Приложения

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Характеристики  химических  связей

При анализе протекания реакций с формальных позиций не понятно, почему при действии С1₂ на С₂Н₆ идет замещение атомов водорода, а не разрыв связи углерод — углерод. Энергия разрыва связи С—Н составляет 414 кДж/моль, а связи С—С - лишь 339 кДж/моль.  Однако всегда проходит реакция (а), а не (б):      

В таких случаях необходимо оценивать не только энергию разрыва соответствующих связей, а общий энергетический эффект процесса. Для реакции (а) затраты энергии следующие: гомолитический разрыв связи С1—С1 требует    243 кДж/моль, связи С—Н  - 414 кДж/моль, всего - 657 кДж/моль. При образовании связи Н—С1 выделяется 431 кДж/моль энергии, а связи С—С1 - 326 кДж/моль.  Всего при этом выделяется   757 кДж/моль. Следовательно, реакция (а) экзотермична и ее энергетический эффект равен 100 кДж/моль. Для реакции (б) затраты на разрыв связей С1—С1 и С—С равны   соответственно 243 и 339 кДж/моль, всего - 582 кДж/моль. При образовании двух связей С—С1 выделяется энергия   326 × 2 = 652 кДж/моль. Таким образом, реакция (б) тоже экзотермична, но энергетический эффект равен только  71 кДж/моль. Отсюда нетрудно сделать вывод, что пойдет реакция  (а), а не (б). 

(Мерой полярности связи является электрический момент диполя – ЭДМ - m, представляющий собой произведение длины диполя l на абсолютный эффективный заряд g:  m=g×l.  Электрический момент диполя обычно выражают в дебаях  (D): 1D=3,33×10^-30 Кл×м.)

Некоторые характеристики простейших связей

Приложение 2

НОМЕНКЛАТУРА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

В настоящее время международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) рекомендовал для использования номенклатуру, полу­чившую название номенклатура ИЮПАК. Ранее широкое распро­странение имела женевская номенклатура.

1. Ациклические (алифатические) углеводороды.

Предельные углеводороды (алканы). Первые четыре представи­теля ряда насыщенных углеводородов (алканов) имеют тривиаль­ные названия: метан, этан, пропан, бутан. Названия последующих углеводородов производят от греческих числительных с суффиксом -ан (табл. 4). Углеводороды, в которых все атомы углерода располо­жены в одну цепь, называются нормальными.

Радикалы называют, заменяя суффикс -ан в названии углеводо­рода на -ил:

метил                     CH₃—

этил                       CH₃—CH₂—                                                               ½

пропил                 CH₃—CH₂—CH₂—              (изопропил  СН₃—СН—СН₃  )

         бутил                СН₃—СН₂—СН₂—СН₂—

         пентил             СН₃—СН₂—СН₂—СН₂—СН₂—     и т. д.

         Название амил для радикала С₅Н₁₁ теперь не применяется.

Разветвленные насыщенные углеводороды называют исходя из названия самой длинной нормальной цепи и добавляя в качестве приставки названия боковых заместителей. Атомы углерода самой длинной нормальной цепи последовательно нумеруют, начиная с того конца главной цепи, к которому ближе боковое ответвление. А если в равных положениях от концов цепи находятся различные по сложности заместители, начало нумерации ведут со стороны главного (простейшего) заместителя (СН₃-). (Чем меньше атомов углерода в цепи, тем старше он считается.) И, кроме того, направление нумерации выбирают так, чтобы сумма цифр, указывающих положение заместителей (локантов), были наименьшими.

Таблица 4

Названия предельных углеводородов

Для простейших углеводородов изостроения сохраняются их не­систематические названия:

При построении названия сложных радикалов нумерацию их атомов начинают от углеродного атома со свободной валентностью:

Если в алкане несколько разных боковых цепей, то их названия перечисляют в  порядке усложнения их строения.

