Два подхода к названиям в органике
Исторически в химической практике сформировались два параллельных типа номенклатуры:
- Тривиальная (традиционная) номенклатура. Это имена, которые закреплялись за веществами по мере их случайного обнаружения. Они отражают внешний вид, вкус, запах, способ синтеза или источник выделения, но никак не объясняют строение молекулы. Несмотря на отсутствие строгой логики, тривиальные названия продолжают активно использоваться в современной практике.
- Систематическая номенклатура (IUPAC). Разработана специально для унификации и удобства. Она подчиняется жестким алгоритмам и позволяет вывести название любой молекулы, опираясь исключительно на её структурную формулу.
Из чего состоит систематическое название
Имя любой органической молекулы конструируется как пазл и включает пять базовых элементов:
- Корень — указывает на родоначальное соединение (главную углеродную цепь). За основу всегда берутся названия предельных углеводородов (неразветвленных алканов).
- Суффикс — отражает наличие кратных связей (двойных или тройных) и указывает на самую главную (старшую) функциональную группу.
- Префикс (приставка) — используется для перечисления углеводородных радикалов и всех младших функциональных групп.
- Умножающие приставки (числительные) — показывают количество идентичных заместителей (например, ди-, три-, тетра-).
- Локанты (цифры) — фиксируют точное положение всех заместителей, групп и кратных связей на углеродном скелете.
Гомологический ряд алканов (основа для корней)
| Название | Формула | Название | Формула |
|---|---|---|---|
| Метан | $CH_4$ | Гексан | $C_6H_{14}$ |
| Этан | $C_2H_6$ | Гептан | $C_7H_{16}$ |
| Пропан | $C_3H_8$ | Октан | $C_8H_{18}$ |
| Бутан | $C_4H_{10}$ | Нонан | $C_9H_{20}$ |
| Пентан | $C_5H_{12}$ | Декан | $C_{10}H_{22}$ |
Выбор главной цепи и радикалы
Чтобы корректно назвать молекулу, нужно найти её фундамент — родоначальную цепь, а затем правильно её пронумеровать. Главное правило гласит: необходимо выбрать самую длинную последовательность атомов углерода. Все ответвления от этой цепи рассматриваются как радикалы (заместители атомов водорода).
Нумерацию начинают с того конца цепи, к которому ближе расположены радикал или кратная связь. Однако здесь есть критически важное условие: кратная связь (двойная или тройная) обязана входить в состав родоначальной цепи, даже если из-за этого выбранная цепь окажется не самой длинной из всех возможных.
Среди углеводородных радикалов наиболее часто встречаются:
- Линейные: метил ($-CH_3$), этил ($-C_2H_5$), пропил, бутил, пентил.
- Разветвленные: изопропил (ветвление у атома, связанного с цепью), изо-бутил (ветвление на конце цепи), втор-бутил (связь при вторичном углероде), трет-бутил (связь при третичном углероде).
- Непредельные: винил ($-CH=CH_2$).
Функциональные группы и правило старшинства
Главная цепь должна обязательно включать в себя функциональную группу, из-за чего она, опять же, может оказаться не самой длинной. Если в молекуле присутствуют несколько разных функциональных групп, вступает в силу правило условного старшинства.
Старшая группа определяет класс соединения и обозначается в названии суффиксом. Все остальные группы признаются младшими и выносятся в префикс.
Ряд убывания старшинства:
- Карбоксильная (–COOH)
- Альдегидная (–CHO)
- Кетонная (>C=O)
- Спиртовая (–OH)
- Аминогруппа (–NH2)
- Нитрогруппа (–NO2)
- Алкоксильная (–OR)
- Галогены (–F, –Cl, –Br, –I)
Например, если в молекуле есть спиртовая и кетонная группы, то кетонная будет старшей (пойдет в суффикс), а спиртовая станет префиксом (обозначается как «гидрокси»).
Для запоминания начала ряда старшинства групп (самых важных) используйте аббревиатуру КАКС: Карбоксильная, Альдегидная, Кетонная, Спиртовая.
Вопросы с занятий и экзамена
Что делать, если самая длинная углеродная цепь не содержит двойную связь?
По правилам номенклатуры кратная связь обязательно должна входить в родоначальную цепь. Поэтому выбирается та цепь, которая включает эту связь, даже если она короче альтернативного варианта без кратных связей.
Куда в названии записываются младшие функциональные группы?
Младшие функциональные группы переходят в статус обычных заместителей. Они обозначаются префиксами (приставками) в начале названия, так же, как и углеводородные радикалы.
Как обозначаются несколько одинаковых функциональных групп?
Количество одинаковых групп обозначается умножающими числительными приставками: ди-, три-, тетра-, пента- и так далее. Точное положение каждой из них указывается цифрами (локантами).
Зачем нужны тривиальные названия, если есть международная система?
Тривиальные названия возникли исторически по мере открытия веществ. Несмотря на то, что они связаны со случайными признаками (запах, источник) и не отражают структуру, они очень прочно закрепились в практике и широко применяются до сих пор.
Что ещё разобрать по теме
- Детальный разбор примеров нумерации в нециклических изогнутых цепях
- Специфика названий сложных соединений с несколькими разными функциональными группами
- Отличия в строении радикалов: изопропил, изобутил, втор-бутил и трет-бутил
- Особенности составления названий, когда кетонная группа уходит в префикс (приставка «окси»)
Разберите тему целиком в курсе «Химия»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Номенклатура органических соединений» и ещё 3 009 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 90 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Глава 14. Теоретические основы органической химии»
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.