高中化學(xué)《有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)》文字素材2 新人教版選修4

1、各類烷烴的命名一、鏈烷烴的命名1. 系統(tǒng)命名法（1）直鏈烷烴的命名直鏈烷烴（nalkanes）的名稱用“碳原子數(shù)+烷”來(lái)表示。當(dāng)碳原子數(shù)為110時(shí)，依次用天干甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示。碳原子數(shù)超過(guò)10時(shí)，用數(shù)字表示。例如：六個(gè)碳的直鏈烷稱為已烷。十四個(gè)碳的直鏈烷烴稱為十四烷。烷烴的英文名稱是alkane，詞尾用ane。表1列出了一些正烷烴的中英文名稱：表1 正烷烴的名稱構(gòu)造式中文名英文名構(gòu)造式中文名英文名CH4甲烷methaneCH3(CH2)16CH3（正）十八烷noctadecaneCH3CH3乙烷ethaneCH3(CH2)17CH3（正）十九烷nnonadecaneC

2、H3CH2CH3丙烷propaneCH3(CH2)18CH3（正）二十烷nicosaneCH3(CH2)2CH3（正）丁烷nbutaneCH3(CH2)19CH3（正）二十一烷nhenicosaneCH3(CH2)3CH3（正）戊烷npentaneCH3(CH2)20CH3（正）二十二烷ndocosaneCH3(CH2)4CH3（正）己烷nhexaneCH3(CH2)28CH3（正）三十烷ntriacontaneCH3(CH2)5CH3（正）庚烷nheptaneCH3(CH2)29CH3（正）三十一烷nhentriacontaneCH3(CH2)6CH3（正）辛烷noctaneCH3(CH2)

3、30CH3（正）三十二烷ndotriacontaneCH3(CH2)7CH3（正）壬烷nnonaneCH3(CH2)38CH3（正）四十烷ntetracontaneCH3(CH2)8CH3（正）癸烷ndecaneCH3(CH2)48CH3（正）五十烷npentacontaneCH3(CH2)9CH3（正）十一烷nundecaneCH3(CH2)58CH3（正）六十烷nhexacontaneCH3(CH2)10CH3（正）十二烷ndodecaneCH3(CH2)68CH3（正）七十烷nheptacontaneCH3(CH2)11CH3（正）十三烷ntridecaneCH3(CH2)78CH3（正

4、）八十烷noctacontaneCH3(CH2)12CH3（正）十四烷ntetradecaneCH3(CH2)88CH3（正）九十烷nnonacontaneCH3(CH2)13CH3（正）十五烷npentadecaneCH3(CH2)98CH3（正）一百烷nhectaneCH3(CH2)14CH3（正）十六烷nhexadecaneCH3(CH2)132CH3（正）一百三十四烷ntetratriacontane hectaneCH3(CH2)15CH3（正）十七烷nheptadecane以上20個(gè)碳以內(nèi)的烷烴要比較熟悉，以后經(jīng)常要用。烷烴的英文名稱變化是有規(guī)律的，認(rèn)真閱讀上表即可看出。表中的正（

5、n）表示直鏈烷烴，正（n）可以省略。（2）支鏈烷烴的命名有分支的烷烴稱為支鏈烷烴（branchedchain alkanes）。（i）碳原子的級(jí)下面化合物中含有四種不同碳原子： 與一個(gè)碳相連的碳原子是一級(jí)碳原子，用1C表示（或稱伯碳，primary carbon），1C上的氫稱為一級(jí)氫，用1H表示。 與兩個(gè)碳相連的碳原子是二級(jí)碳原子，用2C表示（或稱仲碳，secondary carbon），2C上的氫稱為二級(jí)氫，用2H表示。 與三個(gè)碳相連的碳原子是三級(jí)碳原子，用3C表示（或稱叔碳，tertiary carbon），3C上的氫稱為三級(jí)氫，用3H表示。 與四個(gè)碳相連的碳原子是四級(jí)碳原子，用4C表示

