高中学生化学竞赛结构命名

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1、2008年奥林匹克化学竞赛辅导讲座-有机化学部分有机化合物的结构和命名杨锦飞南京师范大学化学与环境科学学院 n 重 点 ： 结 构 与 性 质 ， 有 机 合 成n 难 点 ： 立 体 化 学 ， 反 应 机 理n 连 接 ： 中 学 大 学n 迁 移 ： 通 过 机 理 迁 移 一 、 有 机 化 合 物 的 电 子 效 应电 子 效 应 包 含 诱 导 效 应 与 共 轭 效 应 。通 过 影 响 有 机 化 合 物 分 子 中 电 子 云 的 分布 而 起 作 用 的 。 存 在 于 不 同 的 原 子 形 成 的 极 性 共 价 键 中 如 ： Xd- Ad+ 在 多 原 子 分 子

2、中 ， 这 种 极 性 还 可 以 沿 着 分 子 链 进 行 传 递 Xd- Ad+ Bdd+ Cddd+ Yd+ Ad- Bdd- Cddd- 由 于 原 子 或 原 子 团 电 负 性 的 影 响 ， 引 起 分 子 中 电 子 云 沿键 传 递 的 效 应 称 为 诱 导 效 应 。 这 种 效 应 经 过 三 个 原 子 后 其 影 响 就 很 小 诱 导 效 应 的 方 向 ， 是 以 氢 原 子 作 为 标 准 。 用 I表 示 Yd+ d-CR3 HCR3 Xd- d+CR3 +I效 应 比 较 标 准 I 效 应 常 见 的 具 有 +I 效 应 的 基 团 有 ： O (C

3、H3)3C (CH3)2CH CH3CH2 CH3 D常 见 的 具 有 I效 应 的 基 团 有 ： CN， NO2 F Cl Br I RO C6H5 CH2=CH 共 轭 效 应 传 统 上 认 为 是 存 在 于 共 轭 体系 中 一 种 极 性 与 极 化 作 用 的 相 互 影 响 。 本 质 上 共 轭 效 应 是 轨 道 离 域 或 电 子 离域 所 产 生 的 一 种 效 应 。 共 轭 效 应 一 定 存 在 于 共 轭 体 系 中 ， 共 轭 体 系 有 以下 几 类 ：（ 1） CH2=CH CH=CH2 CH2=CH CN（ 2） p CH2=CH CH2+ CH2=

4、CH CH2 CH2=CH CH2（ 3） H3C CH=CH2（ 4） p (CH 3)3C+ (CH3)3C 共 轭 效 应 是 通 过 电 子 （ 或 p 电 子 转 移 )沿 共 轭 链 传 递 ， 只 要 共 轭 体 系 没 有 中 断 ，如 共 轭 体 系 只 要 共 平 面 ， 其 共 轭 效应 则 一 直 可 以 沿 共 轭 链 传 递 至 很 远 的 距离 。 如 ： CH2 CH CH CH CH CH CH CH CH O CH2 CH CH CH CH CH CH CH CH OCH2 在 共 轭 体 系 中 ， 凡 是 能 够 给 出 电 子 （ 推 电 子 ） 的

5、原子 或 基 团 ， 具 有 正 共 轭 效 应 ， 用 +C表 示 ； 凡 是 具 有 吸引 电 子 效 应 的 原 子 或 基 团 ， 称 其 具 有 负 共 轭 效 应 ， 用 C表 示 。 +C效 应 多 出 现 在 p 共 轭 体 系 中 ， C效 应 在 共 轭 体 系 中 比 较 常 见 。 如 在 苯 酚 、 苯 胺 分 子 中 ， OH、 NH2具 有 强 +C效 应 ，在 , 不 饱 和 羧 酸 及 不 饱 和 腈 中 。 COOH与CN都 具 有 强 的 C效 应 。 具 有 +C效 应 的 基 团 ： O NR2 NHR NH2 OR OH NHCOR OCOR CH3

6、 F Cl Br 具 有 C效 应 的 基 团 ： CN NO2 SO3H COOH CHO COR COOR CONH2 C。浓 H2SO4NO2 + HNO3发 烟 100 NO2 NO2 H2O+ CH3 + 30H2SO4浓 。 CHNO32 2 CH3 NO2 H3C NO2+ NO2+ HNO3 H2SO4浓 。 C50 60 硝 基 苯 ， 有 毒 ，苦 杏 仁 气 味 ， 液 体 ！硝 化 反 应 1 邻 、 对 位 定 位 基 对 苯 环 反 应 性 的 影 响（ 1） 甲 苯 HHH C - - -图4-1 甲基对苯环上电子云密度的影响 1 11111 CH30.9991.

