О-О-С (З 6 Н 5) 3 . За відсутності відповідних реагентів (в інертній атмосфері) ці радикали можуть реагувати один з одним – здвоюватися з утворенням димерної молекули гексафенілетану (С 6 Н 5) 3 С–С(С 6 Н 5) 3 . Гомберг припустив, що ця реакція оборотна: молекули гексафенілетану частково розпадаються на трифенілметильні радикали. На це вказував і вимір молекулярної масиз'єднання ( см. МОЛЕКУЛЯРНОЇ МАСИ ВИЗНАЧЕННЯ), яка виявилася більшою, ніж у трифенілметану, але менше, ніж у його димера – гексафенілетану. Згодом було з'ясовано, що в розчині бензолу при кімнатній температурі та концентрації димеру 0,1 моль/л димер дисоціює лише на 2–3%. Але якщо радикали виводяться з реакції (наприклад, реагуючи з киснем), то рівновага відразу зсувається у бік дисоціації димера, доки він не зникне. Ступінь дисоціації значно збільшується при введенні в бензольні кільця замісників. Так, у разі трьох нітрогруп у пара-положеннях дисоціація йде на 100%, і радикал можна навіть отримати в кристалічному стані.

У 1900 Гомберг за результатами своїх досліджень опублікував у Журналі Американського хімічного товариства статтю з незвичайною для того часу назвою Трифенілметил, випадок тривалентного вуглецю. Ще більш незвичайною була кінцівка цієї статті: вона навіть потрапила до книги Світові рекорди з хімії. Без хибної скромності автор написав: «Ця робота буде продовжена, і я бажаю залишити за собою цей напрямок досліджень».

Історія відкриття Гомберга мала цікаве продовження. Отримані ним результати та їхнє трактування були досить переконливими; трифенілметил отримав навіть назву радикалу Гомберга. Ніхто не сумнівався й у тому, що внаслідок димеризації трифенілметильних радикалів утворюється гексафенілетан. Це ніби підтвердив експериментально у 1909 році відомий німецький хімік лауреат Нобелівської преміїГенріх Віланд, а відповідна схема потрапила до підручників (її, наприклад, можна знайти у відомому курсі Початку органічної хімії А.М. та Н.А.Несміянових). Однак через багато років, в 1968, було доведено, що два радикали Гомберга з'єднуються один з одним зовсім не так, як думали хіміки протягом понад півстоліття. Виявилося, що один із трифенілметильних радикалів «кусає» інший з боку фенільного кільця, далеко від «тривалентного» атома вуглецю; при цьому виходить незвичайна структура, в якій одне із шести бензольних кілець стає «небензольним» (хіміки називають таку структуру хіноїдною). Саме ця сполука без кисню знаходиться в рівновазі з вільними трифенілметильними радикалами.

А найцікавіше у цій історії те, що хіноїдну структуру димера ще на початку 20 ст. запропонував німецький хімік Пауль Якобсон. Очевидно він думав (і, як виявилося, цілком справедливо), що два трифенілметильні радикали просто не можуть підійти один до одного так, як думав Гомберг: цьому заважають шість фенільних груп, розташованих навколо центральних атомів вуглецю. Наступні дослідження показали, що бензольні кільця в трифенілметильних радикалах розташовані не в одній площині, а розгорнуті під кутом кілька десятків градусів, утворюючи своєрідний пропелер. Зрозуміло, що шість «лопатей» двох таких «пропелерів» не дають підійти їх впритул до центрів, щоб утворити молекулу гексафенілетану. Тому реакція йде іншим шляхом, як припустив Якобсон. Але тоді на запропоновану ним дивну формулу продукту реакції ніхто не звернув уваги.

Після робіт Гомберга природно постало питання: чи є трифенілметил винятком, чи у вільному стані можуть існувати й інші «уламки» молекул, наприклад, метил CH 3 або навіть окремі атоми – водню, кисню, сірки та інших елементів. Такі уламки, в яких один із електронів не має для себе пари (неспарений електрон часто позначають точкою), хіміки назвали вільними радикалами – на відміну від «звичайних» молекул, які є валентно насиченими. Наявність неспареного електрона призводить до того, що вільні радикали, як правило, мають дуже високу активність і тому їх дуже важко виявити і тим більше виділити. Вільні радикали можуть виключно швидко реагувати з різними речовинами (як, наприклад, радикал Гомберга – з киснем), а відсутність відповідних реагентів легко з'єднуються попарно – рекомбінують, при цьому відбувається спарювання вільних електронів з утворенням нового ковалентного зв'язку.

Щоправда, хімікам давно були відомі цілком стабільні молекули, які мають неспареним електрономнаприклад, оксид азоту(II) NO і оксид азоту(IV) NO 2 . Але таких прикладів було небагато. Порівняльна стабільність радикала Гомберга пояснюється тим, що неспарений електрон як би «розмазаний» по трьох бензольних кільцях, що сильно знижує реакційну здатність вільного радикала. Сприяють стабільності вільних радикалів і так звані стеричні перешкоди (їх ще називають просторовими труднощами), коли атом, на якому «сидить» неспарений електрон, надійно «прикритий» (екранований) від інших реагентів об'ємними заступниками, що знаходяться неподалік. Наприклад, феноксильний радикал З 6 Н 5 Про має високу реакційну здатність. Але якщо в орто-положенні до атома кисню приєднати до ароматичного кільця два трет-бутільних заступника С(СН 3) 3 а реакційноздатне пара-положення «прикрити» метильною групою, то вийшов 4-метил-2,6-ди- трет-бутилфеноксильний радикал буде настільки стабільним, що його можна навіть одержати в кристалічному стані.

У другій половині 20 ст. було синтезовано велику кількість стабільних вільних радикалів, у тому числі з неспареним електроном на атомах азоту (нітроксильні радикали). Але ще в 1932 до редакції того ж журналу, в якому була опублікована піонерська робота Гомберга, надійшла стаття С.Ф.Кельша, в якій був описаний синтез ще одного стабільного радикала - похідного флуорену (дифенілметану, в якому два кільця бензольних пов'язані один з одним в орто-положеннях ковалентним зв'язком). Незвичайним було те, що цей радикал залишався стабільним навіть у присутності кисню. Усі відомі на той час вільні радикали практично миттєво з киснем реагували. Внаслідок негативного відкликання рецензента статтю відхилили. У 1955 Кельш згадав про свою невдачу і вирішив перевірити ще раз, чи є речовина, синтезована ним багато років тому, справді стабільним вільним радикалом. Тепер для цього був прямий метод електронного парамагнітного резонансу (ЕПР), що дозволяє виявляти неспарені електрони. На щастя, проводити повторний синтез не потребувало – речовина в лабораторії збереглася. І буквально за кілька хвилин за допомогою спектрометра ЕПР Кельш переконався, що речовина дійсно є вільним радикалом, причому дуже стабільним – адже він пролежав у незмінному стані цілих 23 роки! У автора збереглося як речовина, а й відхилена стаття. Недовго думаючи, він послав її в початковому варіанті до редакції того ж журналу, і цього разу стаття була опублікована - вона побачила світ у серпні 1957 року.