Наличие нескольких одинаковых радикалов обозначается при­ставками  ди-, три-, тетра-, пента- и т. д. Эти приставки не влияют на алфавитное положение заместителей:       

Если в разветвленном углеводороде имеются цепи равной длины, то в качестве главной цепи выбирают наиболее разветвленную (т.е. чтобы вне главной цепи ответвления были наиболее простыми по строению):

Двухвалентные  радикалы  называют,  добавляя  к  названию   ради­кала    суффикс -иден (кроме «метилен»):   

Двухвалентные радикалы, образованные отнятием атомов водо­рода от двух разных атомов углерода, имеют в простейших случаях названия:

Этиленовые углеводороды (алкены). Названия ненасыщенных углеводородов с одной двойной связью (алкенов) образуют, заменяя суффикс -ан в названии соответствующего алкана на -ен. В качестве главной выбирают самую длинную углеродную цепь, содержащую двойную связь, и нумеруют ее так, чтобы двойная связь получила наимень­ший порядковый номер. (Правила ИЮПАК не строго регламентируют место цифры, обозна­чающей положение двойной связи. Ее ставят вслед за суффиксом -ен, обозначающим двойную связь, или выносят вперед, ставя перед корнем слова, но после префиксов, обозначающих заместители.)

Для углеводорода СН₂=СН₂ возможно использование несистематического на­звания – этилен.

Одновалентные заместители, образованные от алкенов, имеют суф­фикс -енил. Для некоторых простейших заместителей возможно использование не­систематических названий:

СН₂=СН—         СН₂=СН— СН₂—                         СН₂=С—СН₃
винил                        аллил                          изопропенил

Ацетиленовые углеводороды (алкины). Названия ненасыщен­ных углеводородов с одной тройной связью (алкины) образуют из названия соответствующих алканов, заменяя суффикс -ан на -ин. Выбирают самую длинную цепь, содержащую тройную связь, и нумеруют ее таким образом, чтобы положению тройной связи соответствовал на­именьший номер:

Для НСºСН возможно использование несистематического названия «ацетилен».   Одновалентные заместители, образованные из алкинов, имеют суф­фикс -инил, например этинил НСºС — .

Полиненасыщенные углеводороды (полиены). Названия ненасыщенных ациклических углеводородов с двумя, тремя и более двойными свя­зями получают с помощью суффиксов, соответственно -диен, -триен и т. д. Угле­водороды с двумя, тремя и более тройными связями получают суф­фиксы соответственно -диин, -триин и т. д. Углеводороды, имею­щие как двойные, так и тройные связи, получают суффиксы -енин, -диенин и т. д.

Нумерация производится так, чтобы сумма цифр, обозначающих положение кратных связей, была наименьшей. При прочих равных условиях наименьший номер дают атомам двойной, а не тройной связи:

Названия важнейших заместителей

Возможно использование следующих несистематических названий:

СН₂=С=СН₂        СН₂=СН—СН=СН₂         СН₂=С—СН=СН₂

аллен                 дивинил                                        СН₃      изопрен

2. Карбоциклические углеводороды.

Циклоалканы. Насыщенные углеводороды с карбоциклическими кольцами (циклоалканы) называют, добавляя приставку цикло- к названию соответствующего нормального алкана:

циклопропан                    циклопентан                        1,2 диметилциклогексан

Одновалентные заместители, образованные от циклоалканов, назы­вают, заменяя суффикс -ан на -ил:  циклопропил, циклогексил.

Ненасыщенные циклические углеводороды называют, заменяя суффикс -ан в названиях соответствующих циклоалканах на -ен, -диен и т. д. Положение двойных и тройных связей обозначают по возможности наименьшими цифрами:

Ароматические углеводороды (арены). Моноциклические и по­лициклические ароматические углеводороды называют арены. Сис­тематическое название углеводорода С₆Н₆ — бензол.