7、0111.017图4-2 甲苯分子中苯环上电荷密度分布 HO. - - -图4-3 羟基对苯环上电子云密度的影响（ 2） 苯 酚 2 间 位 定 位 基 对 苯 环 反 应 性 的 影 响O ON - -图4-4 硝基对苯环上电子云密度的影响O ON0.700.790.950.61 1、 按 官 能 团 的 优 先 次 序 来 确 定 分 子 所 属 的 主 官 能 团 类 COOH、 SO3H、 COOR、 COX、 CONH2、 CN、 CHO、 COR、 OH、 SH、 NH2、 OR、 CC、 C=C、 R 、2、 选 取 含 有 主 官 能 团 在 内 的 碳 链 最 长 的 取 代

8、 基 最 多 的 侧链 位 次 最 小 的 主 链 作 为 母 体3、 将 母 体 化 合 物 进 行 编 号 ， 使 主 官 能 团 位 次 尽 量 小4、 确 定 取 代 基 位 次 及 名 称 ， 按 次 序 规 则 *给 取 代 基 列 出次 序 ， 较 优 基 团 后 列 出5、 按 系 统 命 名 的 基 本 格 式 写 出 化 合 物 名 称 *次 序 规 则 ：a. 原 子 按 原 子 序 数 的 大 小 排 列 ， 同 位 数 按 原 子 量 大 小次 序 排 列 I,Br,Cl,S,P,O,N,C,D,H b. 对 原 子 团 来 说 ， 首 先 比 较 第 一 个 原 子

9、 的 原 子 序 数 ，如 相 同 时 则 再 比 较 第 二 、 第 三 ， 以 此 类 推 。 C C C CH HHHH HHHHHC CCC ClHO C H CHO CH=CH2 C C HHH (C)(C)(D) (C)O 看作看作c. 如 果 基 团 含 有 双 键 或 三 键 时 ， 则 当 作 两 个 或 三 个单 键 看 待 ， 认 为 连 有 两 个 或 三 个 相 同 原 子 。 有 机 化 合 物 系 统 命 名 的 基 本 格 式构 型 + 取 代 基 + 母 体 R, S; D, L;Z, E; 顺 反 取 代 基 位 置 号 + 个 数 + 名 称（ 有 多 个

10、 取 代 基 时 ， 中 文 按 顺序 规 则 确 定 次 序 ， 小 的 在 前 ；英 文 按 英 文 字 母 顺 序 排 列 ） 官 能 团 位 置号 + 名 称（ 没 有 官 能团 时 不 涉 及位 置 号 ） CH3 CH2 C CH CH3 H CH3CH2 CH3(3R, 4S) -3, 4- 二 甲 基 己 烷 构 型 取 代 基位 置 号 取 代 基 个 数 取 代 基 名 称 母 体名 称 两 根 8碳 的 最 长 链 ， 比 较 侧 链 数 来 确 定 主 链 。 多 的 优 先 。 主 链有 两 种 编 号 方 向 ， 根 据 最 低 系 列 原 则 ， 选 第 二 行

11、编 号 。 该 化 合物 的 中 文 名 称 是 2， 3， 5三 甲 基 4丙 基 辛 烷 。 中 文 按 顺 序 规则 确 定 取 代 基 次 序 。CH3CH2CH2CH CHCH3 CH2CH3CH2 CH3CH CHCH3CH38 7 6 5 4 3 2 1 2, 3, 4, 5*1 2 3 4 5 6 7 8 4, 5, 6, 7678 CH3CH 3 CH2CH3 123 4 56 CH3CH 3 CH2CH3 1 23 456 CH3CH 3 CH2CH312 345 6(i) (ii) (iii) 应 用 最 低 系 列 原 则 无 法 确 定 哪 一 种 编 号 优 先 。