6、（或稱季碳，quaternary carbon）（ii）烷基的名稱烷烴去掉一個(gè)氫原子后剩下的部分稱為烷基。英文名稱為alkyl，即將烷烴的詞尾ane改為yl。烷基可以用普通命名法命名，也可以用系統(tǒng)命名法命名。表2列出了一些常見(jiàn)烷基的名稱。表2 一些常見(jiàn)烷基的名稱烷烴相應(yīng)的烷基普通命名法IUPAC命名法中文名稱（英文名稱）中文名稱（英文名稱）甲烷 CH4甲基（methyl，縮寫Me）甲基（methyl，縮寫Me）乙烷 CH3CH3乙基（ethyl，縮寫Et）乙基（ethyl，縮寫Et）丙烷 CH3CH2CH3（正）丙基（npropyl，縮寫nPr）丙基（propyl，縮寫Pr）異丙基（isopr

7、opyl，縮寫iPr）1甲基乙基（1methylethyl）（正）丁烷CH3(CH2)2CH3（正）丁基（nbutyl，縮寫nBu）丁基（butyl，縮寫B(tài)u）二級(jí)丁基或仲丁基（secbutyl，縮寫sBu）1甲（基）丙基（1methylpropyl）異丁烷異丁基（isobutyl，縮寫iBu）2甲基丙基（2methylpropyl）三級(jí)丁基或叔丁基（tertbutyl，縮寫tBu）1,1二甲基乙基（1,1dimethylethyl）（正）戊烷CH3(CH2)3CH3（正）戊基（npentyl或 namyl）戊基（npentyl）1甲基丁基（1methylbutyl）1乙基丙基（1ethylp

8、ropyl）異戊烷異戊基（isopentyl）3甲基丁基（3methylbutyl） 1,2二甲基丙基（1,2dimethylpropyl）三級(jí)戊基或叔戊基（tertpentyl）1,1二甲基丙基（1,1dimethylpropyl）2甲基丁基（2methybutyl）新戊烷新戊基（neopentyl）2,2二甲基丙基（2,2dimethylpropyl）*1 括號(hào)中的正字可以省略；*2 在英文命名時(shí)，正用n，異用iso或i，新用neo，二級(jí)用詞頭sec（或s），三級(jí)用詞頭tert（或t）表示，后面有一短橫線。從表中可以看出：甲烷、乙烷分子中只有一種氫，只能產(chǎn)生一種甲基和一種乙基。丙烷分子中有

9、兩種不同的氫，可以產(chǎn)生兩種丙基。丁烷有兩種異構(gòu)體，每種異構(gòu)體分子中都有兩種不同的氫原子，所以能產(chǎn)生四種丁基。戊烷有三種異構(gòu)體，一共可產(chǎn)生八種戊基。命名時(shí)，用什么方法來(lái)區(qū)分碳原子數(shù)相同但結(jié)構(gòu)不同的烷基？普通命名法通過(guò)詞頭來(lái)區(qū)分它們。詞頭正（n）表示該烷基是一條直鏈。異（iso）表示鏈的端基有(CH3)2CH-結(jié)構(gòu)，而鏈的其它部位無(wú)支鏈。新表示鏈的端基有(CH3)3CCH2-的結(jié)構(gòu)，而鏈的其它部位無(wú)支鏈。此外還可以用二級(jí)、三級(jí)等詞頭來(lái)表明失去氫原子的碳為二級(jí)碳和三級(jí)碳。顯然烷基的普通命名只適用于簡(jiǎn)單的烷基。烷基的系統(tǒng)命名法適用于各種情況，它的命名方法是：將失去氫原子的碳定位為1，從它出發(fā)，選一個(gè)最

10、長(zhǎng)的鏈為烷基的主鏈，從1位碳開始，依次編號(hào)，不在主鏈上的基團(tuán)均作為主鏈的取代基處理。寫名稱時(shí)，將主鏈上的取代基的編號(hào)和名稱寫在主鏈名稱前面。例如：下面的烷基從1號(hào)碳出發(fā)，有三個(gè)編號(hào)的方向，選碳原子數(shù)最多的方向編號(hào)，該碳鏈為烷基的主鏈，稱為丁基（butyl），在該主鏈的1位碳上有兩個(gè)取代基：甲基、乙基。所以該烷基的名稱為1甲基1乙基丁基。（iii）順序規(guī)則有機(jī)化合物中的各種基團(tuán)可以按一定的規(guī)則來(lái)排列先后次序，這個(gè)規(guī)則稱為順序規(guī)則（cahnlngoldprelog sequence），其主要內(nèi)容如下： 將單原子取代基按原子序數(shù)（atomic number）大小排列，原子序數(shù)大的順序在前，原子序數(shù)小