Але більшість вільних радикалів, наприклад, атоми водню і галогенів, алкільні радикали, мають надто високу реакційну здатність; тому за нормальних умов вони «живуть» лише нікчемні частки секунди, будучи активними проміжними частинками у деяких реакціях. Виникає питання, чи можна в такому разі вивчити такі активні частинки, чи хоча б довести їхнє існування та виміряти час життя. Позитивну відповідь на це питання дав у 1929 німецький хімік Фрідріх Адольф Панет у результаті дуже простого та красивого експерименту, який він провів зі своїм учнем Вільгельмом Хофедіцем.

Газоподібний азот під невеликим тиском пропускався через склянку, на дні якої знаходився тетраметилсвинець (CH 3) 4 Pb – важка дуже отруйна рідина. Азот насичувався парами цієї рідини і з великою швидкістю (від 12 до 16 м/с) проходив довгою вузькою трубкою з жаростійкого кварцового скла; окремі ділянки цієї трубки могли нагріватися до температури розкладання тетраметилсвинцю - приблизно 450 o С. Далі азот захоплював продукти розкладання в пастку, що охолоджується до дуже низької температури.

Під час нагрівання невеликої ділянки трубки протягом 1–2 хвилин на внутрішній поверхні скла утворився блискучий шар металу – свинцеве дзеркало. Причина була очевидною: тетраметилсвинець розкладався, нелетючий свинець відкладався на склі, а леткі продукти захоплювалися струмом азоту в пастку, де етан конденсувався. Етан, без сумніву, утворився внаслідок рекомбінації метильних радикалів. Але чи були ці радикали вільні хоча б невеликий час або вони з'єдналися один з одним відразу ж при розкладанні молекул тетраметилсвинцю?

Щоб відповісти на це питання, було проведено другий досвід. Пальник пересунули ближче до початку трубки, продовжуючи трохи підігрівати свинцеве дзеркало. Незабаром там, куди пересунули пальник, утворилося нове свинцеве дзеркало, що було передбачувано. Але водночас почало зникати колишнє, а в пастці з'явився тетраметилсвинець. Час зникнення дзеркала було прямо пропорційно кількості свинцю, що міститься в ньому, і назад пропорційно швидкості утворення нового дзеркала. Аналогічні результати були отримані з дзеркалами з вісмуту, цинку та сурми, при цьому для їх отримання використовувалися відповідно триметилвісмут (CH 3) 3 Bi, диметилцинк (CH 3) 2 Zn або триметилсурма (CH 3) 3 Sb. При цьому, наприклад, вісмутове дзеркало зникало і в тому випадку, коли отримували нове дзеркало свинцеве - і навпаки. Якщо нове дзеркало отримували надто далеко від старого, то останнє залишалося недоторканим; проте можна було досягти його зникнення, збільшивши швидкість потоку газу через трубку.

Цей чудовий досвід наочно показав, що при розпаді тетраметилсвинцю дійсно утворюються вільні метильні радикали: (CH 3) 4 Pb 4 CH 3 + Pb; у струмі інертного азоту вони можуть «жити» деякий час, а зникають або за рахунок рекомбінації, перетворюючись на етан: 2·CH 3 ® C 2 H 6 , або реагуючи з металевим дзеркалом: 4·CH 3 + Pb ® (CH 3) 4 Pb; 2·CH 3 + Zn ® (CH 3) 2 Zn і т.д. Знаючи швидкість газового потоку та час зникнення дзеркала за різних відстаней між двома точками нагріву, можна оцінити час життя мітильних радикалів у вільному стані; за даними авторів, концентрація метильних радикалів у струмі інертного газу при тиску 2 мм рт. ст. (270 Па) знижувалася вдвічі приблизно за 0,006 секунди.

Після доказу існування вільних радикалів були вивчені різноманітні реакції з їх участю, а також отримані дані про їх будову. Останнє стало можливим завдяки так званому методу матричної ізоляції. Відповідно до цього методу вільні радикали, що утворюються в газовій фазі (наприклад, під дією розряду або дуже високої температури), швидко направляють в область з наднизькою температурою. Там радикали «заморожуються», причому вони відокремлені один від одного інертними молекулами – матрицею. За іншим способом радикали отримують безпосередньо в охолодженому рідким азотом або рідким гелієм речовині; там вони можуть утворитися під дією ультрафіолетового або гамма-опромінення. Поки температура підтримується низькою, можна досліджувати властивості радикалів різними спектроскопічними методами.

У Останніми рокамирозвивається ще один оригінальний метод дослідження активних вільних радикалів, який полягає у їхній іммобілізації. Для цього радикал в інертній атмосфері або у вакуумі хімічним способом «пришивається» до відповідної інертної поверхні, наприклад порошку силікагелю. У результаті утворюється структура типу -Si-O-CH 2 - CH 2 , в якій радикальний центр з неспареним електроном просто фізично не може проявити свою високу активність: цьому перешкоджає «ніжка», якою він міцно прив'язаний до поверхні. В результаті з'являється можливість при кімнатній температурі вивчати як Фізичні властивостітаких радикалів, і їх реакції з різними реагентами, що у газової фазі.

Ілля Леєнсон

МОСКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ

УНІВЕРСИТЕТ ІНЖЕНЕРНОЇ ЕКОЛОГІЇ

Москва - 2006 р.

Міністерство освіти Російської Федерації

МОСКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІНЖЕНЕРНОЇ ЕКОЛОГІЇ

Кафедра «Загальна та фізична хімія»

НОМЕНКЛАТУРА ОРГАНІЧНИХ СПОЛУК

Методичні вказівки

За редакцією д.х.н., проф. В.С. Первова

Москва – 2006р.

Допущено редакційно-видавничою радою

Упорядники: Г.Н.Беспалов,Г.С.Ісаєва,І.В.Ярошенко, О.Д.Стрельцова

УДК. 5.4.7.1

Номенклатура органічних сполук. Методичні вказівки./Упоряд.:Г.Н.Беспалов, Г.С.Ісаєва, І.В.Ярошенко, Є.Д.Стрельцова

М: МДУІЕ, 2006, 28 с., 2 табл.