Возможно использование следующих несистематических названий:

Другие ароматические углеводороды рассматривают как произ­водные бензола либо как производные вышеназванных углеводоро­дов, если вводимый заместитель не идентичен уже имеющемуся в данном соединении. Положение заместителей обозначают наимень­шими номерами или приставками орто-, мета-, пара (о-, м-, п-)

Названия некоторых радикалов ароматических углеводородов следующие:

В конденсированных полициклических углеводородах нумеруют углеродные атомы следующим образом:

Одновалентные радикалы, образованные от конденсированных полициклических углеводородов, сохраняют их нумерацию. Место  свободной валентности обозначают соответствующей цифрой, например:

                                      a-нафтил (или 1-нафтил)

3. Галогенопроизводные углеводородов.

Галогенопроизводные углеводородов называют, прибавляя в ка­честве приставки название галогена к названию соответствующего уг­леводорода. Нумеруют цепь или атомы цикла так, чтобы галоген получил наименьший номер (цифру). Если цепь ненасыщенна, то предпочте­ние в нумерации отдается центрам ненасыщенности. Сумма цифр, указывающих положение заместителей, перечисляемых в при­ставках, должна быть наименьшей; перечисление заместителей идет в алфавитном порядке:

Если в углеводороде все водородные атомы замещены на атомы одного галогена, то такие углеводороды называют пергалогенуглеводородами:

СF₃—СF₂—СF₂—СF₂—СF₃,           но              СF₃—СFС1—СF₃.

перфторпентан                                                   2-хлоргептафторпропан

Для  простейших  галогенопроизводных допускаются названия по их радикалам: метилхлорид СН₃С1, трет-бутилхлорид (СН₃)₃СС1, бензилхлорид С₆С₅СН₂С1 и т.д. Для галогенопроизводных метана разре­шено использовать такие  названия,  как метиленхлорид СН₂С1₂,  хлороформ СНС1₃,  бромоформ

 СНВr₃,  йодоформ СНI₃.

4. Спирты, фенолы и их производные.

Спирты называют по самой длинной углеродной цепи, содержа­щей гидроксил, добавляя к названию углеводорода суффикс -ол.  Нумеруют цепь таким образом,  чтобы гидроксильная группа получила воз­можно меньший номер.  Наличие в соединении двух и более гидроксильных  групп обозначают со-

 ответственно суффиксами  -диол, -триол и т. д.

Простейшие спирты можно называть по соответствующему радикалу: метиловый спирт СН₃ОН, изопропиловый спирт (СН₃)₂СНОН (но не изопропанол), трет-бутиловый спирт (СН₃)₃СОН.

За некоторыми спиртами сохраняются тривиальные названия:

Аллиловый спирт                    СН₂=СН—СН₂ОН

Бензиловый спирт                   С₆Н₅—СН₂ОН         

Фенилэтиловый спирт            С₆Н₅—СН₂—СН₂ОН

Этиленгликоль                        НОСН₂—СН₂ОН    

Пропиленгликоль                    СН₃—СН(ОН)—СН₂ОН

Пинакон (пинакол)                 

 Глицерин (глицерол)               СН₂(ОН)—СН(ОН)—СН₂(ОН)

Простые фенолы сохраняют тривиальные названия: 

ОН-группе спиртов и фенолов в сложных системах со­ответствует приставка гидрокси- к названию основы соответ­ствующего соединения.

Простые эфиры называют, прибавляя к названию углеводорода приставку алкокси-(RО) или арилокси-(АrО). За основу соединения принимают старший компонент: СН₃—О—СН₂—СН₃ – метоксиэтан.

Некоторые алкокси- и арилоксигруппы имеют сокращенные на­звания: метокси- СН₃О—, этокси- С₂Н₅О—, пропокси- СН₃—СН₂—СН₃—О—, изопропокси- (СН₃)₂СН—О—, бутокси- СН₃—СН₂—СН₂—СН₂—О—, изобутокси- (СН₃)₂СН—СН₂—О—, фенокси- С₆Н₅О—.

Названия двухвалентных радикалов образуют подобным же об­разом из названий двухвалентных радикалов: метилендиокси - —О—СН₂—О—.