12、 在 这 种 情 况下 ， 应 让 顺 序 规 则 中 较 小 的 基 团 位 次 尽 可 能 小 。 化 合 物 的名 称 是 1,3二 甲 基 5乙 基 环 己 烷 。 当 环 上 带 有 两 个 或 两 个 以 上 取 代 基 时 ， 如 分 子 有 反 轴 对 称 性 ， 构 型 用 顺 反 表示 ， 分 子 没 有 反 轴 对 称 性 ， 构 型 用 R， S表 示 。 例 如 ：CH 3HH3CH CH3HHH 3C HCH 3 H3CH 顺 -1,2-二 甲 基 环 丙 烷cis-1,2-dimethylcyclopropane (1S,2S)-1,2-二 甲 基 环 丙 烷(1

13、S,2S)-1,2-dimethylcyclopropane (1R,2R)-1,2-二 甲 基 环 丙 烷(1R,2R)-1,2-dimethylcyclopropaneCl BrEtMe1 2 3456 ClBrEtMe 1234 5 6(1S,3S)-1-甲 基 -1-乙 基 -3-氯 -3-溴 环 己 烷 (1S,3S)-1-bromo-1-chloro-3-ethyl-3-methylcyclohexane CH2CH CH3CH3 1236543(2甲 基 丙 基 )环 己 烯 或 3异 丁 基 环 己 烯 CH3 CH2CH3CH3CH2CH2CH3 CH2CH2CH312 34

14、5 6H3C中 文 名 称 4-甲 基 -2-乙 基 -1-丙 基 苯英 文 名 称 2-ethyl-4-methyl-1-propylbenzene 中 文 名 称 1-甲 基 -3,5-二 乙 基 苯 英 文 名 称 1,3-diethyl-5-methylbenzene 当 官 能 团 是 卤 素 、 硝 基 、 亚 硝 基 、 醚 键 时 ， 将 官 能 团 作 为 取 代 基 ， 仍以 烷 烃 为 母 体 ， 按 烷 烃 的 命 名 原 则 来 命 名 。 Br CH2CH2CCH2CH3H3C H Br H H3C HCH3CH2C CH2 CCH2CH3 (S)-3-甲 基 -1

15、-溴 戊 烷 (S)-1-bromo-3-methylpentane (3S,5R)-3-甲 基 -5-溴 庚 烷(3R,5S)-3-bromo-5-methylheptaneCH3 NO2 (1S,3R)-1-甲 基 -3-硝 基 环 己 烷(1S,3R)-1-methyl-3-nitrocyclohexane 反 -1-氯 甲 基 -4-亚 硝 基 环 己 烷trans-1-chloromethyl-4-nitrosocyclohexaneON CH2Cl 当 一 个 环 与 一 个 带 末 端 官 能 团 的 链 相 连 ， 而 此 链 中 又无 杂 原 子 和 重 键 时 ， 在 系

16、统 命 名 中 可 用 连 接 命 名 法 ，即 将 两 者 的 名 称 连 接 起 来 为 此 化 合 物 的 名 称 。 CH2OH COOH环 己 甲 醇 cyclohexanemethanol 环 己 烷 羧 酸cyclohexanecarboxylic acid 一 个 环 与 一 个 带 末 端 官 能 团 的 链 相 连 分 子 中 含 有 两 个 或 多 个 相 同 官 能 团 时 ， 命 名 应 选 官 能团 最 多 的 长 链 为 主 链 ， 然 后 根 据 主 链 的 碳 原 子 数 称 为某 n醇 （ 或 某 n醛 、 某 n酮 、 某 n酸 等 ） ， n是 主 链