Методичні вказівки призначені для студентів, які навчаються за спеціальностями 1705, 1705.06: 1705.07, 1712.03, які вивчають органічну хімію. У роботі розглядаються основи системи найменувань речовин за раціональною номенклатурою та номенклатурою ІЮПАК. Для перевірки засвоєння матеріалу пропонуються 15 варіантів завдань.

Рецензенти: кафедра хімічної технології пластичних мас МХТІім. Д.І.Менделєєва.

д.х.н., проф., А.Л.Русанов, ІНЕОС РАН.

ВСТУП

Номенклатура- Це система найменувань речовин. Основна вимога, що пред'являється до наукової номенклатури, полягає в тому, щоб вона однозначно визначала ту чи іншу хімічну сполуку, виключаючи можливість змішування цієї сполуки з іншою, була б простою і дозволяла б за назвою сполуки побудувати її структурну формулу.

Існує кілька різних систем. Однією з перших є тривіальна номенклатура. Досі багато органічних сполук мають випадкові історично сформовані назви. Одні пов'язані з перебуванням у природі, інші з методом отримання, треті – відбивають фізичний стан тощо. Бензол, спирт, метан, гримуча кислота, мурашина кислота, ацетон, ефір – це тривіальні назви органічних речовин. Ці назви не поєднані за певною ознакою в струнку систему і не відображають будову молекул органічних речовин. Однак, багато природних і синтетичних речовин складної структури досі мають тривіальні назви в силу їх стислості і виразності.

Поява теоретичних основ органічної хімії призвела до створення нових систем класифікації і, отже, нових способів найменування органічних сполук, що відбивають хімічну будову. Це означає, що за назвою можна однозначно скласти структурну формулу речовини і за структурною формулою дати назву речовини. Так виникла раціональнаноменклатура та Женевськаноменклатура, подальший розвитокякої призвело до створення системи ІЮПАК, запропонованої Міжнародним союзом чистої прикладної хімії, рекомендованої назви всіх органічних речовин. Однак у практичній діяльності доводиться стикатися з різними системами назв органічних речовин.

Для складання назв органічних речовин як за раціональною номенклатурою, так і системою ІЮПАК необхідно знати назви вуглеводневих радикалів. Вуглеводневі радикали– це частинки, які утворюються при відриві одного або декількох атомів водню від молекули вуглеводню. У молекулах вуглеводнів слід розрізняти первинні, вторинні, третинні та четвертинні атоми вуглецю, що визначається числом його зв'язків із сусідніми вуглецевими атомами. Первинниймає один зв'язок з атомом вуглецю, вторинний- Два зв'язки з атомом або атомами вуглецю, третинний- три, четверичний- чотири.

При відриві атома водню від первинного атома вуглецю виходить первинний радикал(тобто вільна одиниця валентності є у первинного атома вуглецю), від вторинного – вторинний радикал, від третинного – третинний радикал.

У таблиці 1 наведено формули граничних вуглеводнів та утворених від них радикалів, а також їх назви. Як видно з таблиці, від метану та етану можна утворити лише по одному радикалу. Від пропану, вуглеводню з трьома атомами вуглецю, можна утворити вже два ізомерні радикали – пропив та ізопропіл залежно від якого атома вуглецю (первинного чи вторинного) відривається атом водню. Починаючи з бутану, у вуглеводнів з'являються ізомери. Відповідно до цього збільшується і кількість ізомерних радикалів: н.бутил, втор. бутіл, ізобутил, трет. бутіл.

Назва наступних вуглеводнів складається з грецького чисельного, відповідного числу атомів вуглецю в молекулі та суфіксу «ан».

Зі збільшенням числа атомів вуглецю у вуглеводні зростає кількість ізомерів, зростає і кількість радикалів, які можна від них утворити.

Спеціальних назв більшість ізомерів немає. Однак за раціональною номенклатурою і номенклатурою ІЮПАК можна назвати будь-яке складне з'єднання, використовуючи назви простих радикалів.

Таблиця 1.

Граничні вуглеводні та їх радикали.

Вуглеводень


CH 3 -CH 2 -CH 3		CH 3 -CH 2 -СН 2 -	ізопропіл (втор.пропіл)
СН 3 - _ СН 2 - СН 2 -СН 3		СН 3 -СН 2 -СН 2 -СН 2 - СН 3 -СН 2 -СН	втор.бутил
	ізобу-тан	СН 3 - СН - СН 2 -	ізобутил трет.бутил

У таблиці 2. наведено деякі ненасичені та ароматичні вуглеводні та відповідні їм радикали Таблиця 2.Ненасичені та ароматичні вуглеводні та їх радикали.

Вуглеводні		Радикали

СН 2 = СН-СН 3	пропілен	СН 2 = СН-СН 2 - СН = СН-СН 3 СН 2 = С-СН 3	пропінив ізопропеніл
	ацетилен		ацетиленіл або етиніл

			п(пара)-толіли

РАЦІОНАЛЬНА НОМЕНКЛАТУРА

Раціональна номенклатура виходить з теорії типів. В основі цієї системи лежить назви найпростіших членів гомологічних рядів: метану, якщо відсутні подвійні зв'язки, етилену, якщо є один подвійний зв'язок, і ацетиленуякщо в поєднанні є один потрійний зв'язок. Всі інші вуглеводні розглядаються як похідні цих найпростіших вуглеводнів, отримані шляхом заміщення одного або кількох атомів водню на вуглеводні радикали. Для того, щоб назвати ту чи іншу сполуку, потрібно перерахувати радикали-заступники, а потім назвати відповідний вуглеводень. Перерахування радикалів потрібно почати з найпростішого метилу, а потім у міру ускладнення – етил, пропил тощо. Розгалужені радикали вважаються складнішими, ніж нормальні з тим самим числом атомів вуглецю. Таке
з'єднання можна назвати метилетилізопропілметан.Якщо в поєднанні міститься кілька однакових радикалів, то слід вказати скільки цих радикалів міститься в поєднанні, використовуючи приставки, що множать, – грецькі числівники: 2 – ди, 3 – три, 4 – тетра, тому з'єднання буде називатися триметилетилметан.

За центральний атом метану краще вибирати той вуглецевий атом, у якому перебуває найбільше заступників. Залежно від цього, який атом вуглецю вибирається за центральний атом метану, одному й тому речовині по раціональної номенклатурі можна дати кілька різних назв.