Примеры названий простых эфиров:

В ароматическом ряду сохраняются многие тривиальные назва­ния: анизол С₆Н₅ОСН₃,  фенетол С₆Н₅ОС₂Н₅ и т. д.

Циклические простые эфиры — органические окиси — называ­ют, прибавляя к названию соответствующего углеводорода приставку эпокси-, с указа­нием двух номеров соответствующих углеродных атомов цикла:  

Если в соединении есть другая группа, имеющая преимущество в перечислении как  главная группа (табл. 6), то гидроксильную группу обозначают при­ставкой гидрокси-:

3-метил-4-гидроксибутановая кислота  или  4-гидрокси-3-метилбутановая кислота

5. Альдегиды и кетоны.

Алифатические альдегиды называют по самой длинной углерод­ной цепи, прибавляя к названию соответствующего алифатического углеводорода окончание -аль. Наличие в соединении двух альдегидных групп обо­значается окончанием -диаль. Нумерацию цепи начинают от угле­родного атома, принадлежащего альдегидной группе. В названии номер при альдегидной группе, как правило, не ставят:

Если в соединении имеется другая группа, имеющая преимуще­ство в перечислении как главная  (табл. 6), то альдегидную группу в алициклических соединениях называют приставкой формил-:

                            4-формилциклогексановая кислота

Циклические соединения с альдегидной группой в боковой цепи рассматривают как замещенные алифатические альдегиды. Назва­ние производят от названия алифатического альдегида и радикала в качестве приставки (допускается тривиальное название альдегида):

Для альдегидов допускаются тривиальные названия, если   соответствующая кислота имеет тривиальное название:

Формальдегид                              СН₂О

Ацетальдегид                                СН₃—СНО

Пропиональдегид                         СН₃—СН₂—СНО

Бутиральдегид                              СН₃—СН₂—СН₂—СНО

Изобутиральдегид                       (СН₃)₂СН—СНО

Валеральдегид                              СН₃—(СН₂)₃—СНО

Изовалеральдегид                        (СН₃)₂СН—СН₂—СНО

Акролеин (акрилальдегид)          СН₂=СН—СНО

Кротональдегид                            СН₃—СН=СН—СНО

Бензальдегид                                 С₆Н₅—СНО

Имеются исключения, например глиоксаль  О=СН—СН=О. 

Названия алифатических и алициклических кетонов образуют, прибавляя суффикс -он или -дион (для дикетонов) к названию родоначального углеводорода:

СН₃—СО—CН₂—СН₃                      СН₂=СН— СН₂—СО—СН₃

бутанон-2 (или 2-бутанон)                   пентен-4-он-2

СН₃—СО—СН₂—СО—СН₃  2,4-пентандион (или пентандион-2,4)

Допускаются названия кетонов по радикально-функциональной (радикальной) номенклатуре. При этом называют радикалы при кетогруппе в порядке возрастания сложности и в конце названия ставят слово -кетон:

СН₃—СО—СН₂—СН₃               СН₃—СН₂—СО—СН₂—СН₃     

             метилэтилкетон                                     диэтилкетон

 фенил-n-толилкетон

Карбоциклическе кетоны с кетонной группой в боковой цепи                                            называют по радикалам. Кроме того, допускаются названия по алифатическому  кетону или по циклической структуре. В последнем случае боковая цепь называется как остаток кислоты.

Название имеет суффикс - офенон, -онафтон (допустимо только для бензола и нафталина):

1-фенилбутанон-2                           бутирофенон (или 1-фенилбутанон-1)

Кетоны С₆Н₅ — СО — С₆Н₅ и С₆Н₅ — СО — СН₃ называют бензофенон и ацетофенон. Если в соединении имеется другая группа, имеющая преимущество в перечислении как главная (табл. 6), то для обо­значения группы  >С=О используется приставка оксо-:  

     2-метил-5-оксогексановая кислота    4-оксоциклогексанкарбоновая  кислота  

Для некоторых кетонов допускаются тривиальные названия:

ацетон                    СН₃— СО— СН₃

окись мезитила    (СН₃)₂С=СН—СО—СН₃

диацетил               СН₃—СО—СО—СН₃

бензил (или дибензоил)      С₆Н₅—СО—СО—С₆Н₅

Сохраняются тривиальные названия заместителей:

ацетонил СН₃— СО— СН₂— ,  фенацил С₆Н₅— СО— СН₂— .