11、的順序在后，有機(jī)化合物中常見(jiàn)的元素順序如下：IBrClSPFONCDH在同位素（isotope）中質(zhì)量高的順序在前。 如果兩個(gè)多原子基團(tuán)的第一個(gè)原子相同，則比較與它相連的其它原子，比較時(shí)，按原子序數(shù)排列，先比較最大的，仍相同，再順序比較居中的、最小的。如CH2Cl與CHF2，第一個(gè)均為碳原子，再按順序比較與碳相連的其它原子，在CH2Cl中為C(Cl, H, H)，在CHF2中為C(F, F, H)，Cl比F在前，故CH2Cl在前。如果有些基團(tuán)仍相同，則沿取代鏈逐次相比。 含有雙鍵或叁鍵的基團(tuán)，可認(rèn)為連有兩個(gè)或叁個(gè)相同的原子，例如下列基團(tuán)排列順序?yàn)椋捍送馊绫交?，醛基，氰基等等?若參與比較順序的

12、原子的鍵不到4個(gè)，則可以補(bǔ)充適量的原子序數(shù)為零的假想原子，假想原子的排序放在最后。例如：CH3CH2NHCH3中，N上只有三個(gè)基團(tuán)，則它的第四個(gè)基團(tuán)為一個(gè)原子序數(shù)為0的假想原子，四個(gè)基團(tuán)的排序?yàn)椋篊H3CH2CH3H假想原子。（iv）名稱的基本格式有機(jī)化合物系統(tǒng)命名的基本格式如下所示：例如：下面化合物的系統(tǒng)名稱：（v）命名原則和命名步驟命名時(shí)，首先要確定主鏈。命名烷烴時(shí)，確定主鏈的原則是：首先考慮鏈的長(zhǎng)短，長(zhǎng)的優(yōu)先。若有兩條或多條等長(zhǎng)的最長(zhǎng)鏈時(shí)，則根據(jù)側(cè)鏈的數(shù)目來(lái)確定主鏈，多的優(yōu)先。若仍無(wú)法分出那條鏈為主鏈，則依次考慮下面的原則，側(cè)鏈位次小的優(yōu)先，各側(cè)鏈碳原子數(shù)多的優(yōu)先，側(cè)分支少的優(yōu)先。主鏈確

13、定后，要根據(jù)最低系列原則（lowest series principle）對(duì)主鏈進(jìn)行編號(hào)。最低系列原則的內(nèi)容是：使取代基的號(hào)碼盡可能小，若有多個(gè)取代基，逐個(gè)比較，直至比出高低為止。最后，根據(jù)有機(jī)化合物名稱的基本格式寫出全名。下面是幾個(gè)實(shí)例：實(shí)例一：選六碳鏈為主鏈。主鏈有兩種編號(hào)方向，第一行編號(hào)，取代基的位號(hào)為2，4，5，第二行編號(hào)，取代基的位號(hào)為2，3，5（位號(hào)用阿拉伯?dāng)?shù)字1，2，3表示）。根據(jù)最低系列原則，用第二行編號(hào)。該化合物的中文名稱為2，3，5三甲基己烷。英文名稱為2,3,5trimethylhexane。在名稱中，2，3，5分別為三個(gè)甲基的位號(hào)?！叭笔羌谆臄?shù)目。（在中文名稱中，取

14、代基個(gè)數(shù)用中文數(shù)字一、二、三來(lái)表示。在英文名稱中，一、二、三、四、五、六數(shù)字相應(yīng)用詞頭mono、di、tri、tetra、penta、hexa表示。）實(shí)例二：本化合物有兩根8碳的最長(zhǎng)鏈，因此通過(guò)比較側(cè)鏈數(shù)來(lái)確定主鏈。橫向長(zhǎng)鏈有四個(gè)側(cè)鏈，彎曲的長(zhǎng)鏈只有二個(gè)側(cè)鏈，多的優(yōu)先，所以選橫向長(zhǎng)鏈為主鏈。主鏈有兩種編號(hào)方向，第一行取代基的位號(hào)是4，5，6，7，第二行取代基的位號(hào)是2，3，4，5，根據(jù)最低系列原則，選第二行編號(hào)。該化合物的中文名稱是2，3，5三甲基4丙基辛烷。英文名稱是2，3，5trimethyl4npropyloctane。注意本化合物中有兩種取代基。當(dāng)一個(gè)化合物中有兩種或兩種以上的取代基時(shí)