Аналогічним чином називаються і з'єднання з подвійним та потрійним зв'язками:

Для того, щоб розрізнити два ізомерні з'єднання можна використовувати два способи. У першому з'єднанні радикали-заступники розташовуються у двох різних вуглецевих атомів, пов'язаних подвійним зв'язком, симетрично щодо подвійного зв'язку. У другому з'єднанні обидва радикали розташовуються в одного і того ж вуглецевого атома, тобто. несиметрично щодо подвійного зв'язку.

Тому вони так і називаються: перше – симетрично метилетилен, а друге – несиметрично метилетил-етилен.У другому способі один вуглецевий атом вуглецю, з'єднаний з більш простим радикалом, позначається грецькою літерою  , інший - . При назві таких сполук вказують, при якому вуглецевому атомі знаходиться радикал. Таким чином перше з'єднання називатиметься  -метил- -Етилетилен, а друге -  -метил- -Етилетилен.

Назва вуглеводнів, молекула яких має симетричну будову, тобто складається з двох однакових радикалів, складається з назв цих радикалів та приставки ді-

Циклічні вуглеводніу раціональній номенклатурі розглядаються як поліметилениі називаються за кількістю метиленових груп, що входять в кільце, причому використовуються грецькі числівники:

Якщо циклі є заступники, всі вони перераховуються перед назвою основного циклу. Таке

з'єднання буде називатися метилгексаметилен.

Раціональна номенклатура досі використовується при найменуванні порівняно простих сполук, особливо коли хочуть підкреслити фукціональний тип з'єднання. Однак найменування сильно розгалужених вуглеводнів викликає труднощі, оскільки відсутні назви складних радикалів.

НОМЕНКЛАТУРА ІЮПАК

Номенклатура ІЮПАК (IUPAC), запропонована Міжнародним союзом чистої та прикладної хімії, дає можливість назвати будь-яке складне поєднання. Ця номенклатура є розвитком та упорядкуванням Женевської номенклатури, з якою вона має багато спільного.

У цій номенклатурі перші чотири граничні вуглеводні нормальної будови мають тривіальні назви: метан, етан, пропан і бутан. Назви наступних нормальних (нерозгалужених) вуглеводнів утворюються від основи грецьких числівників з додаванням закінчення -ан: 5 Н 12 - пентан, 6 Н 14 - гексан, 7 Н 16 -гептан і т. д. (див. табл.1)

Для назви розгалужених вуглеводнів необхідно вибрати найдовший нормальний ланцюг. Якщо у вуглеводні можна виділити кілька ланцюгів однакової довжини, слід вибрати найрозгалуженіший ланцюг. Назва цього вуглеводню, відповідного довжиною ланцюга, приймається за основу назви даного вуглеводню. Отже, вуглеводень, що має будову

буде розглядатися як похідне гептану. Цю найдовшу ланцюг нумерують, причому напрямок нумерації вибирають так, щоб цифри, що вказують положення бічних ланцюгів, були б найменшими. Для кожного бокового заступника арабською цифрою вказують місце розташування його в ланцюзі та дають назву. Якщо в поєднанні знаходиться кілька однакових заступників, то поряд із зазначенням місця розташування кожного заступника за допомогою множинних приставок (грецьких числівників) ді-, три-, татра-і так далі, вказується їх кількість. Бічні заступники перераховують у порядку зростання їх складності:метил СН 3 - менш складний, ніж етил 2 Н 5 -, тобто. радикал із меншим числом атомів вуглецю менш складний, ніж із більшим числом атомів. При однаковій кількості атомів вуглецю менш складний той радикал, у якого основний ланцюг

довше: втор. бутіл
менш складний, ніж третина. бутіл

Таким чином, наведене раніше з'єднання буде називатися 2,2,5-триметил-3-етилгептан.

За наявності у вуглеводні кратних зв'язків за головний ланцюг приймається найдовший, який містить подвійний або потрійний зв'язок. Якщо у вуглеводні є один подвійний зв'язок, то закінчення -ану назві граничного вуглеводню, відповідного у цьому ланцюзі, замінюється на закінчення – віні арабською цифрою вказується номер атома вуглецю, у якого починається подвійне коло. Так з'єднання

буде називатися гептин-3.

Якщо у поєднанні містяться два подвійні або потрійні зв'язки, то закінчення назв вуглеводнів повинні бути - Дієнабо - діїнвідповідно із зазначенням номерів атомів, у яких починаються кратні зв'язки:

За наявності подвійного та потрійного зв'язків закінчення в назві вуглеводню буде -ен-ініз зазначенням номерів атомів, у яких розпочинаються відповідні кратні зв'язки:

У разі розгалужених ненасичених вуглеводнів головний ланцюг вибирають таким чином, щоб положення подвійних і рійних зв'язків були позначені найменшими номерами.

Назви циклічних вуглеводнів утворюють, додаючи до назви граничного вуглеводню з тим самим числом атомів вуглецю приставку цикло-

За наявності бічних заступників вказується їх місце розташування, кількість та назва, після чого називається циклічний вуглеводень.

Якщо циклі містяться кратні зв'язку, це відбивається зміні закінчення на -єнза наявності подвійного зв'язку або на закінчення на -інза наявності одного потрійного зв'язку.

Для найпростішої моноциклічної ароматичної сполуки зберігається тривіальна назва – бензол. Крім того, зберігаються тривіальні назви деяких заміщених ароматичних вуглеводнів.

Моноциклічні ароматичні вуглеводні розглядаються як похідні бензолу, одержані шляхом заміщення атомів водню на вуглеводневі радикали. Для того, щоб назвати ту чи іншу ароматичну сполуку, слід пронумерувати атоми вуглецю бензольного кільця, вказати положення заступників у кільці, вказати скільки їх, назвати ці радикали, після чого назвати ароматичний вуглеводень. Положення заступників слід позначати найменшими номерами. Таким чином, з'єднання

буде називатися 1,4-диметил-2-етилбензол.

Якщо в бензольному кільці є лише два заступники, то замість цифр 1,2-, 1,3- та 1,4-можна відповідно використовувати позначення орто (о-), мета (м-) та пара (п-)

Назви деяких конденсованих та поліциклічних ароматичних вуглеводнів та порядок нумерації атомів вуглецю наводяться далі.

БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК.

Павлов Б.А., Терентьєв А.П.. Курс органічної хімії. М.-Л.

Домашнє завдання 1

Варіант 1,16

а) (CH 3) 2 (CH) 2 (C 2 H 5) 2 ,

б) (CH 3) 2 CCH(CH 3)

а) метилізопропілтрет.бутилметан,

б) метилетилацетилен.