17、上 官能 团 的 数 目 ， 用 中 文 数 字 表 达 。 编 号 时 要 使 主 链 上 所有 官 能 团 的 位 置 号 尽 可 能 小 。 最 后 按 名 称 格 式 写 出 全名 。 含 有 两 个 或 多 个 相 同 官 能 团 CH3CHCH2CHCHCH2CH3OH OHCH2CH2CH2CH31 2 3 4 5 6 7 5 6 7 84丁 基 2,5庚 二 醇 HOCH2CH2CHCH2CH2CH2CH2OHCH 2OH 1 2 3 4 5 6 7 12 3 4 5 63羟 甲 基 1,7庚 二 醇 OHC CHO OO丁 二 醛 butanedial 3-甲 基 -2,4,

18、6-庚 三 酮3-methyl-2,4,6-heptanetrione O HOOC COOH Cl ClO O戊 二 酸pentanedioic acid 乙 二 酰 二 氯ethanedioyl dichloride H2N NH2O O C2H5O OC2H5O O NC CN丁 二 酰 胺butanediamide 丙 二 酸 二 乙 酯diethyl propanedioate 己 二 腈hexanedinitrile 当 分 子 中 含 有 多 种 官 能 团 时 ， 首 先 要 确 定 一 个 主官 能 团 ， 确 定 主 官 能 团 的 方 法 是 查 看 前 表 ， 表 中

19、排 在前 面 的 官 能 团 总 是 主 官 能 团 。 然 后 ， 选 含 有 主 官 能 团及 尽 可 能 含 较 多 官 能 团 的 最 长 碳 链 为 主 链 。 主 链 编 号的 原 则 是 要 让 主 官 能 团 的 位 次 尽 可 能 小 。 命 名 时 ， 根据 主 官 能 团 确 定 母 体 的 名 称 ， 其 它 官 能 团 作 为 取 代 基用 词 头 表 示 ， 分 子 中 如 涉 及 立 体 结 构 要 在 名 称 最 前 面表 明 其 构 型 。 然 后 根 据 名 称 的 基 本 格 式 写 出 名 称 。含 有 多 种 官 能 团 CH2CH2CH2OCH3C

20、OHCH3CH2CH31 2 4 5 6 3(S)3甲 基 6甲 氧 基 3己 醇 CH2CH2OHC HOOCCH2 HCHO1 2 3 4 5 4(S)3甲 酰 基 5羟 基 戊 酸 CH3CH2CCH2CHOO5 4 3 2 13氧 代 戊 醛 HO OCH3OH3213甲 氧 基 1,2丙 二 醇 C C CHOOHC O O O CHO3-烯 丙 基 -2,4-戊 二 酮3-allyl-2,4-pentanedione丁 炔 二 醛butynedial 2-氧 代 环 己 烷 甲 醛2-oxocyclohexanecarboxaldehyde CHO HO COOHCl COOHBr

21、3-(3,3-二 甲 基 环 己 基 )丙 醛 3-(3,3-dimethylcyclohexyl)propanal 5-羟 基 -3-氯 戊 酸3-chloro-5-hydroxypentanoic acid 4-乙 基 -6-溴 -4-己 烯 酸6-bromo-4-ethyl-4-hexenoic acid COClHOOC COOHNHCOCH34-(氯 甲 酰 )苯 甲 酸4-chlorocarbonylbenzoic acid 4-乙 酰 胺 基 -1-萘 羧 酸4-(acetamino)-1-naphthalene carboxylic acidNMe 2O COOHCNN,N,3

22、-三 甲 基 戊 酰 胺N,N,3-trimethylpentamide 2-氰 基 丁 酸2-cyanobutanoic acid COH CH3CH3 COCl2 甲 基 2-对 羟 基 苯 基 丙 酰 氯 CH3CH C C CCH3C(CH3)3 OHSO3H NO2CHCH 2C CHOHCH CHCH2CHOCH 3OH Br OH OMeCH3COCH2CH CHCHCHOCH 3CH3 NO 2 C NHCH3 O (1)、(3)、 (2)、(4)、 (5)、(7)、 (6)、(8)、 (9)、 (10)、3-(2-氯乙 基)-1，4-二溴-2-戊 烯(11)、乙 酰乙 酸乙