15、，中文按順序規(guī)則確定次序，順序規(guī)則中小的基團(tuán)放在前面。所以甲基放在丙基的前面。英文命名按英文字母的順序排列。methyl中的m在英文字母順序中比propyl中的p靠前，所以methyl放在propyl的前面。注意在比較英文字母順序時(shí)，iso（異）、neo（新）要參與比較，而i（異）、n（正）、sec（二級(jí)）、tert（三級(jí)）、cis（順）、trans（反）、di（二個(gè)）、tri（三個(gè)），tetra（四個(gè)）等不參與比較。實(shí)例三：本化合物有兩根七碳的最長(zhǎng)鏈，側(cè)鏈數(shù)均為三個(gè)，所以根據(jù)側(cè)鏈的位次來(lái)決定主鏈。橫向長(zhǎng)鏈的側(cè)鏈位次為2，4，5，彎曲長(zhǎng)鏈的側(cè)鏈位次為2，4，6，小的優(yōu)先，所以橫向長(zhǎng)鏈為主鏈。根

16、據(jù)最低系列原則，取主鏈的第二行編號(hào)。本化合物的中文名稱為2，5二甲基4異丁基庚烷或2,5二甲基4（2甲丙基）庚烷。括號(hào)中的“2”是取代烷基上的編號(hào)。英文名稱是4isobutyl2,5dimethylheptane或2,5dimethyl4(2methylpropyl)heptane。實(shí)例四：本化合物有兩個(gè)等長(zhǎng)的最長(zhǎng)鏈，側(cè)鏈數(shù)均為5，側(cè)鏈位次均為3, 5，7，9，11。而側(cè)鏈的碳原子數(shù)由小到大排列時(shí)，一個(gè)主鏈為1，1，1，2，8，另一個(gè)主鏈為1，1，1，1，9。逐項(xiàng)比較，根據(jù)多的優(yōu)先的原則確定主鏈。本化合物的中文名稱為3，5，9三甲基11乙基7（2,4二甲基己基）十三烷。英文名稱為7(2,4di

17、methylhexyl)3ethyl5,9,11trimethyltridecane。實(shí)例五：本化合物有兩根等長(zhǎng)的最長(zhǎng)鏈，兩根長(zhǎng)鏈均有兩個(gè)側(cè)鏈，側(cè)鏈位次均為4,5，側(cè)鏈的碳原子數(shù)均為3,7。最后根據(jù)側(cè)分支少的優(yōu)先的原則來(lái)確定主鏈?；衔锏闹形拿Q是4丙基5(1異丙基丁基)十一烷。其英文名稱是5(isopropyl butyl)4propylundecane。2.普通命名法普通命名法對(duì)直鏈烷烴的命名與系統(tǒng)命名相同。命名有支鏈的烷烴時(shí)，用正表示無(wú)分支，用異表示端基有(CH3)2CH-結(jié)構(gòu)，用新表示端基有(CH3)3CCH2-結(jié)構(gòu)，這與烷基的普通命名法相同。例如戊烷的三個(gè)同分異構(gòu)體的普通命名如下：普

18、通命名法中，工業(yè)上常用的異辛烷是一個(gè)特例，不符合上述規(guī)定。用正、異、新可以區(qū)別烷烴中具有五個(gè)碳原子以下的同分異構(gòu)體，但命名多于五個(gè)碳原子的烷烴時(shí)就有困難了。如六個(gè)碳原子的化合物有五個(gè)同分異構(gòu)體，除用正、異、新表示其中的三個(gè)化合物外，尚有兩個(gè)無(wú)法加以區(qū)別，故此命名法只適用于簡(jiǎn)單的化合物。3.衍生物命名法烷烴的衍生物命名法以甲烷為母體，其它部分則作為甲烷的取代基來(lái)命名。例如：在衍生物命名法中，為了方便，一般總是選連有烷基最多的碳原子作為甲烷的碳原子。4.俗名通常是根據(jù)來(lái)源來(lái)命名。例如甲烷產(chǎn)生于池沼里腐爛的植物，所以稱為沼氣（marsh gas）。二、環(huán)烷烴的命名1. R，S構(gòu)型的確定人的左、右手互