а) 2,2,3-триметилбутан,

б) 3,4-диметилгексен-3.

Варіант 2,17

1. Напишіть у розгорнутому вигляді структурні формули наступних вуглеводнів і назвіть їх за раціональною номенклатурою та номенклатурою ІЮПАК. Вкажіть скільки первинних, вторинних, третинних та четвертинних вуглецевих атомів у кожній сполукі:

а) (CH 3) 3 CCH(CH 3)CH(CH 3)(C 2 H 5)

б) (СН 3)(С 2 Н 5)С 2 (С 2 Н 5) 2 .

2. Напишіть структурні формули наступних сполук

та назвіть їх за номенклатурою ІЮПАК:

б) -метил- -етил- -втор.бутілетілен.

3.Напишіть структурні формули наступних сполук та назвіть їх за раціональною номенклатурою:

а) 2,2,3,4-тетраметил-3-етилпентан,

б) 2,5-диметилгексин-3.

: Варіант 3,18

а) (CH 3) 3 ССН(З 2 Н 5)СН(СН 3)(З 2 Н 5),

б) (CH 3) 2 CHС 2 СН(CH 3) 2 .

2. Напишіть структурні формули наступних сполук та назвіть їх за номенклатурою ІЮПАК

а) етилдивтор.бутілметан,

б) ізопропілтрет.бутилацетилен.

3. Напишіть структурні формули наступних сполук та назвіть їх за раціональною номенклатурою:

а) 2,2-диметил-3-етилпентан,

б) 2,2,5,5-тетраметилгексен-3

Варіант 4,19

а) (CH 3) 2 (СН) 4 (СН 3)(С 2 Н 5),

б) (CH 3) 3 С 2 (СН 3)(С 2 Н 5)СН(СН 3) 2 .

а)метилізопропілтрет.бутілметан,

б)сим.втор.бутилтрет.бутілетилен.

3. Напишіть структурні формули наступних сполук та назвіть їх за раціональною номенклатурою:

а)2,2,4,4-тетраметил-3-етилпентан,

б) 2,2,5-триметилгексин-3.

Варіант 5,20

а) СН 3 (СН 2) 2 СН(С 2 Н 5)СН(СН 3)(С 2 Н 5),

б) (CH 3) 3 С 4 (СН 3) 3 .

2. Напишіть структурні формули наступних сполук та назвіть їх за номенклатурою ІЮПАК

а) етілізопропілізобутилметан,

б) -етил- -ізопропіл- -втор.бутілетілен.

3. Напишіть структурні формули наступних сполук та назвіть їх за раціональною номенклатурою:

а) 2-метил-3,3-діетилпентан,

б) бутадієн-1,3

Варіант 6, 21

а) (CH 3) 3 С(СН 2) 2 СН(СН 3) 2 ,

б) СН 2 С(СН 3)СНСН 2 .

2. Напишіть структурні формули наступних сполук та назвіть їх за номенклатурою ІЮПАК

а) метилетилізопропілтрет.бутілметан,

б) ,-диметил- -вторбутилетилен.

Вступ

1. Граничні вуглеводні

1.1. Насичені нерозгалужені з'єднання

1.1.1. Одновалентні радикали

1.2. Насичені розгалужені з'єднання з одним заступником

1.3. Насичені розгалужені з'єднання з кількома заступниками

2. Ненасичені вуглеводні

2.1. Ненасичені нерозгалужені вуглеводні з одним подвійним зв'язком (алкени)

2.2. Ненасичені нерозгалужені вуглеводні з одним потрійним зв'язком (алкіни)

2.3. Ненасичені розгалужені вуглеводні

3. Циклічні вуглеводні

3.1. Аліфатичні вуглеводні

3.2. Ароматичні вуглеводні

3.3. Гетероциклічні сполуки

4. Вуглеводні, що містять функціональні групи

4.1. Спирти

4.2. Альдегіди та кетони 18

4.3. Карбонові кислоти 20

4.4. Ефіри 22

4.4.1. Прості ефіри 22

4.4.2. Складні ефіри 23

4.5. Аміни 24

5. Органічні сполуки з кількома функціональними групами 25

Література

Вступ

В основу наукової класифікаціїта номенклатури органічних сполук покладено принципи теорії хімічної будовиорганічних сполук А.М. Бутлерова.

Усі органічні сполуки поділяють такі основні ряди:

Ациклічні – їх називають також аліфатичними, або сполуками жирного ряду. Ці сполуки мають відкритий ланцюг вуглецевих атомів.

До них відносяться:

Граничні (насичені)
Ненасичені (ненасичені)

Циклічні - з'єднання із замкнутим у кільце ланцюгом атомів. До них відносяться:

1. Карбоциклічні (ізоциклічні) – сполуки, в кільцеву систему яких входять лише вуглецеві атоми:
а) аліциклічні (граничні та ненасичені);
б) ароматичні.
Гетероциклічні - сполуки, в кільцеву систему яких, крім атома вуглецю, входять атоми інших елементів - гетероатоми (кисень, азот, сірка та ін.)

В даний час для найменування органічних сполук застосовуються три типи номенклатури: тривіальна, раціональна та систематична номенклатура - номенклатура IUPAC (ІЮПАК) - Міжнародна спілка теоретичної та прикладної хімії.

Тривіальна (історична) номенклатура - перша номенклатура, що виникла на початку розвитку органічної хімії, коли не існувало класифікації та теорії будови органічних сполук. Органічним сполукам давали випадкові назви за джерелом одержання (щавлева кислота, яблучна кислота, ванілін), кольором або запахом (ароматичні сполуки), рідше - по хімічним властивостям(Парафіни). Багато таких назв часто застосовуються досі. Наприклад: сечовина, толуол, ксилол, індиго, оцтова кислота, масляна кислота, валеріанова кислота, гліколь, аланін та багато інших.

Раціональна номенклатура - за цією номенклатурою за основу найменування органічної сполуки зазвичай приймають назву найпростішого (найчастіше першого) члена даного гомологічного ряду. Всі інші сполуки розглядаються як похідні цієї сполуки, утворені заміщенням у ньому атомів водню вуглеводневими або іншими радикалами (наприклад: триметилоцтовий альдегід, метиламін, хлороцтова кислота, метиловий спирт). Нині така номенклатура застосовується лише у випадках, коли вона дає особливо наочне уявлення про з'єднання.