Дикетоны ароматического ряда с кетонными группами в ядре называют сокращенным названием ароматического углеводорода, добавляя суффикс -хинон. Положения кетонных групп указывают номерами или соответствующими терминами (о-, м-, n-):                               

   

                                                 

6. Ацетали.

                                     

Соединения, содержащие группу  ,    называют    как диалкоксисоединения или описательным способом с указанием назва­ний углеводородных радикалов (если необходимо, то с приставкой ди-) перед словом ацеталь; затем называют альдегид или кетон:

7. Карбоновые кислоты и их производные.

Алифатические кислоты называют, прибавляя к названию соответствующего углеводорода суффикс -овая (для дикарбоновых -диовая) кислота. Нумерацию углеродных атомов алифатических кислот всегда производят так, что наименьший номер дается углероду карбоксильной группе:

Для простых структур рекомендуется применять тривиальные названия (см. табл. 5).

Карбоксильная группа может быть обозначена приставкой карбокси-, если она присоединена к группе, названной как замести­тель, или если присутствует в соединении другая группа, имеющая преимущество в перечислении как главная  (табл. 6):

Группа —СООН может рассматриваться как заместитель при ос­новной цепи. Тогда она имеет название карбоновая кислота:

Циклические кислоты с карбоксильной группой в боковой цепи называют как замещенные алифатические кислоты:    4-фенилбутановая кислота                                                                

 (или 4-фенилмасляная кислота).

Таблица 5

Названия некоторых кислот и их радикалов

(^*Обычно применяется тривиальное название, но в этом случае упот­ребляется и систематическое.)

Галогенангидриды кислот называют, прибавляя в качестве при­ставки к названию радикала кислоты название галогена: ацетил-хлорид СН₃СОС1, бутирилфторид СН₃СН₂СН₂СОF, 

бензоилхлорид

Cложные эфиры называют, прибавляя в качестве приставки название спиртового фрагмента к названию кислоты, в котором суффикс -овая заменяется на -ат или -оат. Для простейших кислот можно использовать тривиальные названия (см. табл. 5):

НСООСН₃        СН₃СН₂СН₂СООС₂Н₅       С₆Н₅СООСН₂С₆Н₅

метилформиат            этилбутират                    бензилбензоат

                                          СН₃(СН₂)₅СООС₄Н₉      

                                                бутилгептаноат

Соли кислот называют, прибавляя к видоизмененному названию радикала кислоты (в названии радикала суффикс –ил заменяют на –ат) название катиона:

СН₃—СН₂—СООNа                 С₆Н₅— СООNH₄
пропионат натрия                              бензоат аммония

Нитрилы кислот имеют суффикс –нитрил или –карбонитрил:

Если группа СN называется в виде префикса, она обозначается приставкой циано-.

8. Азотсодержащие соединения.

Названия нитросоединений образуют с помощью приставки нитро- перед названием углеводорода:

 2-нитро-3-метилбутан        м-нитробензойная кислота      

Для первичных, вторичных и третичных аминов несложного строения сохранено построение названия по старой рациональной номенклатуре: добавляют суффикс -амин к названию радикала (а не углеводорода); в случае симметричных вторичных или третичных аминов к названию радикала прибавляют еще приставку ди- или три-: этиламин С₂Н₅NН₂, диметиламин (СН₃)₂NН.

В случае более сложных структур название образуют с помощью приставки амино- перед названием углеводорода:

2-амино-3, 3-диметилбутан  или 3,3-диметилбутанамин-2.