19、為鏡影但不能重疊，手的這種性質(zhì)稱為手性（chirality）。當(dāng)一個(gè)碳原子與四個(gè)不同的基團(tuán)相連時(shí)，可以產(chǎn)生兩種不同的立體結(jié)構(gòu)，這兩種不同的立體結(jié)構(gòu)互為鏡影但不能重疊，即具有手性，因此與四個(gè)不同基團(tuán)相連的碳原子稱為手性碳原子（chral carbon atom）。為了區(qū)別因手性碳而引起的兩種不同的立體結(jié)構(gòu)，稱其中一種立體結(jié)構(gòu)的手性碳為R構(gòu)型，而另一種立體結(jié)構(gòu)的手性碳為S構(gòu)型。并規(guī)定用如下的方法來(lái)確定手性碳的構(gòu)型：將與手性碳原子相連的四個(gè)基團(tuán)按順序規(guī)則排列大小，將最小的基團(tuán)放在離眼睛最遠(yuǎn)的地方，其它三個(gè)基團(tuán)按由大到小的方向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向是順時(shí)針的，手性碳為R構(gòu)型（拉丁文rectus的字首）；旋轉(zhuǎn)方

20、向是逆時(shí)針的，手性碳為S構(gòu)型（拉丁文sinister的字首）。例如：圖21 R，S構(gòu)型的確定2.環(huán)狀化合物順?lè)礃?gòu)型的確定由于成環(huán)碳原子的單鍵不能自由旋轉(zhuǎn)，因此當(dāng)環(huán)上帶有兩個(gè)或多個(gè)基團(tuán)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)或多個(gè)立體異構(gòu)體。一個(gè)異構(gòu)體的兩個(gè)取代基團(tuán)在環(huán)的同側(cè)稱為順式構(gòu)型（cis configuration）。另一個(gè)異構(gòu)體的兩個(gè)取代基在環(huán)的異側(cè)，稱為反式構(gòu)型（trans configuration）。例如：3.單環(huán)烷烴的命名只有一個(gè)環(huán)的環(huán)烷烴稱為單環(huán)烷烴（monocyclic alkane）。環(huán)上沒(méi)有取代基的環(huán)烷烴命名時(shí)只須在相應(yīng)的烷烴前加環(huán)，英文名稱只須在相應(yīng)的英文名稱前加cyclo。例如：環(huán)上有取代

21、基的單環(huán)烷烴命名分兩種情況。環(huán)上的取代基比較復(fù)雜時(shí)，應(yīng)將鏈作為母體，將環(huán)作為取代基，按鏈烷烴的命名原則和命名方法來(lái)命名。例如：而當(dāng)環(huán)上的取代基比較簡(jiǎn)單時(shí)，通常將環(huán)作為母體來(lái)命名。例如：當(dāng)環(huán)上有兩個(gè)或多個(gè)取代基時(shí)，要對(duì)母體環(huán)進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)仍遵守最低系列原則。例如：但由于環(huán)沒(méi)有端基，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)有幾種編號(hào)方式都符號(hào)最低系列原則的情況。例如：上面列出了同一個(gè)化合物的三種編號(hào)方式，它們都符合最低系列原則。也即應(yīng)用最低系列原則無(wú)法確定那一種編號(hào)優(yōu)先。在這種情況下，中文命名時(shí)，應(yīng)讓順序規(guī)則中較小的基團(tuán)位次盡可能小。所以應(yīng)?。╥）的編號(hào)，化合物的名稱是1,3二甲基5乙基環(huán)己烷。英文命名時(shí)，按英文字母順序，讓字母排在前面的基團(tuán)位次盡可能小。所以應(yīng)?。╥ii）的編號(hào)，化合物的名稱是lethyl3,5dimethylcyclohexane。當(dāng)環(huán)上帶有兩個(gè)或兩個(gè)以上取代基時(shí)，如分子有反軸對(duì)稱性，構(gòu)型用順?lè)幢硎?，分子沒(méi)有反軸對(duì)稱性，構(gòu)型用R，S表示。例如：環(huán)上帶有三個(gè)或更多基團(tuán)時(shí)，若用順、反表示構(gòu)型，要選用一個(gè)參照基團(tuán)，通常選用1位的基