Систематична номенклатура - номенклатура IUPAC – міжнародна єдина хімічна номенклатура. Систематична номенклатура ґрунтується на сучасній теорії будови та класифікації органічних сполук та намагається вирішити головну проблему номенклатури: назва кожної органічної сполуки повинна містити правильні назви функцій (заступників) та основного скелета вуглеводню і повинна бути такою, щоб за назвою можна було написати єдино правильну структурну формулу.

Процес створення міжнародної номенклатури розпочато 1892 р. ( Женевська номенклатура), продовжений у 1930 р. ( Льєзька номенклатура), з 1947 р. подальший розвиток пов'язаний із діяльністю комісії ІЮПАК з номенклатури органічних сполук. Публіковані в різні роки правила ІЮПАК зібрані в 1979 р. блакитній книзі”. Своїм завданням комісія ІЮПАК вважає не створення новою, єдиної системиноменклатури, а впорядкування, "кодифікацію", наявної практики. Результатом цього є співіснування у правилах ІЮПАК кількох номенклатурних систем, отже, і кількох допустимих назв однієї і тієї ж речовини. Правила ІЮПАК спираються на такі системи: замісну, радикало-функціональну, адитивну (з'єднувальну), замінну номенклатуру тощо.

У замісній номенклатуріосновою назви служить один вуглеводневий фрагмент, інші розглядаються як заступники водню (наприклад, (C 6 H 5) 3 CH – трифенилметан).

У радикало-функціональної номенклатурив основі назви лежить назва характеристичної функціональної групи, що визначає хімічний клас сполуки, до якої приєднують найменування органічного радикалу, наприклад:

C 2 H 5 OH - етиловий спирт;

C 2 H 5 Cl - етил хлорид;

CH 3 -O-C 2 H 5 - метилетиловий ефір;

CH 3 -CO-CH = CH 2 - метилвініл кетон.

У сполучної номенклатуриназву складають з декількох рівноправних частин (наприклад, C 6 H 5 -C 6 H 5 біфеніл) або додаючи позначення приєднаних атомів до назви основної структури (наприклад, 1,2,3,4-тетрагідронафталін, гідрокорична кислота, етиленоксид, стиролдихлорид).

Замінну номенклатуру застосовують за наявності невуглецевих атомів (гетероатомів) у молекулярному ланцюгу: коріння латинських назв цих атомів із закінченням “а” (а-номенклатура) приєднують до назв всієї структури, яка б вийшла, якби замість гетероатомів був вуглець (наприклад, CH 3 -O-CH 2 -CH 2 -NH-CH 2 -CH 2 -S-CH 3 2-окса-8-тіа-5-азанонан).

Система ІЮПАК є загальновизнаною у світі, і лише адаптується відповідно до граматики мови країни. Повний набір правил застосування системи ІЮПАК до багатьох менш типових молекул довгий і складний. Тут представлено лише основний зміст системи, але це дозволяє здійснювати найменування сполук, котрим застосовується система.

1. Граничні вуглеводні

1.1. Насичені нерозгалужені з'єднання

Назви перших чотирьох граничних вуглеводнів тривіальні (історичні назви) – метан, етан, пропан, бутан. Починаючи з п'ятого, назви утворені грецькими числівниками, що відповідають кількості атомів вуглецю в молекулі, з додаванням суфікса " -АН", крім числа "дев'ять", коли коренем служить латинське числівник "нона".

Таблиця 1. Назви граничних вуглеводнів

	НАЗВА			НАЗВА

1.1.1. Одновалентні радикали

Одновалентні радикали, утворені з насичених нерозгалужених граничних вуглеводнів відібранням водню від кінцевого вуглецевого атома, називають замінюючи суфікс. -АН"в назві вуглеводню суфіксом" -ІЛ".

Атом вуглецю із вільною валентністю отримує номер? Ці радикали називають нормальнимиабо нерозгалуженими алкілами:

СН 3 - метил;

СН 3 -СН 2 -СН 2 -СН 2 - - Бутил;

СН 3 -СН 2 -СН 2 -СН 2 -СН 2 -СН 2 - - гексил.

Таблиця 2. Назви вуглеводневих радикалів

1.2. Насичені розгалужені з'єднання з одним заступником

Номенклатура ІЮПАК для алканів в індивідуальних назвах зберігає принцип Женевської номенклатури. Називаючи алкан, виходять з назви вуглеводню, що відповідає найдовшою вуглецевої ланцюга в даному з'єднанні (головний ланцюг), а потім вказують радикали, що примикають до цього основного ланцюга.

Головний вуглецевий ланцюг, по-перше, повинен бути найдовшим, по-друге, якщо є два або більше однакових по довжині ланцюга, то з них вибирається найбільш розгалужене.

*Для назви насичених розгалужених сполук вибирають найдовший ланцюжок з атомів вуглецю:

* Нумерують обраний ланцюг від одного кінця до іншого арабськими цифрами, причому нумерацію починають з того кінця, до якого ближче знаходиться заступник:

*Вказують положення заступника (номер атома вуглецю, у якого знаходиться алкільний радикал):

*Називають алкільний радикал відповідно до його положення в ланцюгу:

*Називають основний (найдовший вуглецевий ланцюг):

Якщо заступником буде галоген (фтор, хлор, бром, йод), то всі номенклатурні правила зберігаються:

Тривіальні назви зберігаються лише для наступних вуглеводнів:

Якщо у вуглеводневому ланцюзі знаходяться кілька однакових заступників, то перед їх назвою ставиться приставка “ді”, “три”, “тетра”, “пента”, “гекса” тощо, що позначає кількість присутніх груп:

1.3. Насичені розгалужені з'єднання з кількома заступниками

За наявності двох і більше різних бічних ланцюгів їх можна перераховувати: а) в алфавітному порядку або б) у порядку зростання складності.

а) При перерахуванні різних бічних ланцюгів у алфавітному порядкупрефікси, що множать, не враховуються. Спочатку назви атомів і груп розташовують в алфавітному порядку, а потім вставляють префікси, що множать, і цифри розташування (локанти):

2-метил-5-пропіл-3,4-діетилоктан

б) При перерахуванні бічних ланцюгів у порядку зростання складності виходять із наступних принципів:

Менш складним є ланцюг, у якого загальна кількість вуглецевих атомів менша, наприклад:

менш складна, ніж

Якщо загальна кількість атомів вуглецю в розгалуженому радикалі однакова, то менш складним буде бічний ланцюг з найбільш довгим основним ланцюжком радикала, наприклад:

менш складна, ніж

Якщо два або більше бічні ланцюги знаходяться в рівнозначному положенні, то нижчий номер отримує той ланцюг, який у назві перераховується першим, незалежно від того, чи дотримується порядок зростаючої складності або алфавітний:

а) алфавітний порядок:

б) порядок розташування за складністю:

Якщо в вуглеводневому ланцюгу знаходяться кілька вуглеводневих радикалів і вони різні за складністю, а при нумерації виходять ряди декількох цифр, що розрізняються, їх порівнюють, розташувавши цифри в рядах в порядку зростання. "Найменшими" вважають цифри того ряду, в якому перша відмінна цифра менша (наприклад: 2, 3, 5 менше, ніж 2, 4, 5 або 2, 7, 8 менше, ніж 3, 4, 9). Цей принцип дотримується незалежно від природи заступників.