Названия амидов кислот производят от названий соответствую­щих кислот, меняя окончание -овая кислота на -амид или оконча­ние -карбоновая кислота на -карбоксамид:

Заместители, связанные с азотом, ука­зывают буквой N и называют приставками перед названием незаме­щенного амида:

Карбоциклические амины называют следующим образом:

Некоторые амины сохраняют тривиальные названия:

Заместители, содержащие амино-группы называют, например, так:

С₆Н₅NН— ,     СН₃С₆Н₄NH— ,     СН₃СН₂NН—.

           анилино-        толуидино-           этиламино-

Несимметричные вторичные и третичные амины называют как N-заме- щенные первичные амины. В качестве родоначального пер­вичного амина выбирают наиболее сложный радикал:

 СН₃—СН₂—СН₂N(СН₃)₂                     N,N-диметилпропиламин

Для сложных соединений, имеющих более старшую группу (а так­же для азотистых гетероциклов), используют приставку амино-.

Соединения, содержащие четырехковалентный азот R₄N⁺Х^- (заместители могут быть различными), называют как замещенную соль или замещенный гидроксид аммония; названия заместителей ставят перед словом «аммоний»: йодистый тетраметиламмоний (или тетраметиламмонийиодид) [N(СН₃)₄]⁺I ^- , гидроокись триметилбензиламмония [С₆Н₅СН₂N(СН₃)₃]⁺ОН^-.

Нитрилы обычно называют по тем кислотам, которые из них об­разуются при гидролизе, прибавляя суффикс - нитрил к названию радикала кислоты. Другой способ — добавление суффикса -цианид к названию радикала, с которым связана СN-группа. Если соедине­ние содержит другую группу, имеющую приоритет в перечислении перед СN-группой, то группу СN называют приставкой -циан или –циано: ацетонитрил СН₃CN, бензонитрил С₆Н₅СN, бензилцианид (или фенилацетонитрил) С₆Н₅СН₂СN, цианоуксусная кислота 

NCCH₂COOH.

9. Полифункциональные соединения.

Гидроксикислоты называют, прибавляя приставку  гидрокси- к систематическому названию кислоты:

При нумерации в алифатических гидроксикислотах номер 1 дают кар­боксильной группе:           СН₃—СНОН—СН₂—СООН

                           3-гидроксибутановая кислота (3-гидроксимасляная кислота)

Названия некоторых гидроксикислот (систематическое — тривиальное):

гидроксиэтановая — гликолевая

2-гидроксипропановая — молочная

2,3-дигидроксипропановая — глицериновая

гидроксибутандиовая — яблочная       СООН—СН(ОН)—СН₂—СООН

2,3-дигидроксибутандиовая (2,3-диоксиянтарная) — винная                                                   

о-гидроксибензойная — салициловая

Альдегидо- и кетокислоты называют, прибавляя приставку гидроксо- к систематическому названию кислоты (приставка кето- не реко­мендована).

Возможно использование  тривиальных названий:

ОНС—СООН           СН₃—СО—СООН      СН₃СОСН₂СООН

глиоксиловая            пировиноградная           ацетоуксусная

кислота                      кислота                                 кислота

Аминокислоты называют, прибавляя к систематическому назва­нию кислот приставку амино-. Для большинства природных амино­кислот разрешено пользоваться тривиальными названиями: напри­мер, не аминоуксусная кислота, а глицин  Н₂N—CH₂—COOH.

Полифункциональные соединения называют по главной функ­ции. (В табл. 6 функциональные группы перечислены по убыванию старшинства.)

Главная (старшая) группа определяет начало нумерации. Она в на­звании многофункционального соединения обозначается суффиксом, а все подчиненные (младшие) группы — префиксами, в алфавитном порядке (кроме кратных связей, всегда обозначаемых суффиксами):

Таблица 6

Таблица старшинства основных функций,

обозначаемых суффиксами (по убывающему старшинству)