23、酯 (12)、3-(1-甲 基-8-氨基-2-萘基)丁酸甲 酯 （ 1） 1， 6-二 甲 基 环 己 烯 （ 2） 1-甲 基 -3-环 丁 基 环 戊 烷（ 3） 3-叔 丁 基 -2-己 烯 -4-炔 （ 4） 3-硝 基 -4-羟 基 苯 磺 酸（ 5） 1-苯 基 -3-丁 炔 -1-醇 （ 6） 4-甲 氧 基 -3-溴 -2-环 己 烯 -1-醇（ 7） 4-苯 基 -3-羟 基 戊 醛 （ 8） 2-甲 基 -6-羰 基 -3-庚 烯 醛（ 9） N， 4-二 甲 基 -2-硝 基 苯 甲 酰 胺（ 10） （ 11）（ 12） Br BrCl OO O OOCH3NH2 构

24、象 异 构同 分 异 构 构 型 异 构 顺 反 异 构对 映 异 构立 体 异 构 构 造 异 构 碳 架 异 构官 能 团 异 构位 置 异 构互 变 异 构 烯 烃 分 子 中 C C eb; ,d ; Za b e,( ) b CH3H3C H HH ed daC C CC C C Ceba H H3C CH 3C 3.2 对 映 异 构n 构 造 相 同 ， 构 型 不 同 并 且 互 呈 镜 象 对 映 关 系 的立 体 异 构 现 象 称 为 对 映 异 构 。 n 对 映 异 构 体 最 显 著 的 特 点 是 对 平 面 偏 振 光 的 旋光 性 不 同 ， 因 此 也 常

25、把 对 映 异 构 称 为 旋 光 异 构或 光 学 异 构 。 n 平 面 偏 振 光 n 光 是 一 种 电 磁 波 ， 光 波 的 振 动 方 向 与 其 前 进 方 向垂 直 。n 普 通 光 在 所 有 垂 直 于 其 前 进 方 向 的 平 面 上 振 动 。3.2.1 平 面 偏 振 光 平 面 偏 振 光 只 在 一 个 平 面 上 振 动光 波 振 动 方 向 与 前 进 方 向 示 意 图 偏 振 光光 源 观 察Nicol棱镜检 偏 镜Nicol棱镜起 偏 镜 I=I Cos 20I0 I 3.2.2 旋 光 物 质n 物 质 将 振 动 平 面 旋 转 了 一 定 角

26、度 ， 我 们 把 具有 此 种 性 质 的 物 质 称 为 旋 光 性 物 质 或 光 学 活性 物 质 。 Nicol棱镜检 偏 镜Nicol棱镜起 偏 镜光 源 盛 液 管 观 察偏 振 光 旋 转 后 的偏 振 光I0 I 通 常 把 与 四 个 互 不 相 同 的 原 子 或 基 团 相 连 接 的 碳原 子 叫 不 对 称 碳 原 子 。 COOH CH OH CH3 * COOH C OH CH2 * H COOH COOH C OH* H CH2 COOH C OH* H 3.2.3 手 性 与 对 称 因 素n 物 质 与 其 镜 象 的 关 系 ， 与 人 的 左 手 、

27、右 手 一样 ， 非 常 相 似 ， 但 不 能 叠 合 ， 因 此 我 们 把 物 质的 这 种 特 性 称 为 手 性 。 n 手 性 是 物 质 具 有 对 映 异 构 现 象 和 旋 光 性 的 必 要条 件 ， 也 即 是 本 质 原 因 。 物 质 的 分 子 具 有 手 性 ，就 必 定 有 对 映 异 构 现 象 ， 就 具 有 旋 光 性 ； 反 之 ，物 质 分 子 如 果 不 具 有 手 性 ， 就 能 与 其 镜 象 叠 合 ，就 不 具 有 对 映 异 构 现 象 ， 也 不 表 现 出 旋 光 性 。 n 手 性 与 分 子 的 对 称 性 密 切 相 关 ， 一