У деяких довідниках визначення вибору нумерації використовують суму цифр, нумерацію починають з того боку, де сума цифр, що позначають положення заступників, найменша:

2, 3 , 5, 6, 7, 9 - ряд цифр найменший

2, 4 , 5, 6, 8, 9

2+3+5+6+7+9 = 32 – сума номерів заступників найменша

2+4+5+6+8+9 = 34

отже, вуглеводневий ланцюг нумерують зліва направо, тоді назва вуглеводню буде:

(2, 6, 9-триметил-5,7-дипропіл-3,6-діетилдекан)

(2,2,4-триметилпентан, але не 2,4,4-триметилпентан)

Якщо в вуглеводневому ланцюгу знаходиться кілька різних заступників (наприклад, вуглеводневі радикали і галогени), то перерахування заступників проводиться або в алфавітному порядку, або в порядку зростання складності (фтор, хлор, бром, йод):

а) алфавітний порядок 3-бром-1-йод -2-метил -5-хлорпентан;

б) порядок зростання складності: 5-хлор-3-бром-1-іод-2-метилпентан.

Література

Номенклатурні правила ІЮПАК з хімії. М., 1979, т.2, напівтоми 1,2
Довідник хіміка. Л., 1968
Бенкс Дж. Назви органічних сполук. М., 1980

Алкани (метан та його гомологи) мають загальну формулу C n H 2 n+2. Перші чотири вуглеводні називають метан, етан, пропан, бутан. Назви вищих членів цього ряду складаються з кореня – грецького чисельного та суфіксу -ан. Назви алканів покладено основою номенклатури IUPAC.

Правила систематичної номенклатури:

Правило головного кола.

Головний ланцюг вибирають, керуючись послідовно такими критеріями:

Максимальна кількість функціональних заступників.
Максимальна кількість кратних зв'язків.
Максимальна довжина.
Максимальна кількість бічних вуглеводневих груп.

Правило найменших номерів (локантів).

Головний ланцюг нумерують від кінця до іншого арабськими цифрами. Кожен заступник отримує номер атома вуглецю головного ланцюга, до якого він приєднаний. Послідовність нумерації вибирають таким чином, щоб сума номерів заступників (локантів) була найменшою. Це правило застосовується і за нумерації моноциклічних сполук.

Правило радикалів

Усі вуглеводневі бічні групи розглядають як одновалентні (однозв'язні) радикали. Якщо бічний радикал сам містить бічні ланцюги, то в ньому за наведеними вище правилами вибирається додатковий головний ланцюг, який нумерується, починаючи з атома вуглецю, приєднаного до головного ланцюга.

Правило алфавітного порядку.

Назва з'єднання починають із перерахування заступників, вказуючи їх назви в алфавітному порядку. Назві кожного заступника передує його номер у головному ланцюзі. Наявність кількох заступників позначають префіксами-числителями: ді-, три-, тетра-і т. д. Після цього називають вуглеводень, що відповідає головному ланцюгу.

У табл. 12.1 наведено назви перших п'яти вуглеводнів, їх радикалів, можливих ізомерів та відповідні їм формули. Назви радикалів закінчуються суфіксом -іл.

Формула		Назва
вуглеводню	радикала	вугіллі- водню	радикала


			Ізопропіл
		Метилпропан (ізо-бутан)	Метилпропіл (Ізо-бутил) Трет-бутил

		метилбутан (ізопентан)	метилбутил (ізопентил)
		диметилпропан (Неопентан)	диметилпропіл (Неопентіл)

Таблиця 12.1.

Алкани ациклопічного ряду C n H 2 n +2 .

приклад. Назвати всі ізомери гексану.

приклад. Назвати алкан наступної будови

У цьому прикладі з двох дванадцятиатомних ланцюгів обрано той, у якому сума номерів найменша (правило 2).

Використовуючи назви розгалужених радикалів, наведених у таблиці. 12.2,

Радикал	Назва	Радикал	Назва
	ізопропіл		ізопентіл
	ізобутил		неопентіл
	друг-бутил		трет-пентил
	трет-бутил		ізогексил

Таблиця 12.2.

Назви розважених радикалів.

назва цього алкану дещо спрощується:

10-трет-бутил-2,2-(диметил)-7-пропіл-4-ізопропіл-3-етил-додекан.

При замиканні вуглеводневого ланцюга в цикл із втратою двох атомів водню утворюються моноциклоалкани з загальною формулою C n H 2 n. Циклізація починається з C 3 назви утворюються від C nз префіксом цикло:

Поліциклічні алкани.Їх назви утворюються за допомогою приставки біцикло-, трицикло-і т. д. Біциклічні та трициклічні сполуки містять відповідно два і три цикли в молекулі, для опису їх будови в квадратних дужках вказують у порядку зменшення число атомів вуглецю в кожному з ланцюгів, що з'єднують вузлові атоми ; під формулою назва атома:

Цей трициклічний вуглеводень зазвичай називають адамантаном (від чеського адамант – алмаз), оскільки він представляє комбінацію трьох сконденсованих циклогексанових кілець у формі, що призводить до такого розташування атомів вуглецю в кристалічні грати, яке властиве алмазу.

Циклічні вуглеводні з одним загальним атомом вуглецю називаються спіранами, наприклад, спіро-5,5-ундекан:

Плоскі циклічні молекули нестійкі, тому утворюються різні конформаційні ізомери. На відміну від конфігураційних ізомерів (просторове розташування атомів у молекулі без урахування орієнтації) конформаційні ізомери різняться між собою лише поворотом атомів або радикалів навколо формально простих зв'язківза збереження конфігурації молекул. Енергія утворення стабільного конформера називається конформаційної.