28、个 分 子 具 有手 性 ， 实 际 上 是 缺 少 某 些 对 称 因 素 所 致 。 （ 1） 对 称 面 n 假 如 有 一 个 平 面 能 把 分 子 分 割 成 两 部 分 ， 而 一部 分 正 好 是 另 一 部 分 的 镜 象 ， 这 个 平 面 就 是 该 分子 的 对 称 面 。 OH H H HS NH H H Cl ClH H （ 2） 对 称 中 心 n 若 分 子 中 有 一 点 C， 通 过 该 点 画 任 何 直 线 ， 假 定 在离 C点 等 距 离 的 直 线 两 端 有 相 同 的 原 子 或 基 团 ， 则 C点 就 称 为 该 分 子 的 对 中 心 。

29、 如 1， 3-二 氯 环 丁 烷 分子 就 具 有 对 称 中 心 。 .H HH H H Cl Cl HC具 有 对 称 面 的 分 子 ， 不 具 有 手 性 ;具 有 对 称 中 心 的 分 子和 它 的 镜 像 能 够 叠 合 ， 不 具 有 手 性 。 3.2.4 含 一 个 手 性 碳 原 子 化 合 物 的 对 映 异 构对 映 体 n 两 种 异 构 体 互 为 镜 象 的 对 映 关 系 ， 称 为 对 映 体 HCH 3OHHOOC H COOHHOH3C（ ） -乳 酸 对 映 异 构 体 构 型 的 表 示 方 法n 乳 酸 分 子 的 两 种 构 型 可 用 透 视

30、 式 表 示 C H3 OH HC COOH C H3 H C COOH OH OH H COOH OH H COOHH 3C CH3 COOH HO H CH3 COOH OHH CH3 首 先 按 次 序 规 则 排 列 出 与 手 性 碳 原 子 相 连 的 四 个 原子 或 原 子 团 的 顺 序 ， 如 ： a b c d， 观 察 者 从 排 在最 后 的 原 子 或 原 子 团 d的 对 面 看 ， 如 果 a b c按 顺 时针 方 向 排 列 ， 其 构 型 用 R表 示 。 如 果 a b c按 反 时 针方 向 排 列 ， 则 构 型 用 S表 示 。 OH H COOH

31、 CH3 OHH COOH CH3 R- S- 构 型 的 R.S 命 名 Br Cl CH2OH CH3 CH3 Cl Br CH2OH R- S- 对 平 面 式 直 接 观 测 ， 若 次 序 排 在 最 后 的 原 子 或 基团 在 竖 线 上 ， 另 外 三 个 基 团 由 大 到 小 按 顺 时 针 排 列 ，为 R构 型 ， 按 逆 时 针 排 列 则 为 S构 型 。 如 ： HO H CHO CH OH2 OH H OHC CH OH2 R- S- 如 果 次 序 排 在 最 后 的 原 子 或 原 子 团 ， 在 横 线上 ， 另 外 三 个 基 团 由 大 到 小 为 顺

32、 时 针 排 列 ， 为S构 型 ， 按 反 时 针 排 列 ， 则 为 R构 型 。 如 ： H Br I Cl H Br I Cl R- S- n （ 1） 手 性 是 判 断 化 合 物 分 子 是 否 具 有 对 映 异 构(或 光 学 异 构 )必 要 和 充 分 的 条 件 ,分 子 具 有 手 性 ,就 一 定 有 对 映 异 构 ,而 且 一 定 具 有 旋 光 性 。n （ 2） 判 断 化 合 物 分 子 是 否 具 有 手 性 ,只 需 要 判 断分 子 是 否 具 有 对 称 面 和 对 称 中 心 ,凡 是 化 合 物 分子 既 不 具 有 对 称 面 ,又 不 具 有 对 称 中 心 ,一 般 就 是手 性 分 子 。n （ 3） 含 有 一 个 手 性 碳 原 子 的 分 子 必 定 是 手 性 分子 ,含 有 多 个 手 性 碳 原 子 的 化 合 物 分 子 不 一 定 是手 性 分 子 ,这 种 化 合 物 可 能 有 手 性 ,也 可 能 不 具 有手 性 (如 内 消 旋 体 )。