Конформери перебувають у динамічному рівновазі і перетворюються друг на друга через нестабільні форми. Нестійкість плоских циклів спричинена значною деформацією валентних кутів. При збереженні тетраедричних валентних кутів для циклогексану C 6H 12 можливі дві стійкі конформації: у формі крісла (а) та у формі ванни (б):

З розвитком хімічної науки та появою великої кількостінових хімічних сполукдедалі більше зростала необхідність у створенні та прийнятті зрозумілою вченим усього світу системи їхнього найменування, тобто. . Далі наведемо огляд основних номенклатур органічних сполук.

Тривіальна номенклатура

На початку розвитку органічної хімії новим сполукам приписували тривіальніназви, тобто. назви, що склалися історично і нерідко пов'язані зі способом їх отримання, зовнішнім виглядомі навіть смаком тощо. Така номенклатура органічних сполук називається тривіальною. У таблиці нижче наведено деякі з сполук, що зберегли свої назви і сьогодні.

Раціональна номенклатура

З розширенням списку органічних сполук, виникла потреба пов'язувати їх назву з Базою раціональної номенклатури органічних сполук є найменування найпростішої органічної сполуки. Наприклад:

Однак складнішим органічним сполукам неможливо приписати назви подібним способом. У цьому випадку слід називати сполуки згідно з правилами систематичної номенклатури ІЮПАК.

Систематична номенклатура ІЮПАК

ІЮПАК (IUPAC) – Міжнародний союз теоретичної та прикладної хімії (International Union of Pure and Applied Chemistry).

В даному випадку, називаючи сполуки, слід враховувати розташування атомів вуглецю в молекулі та структурних елементів. Найчастіше застосовується замісна номенклатура органічних сполук, тобто. виділяється базова основа молекули, у якій атоми водню заміщені будь-які структурні ланки чи атоми.

Перш ніж приступити до побудови назв з'єднань, радимо вивчити найменування числових приставок, коренів та суфіксіввикористовуються в номенклатурі ІЮПАК.

А також назви функціональних груп:

Для позначення числа кратних зв'язків та функціональних груп користуються числовими:

Граничні вуглеводневі радикали:

Ненасичені вуглеводневі радикали:

Ароматичні вуглеводневі радикали:

Правила побудови назви органічної сполуки за номенклатурою ІЮПАК:

Вибрати головний ланцюг молекули

Визначити всі присутні функціональні групи та їх старшинство

Визначити наявність кратних зв'язків

Пронумерувати головний ланцюг, причому нумерацію слід починати з найближчого до старшої групи кінця ланцюга. При існуванні кількох таких можливостей нумерують ланцюг так, щоб мінімальний номер отримали або кратний зв'язок або інший заступник, присутній в молекулі.

Карбоциклічнісполуки нумерують з пов'язаного зі старшою характеристичною групою атома вуглецю. За наявності двох і більше замісників ланцюг намагаються пронумерувати так, щоб замісникам належали мінімальні номери.

Скласти назву з'єднання:

— Визначити основу назви сполуки, яка становить корінь слова, що позначає граничний вуглеводень з тією самою кількістю атомів, що й головний ланцюг.

— Після основи назви слідує суфікс, що показує ступінь насиченості та кількість кратних зв'язків. Наприклад, - тетраєн, - дієн. За відсутності кратних зв'язків використовують суфікс – ск.

— Потім також до суфіксу додається найменування самої старшої функціональної групи.

— Потім слідує перерахування заступників в алфавітному порядку із зазначенням їхнього розташування арабською цифрою. Наприклад, 5-ізобутил, 3-фтор. За наявності кількох однакових заступників вказують їх кількість та положення, наприклад, 2,5 – дібром-, 1,4,8-триметі-.

Слід врахувати, що цифри відокремлюються від слів дефісом, а між собою - комами.

В якості прикладу дамо назву наступному з'єднанню:

1. Вибираємо головний ланцюг, до складу якої обов'язково входить старша група - СООН.

Визначаємо інші функціональні групи: - ВІН, - Сl, - SH, - NH 2 .

Кратних зв'язківні.

2. Нумеруємо головний ланцюгпочинаючи з старшої групи.

3. Число атомів у головному ланцюзі – 12. Основа назви

10-аміно-6-гідрокси-7-хлоро-9-сульфаніл-метиловий ефір додеканової кислоти.

10-аміно-6-гідрокси-7-хлоро-9-сульфаніл-метилдодеканоат

Номенклатура оптичних ізомерів

У деяких класах сполук, таких як альдегіди, окси- та амінокислоти для позначення взаємного розташуваннязаступників використовують D, L- Номенклатуру.Літерою Dпозначають конфігурацію правообертального ізомеру, L– лівообертаючого.

В основі D,L-номенклатури органічних сполук лежать проекції Фішера:

α-амінокислот та α- оксикислотвичленюють «оксикислотний ключ», тобто. верхні частини їх проекційних формул Якщо гідроксильна (аміно-) група розташована праворуч, то це D-ізомер, ліворуч L-Ізомер.

Наприклад, подана нижче винна кислота має D- Конфігурацію за оксикислотним ключем:

щоб визначити конфігурації ізомерів цукріввичленюють «гліцериновий ключ», тобто. порівнюють нижні частини (нижній асиметричний атом вуглецю) проекційної формули цукру з нижньою частиною проекційної формули гліцеринового альдегіду.

Позначення зміни цукру та напрямок обертання аналогічно конфігурації гліцеринового альдегіду, тобто. D– конфігурації відповідає розташування гідроксильної групи розташована праворуч, L- Зміни - зліва.

Так, наприклад, нижче представлена D-глюкоза.

2) R-, S-номенклатура (номенклатура Кана, Інгольда та Прелога)

У разі заступники при асиметричному атомі вуглецю розташовуються по старшинству. Оптичні ізомери мають позначення Rі S, а рацемат - RS.

Для опису конфігурації з'єднання відповідно до R,S-номенклатуроюнадходять у такий спосіб:

Визначають усі заступники у асиметричного атома вуглецю.
Визначають старшинство заступників, тобто. порівнюють їх атомні маси. Правила визначення ряду старшинства ті ж, що й при використанні E/Z-номенклатури геометричних ізомерів.
Орієнтують у просторі заступники так, щоб молодший заступник (зазвичай водень) знаходився у найбільш віддаленому від спостерігача кутку.
Визначають конфігурацію щодо розташування інших заступників. Якщо рух від старшого до середнього і далі молодшому заступнику (тобто порядку зменшення старшинства) здійснюється за годинниковою стрілкою, це R конфігурація, проти годинникової стрілки — S-конфигурация.

У таблиці нижче наведено перелік заступників, розташованих у порядку зростання їх старшинства:

Категорії