  Alkeny i Alkiny

Przed zapoznaniem się z regułami nazewnictwa alkenów warto wprowadzić pojęcie tzw. wodorku macierzystego. Z pojęciem tym będziemy się spotykać wielokrotnie przy tworzeniu nazw innych związków.

1. Wodorkiem macierzystym nazywamy węglowodór nasycony utworzony ze związku w ten sposób, że wszystkie wiązania wielokrotne w związku zostały zamienione na wiązania pojedyncze, heteroatomy (atomy inne niż węgiel) zastąpione atomami wodoru, wolne wartościowości wysycone atomami wodoru.

2. Obecność jednego lub większej liczny wiązań podwójnych lub potrójnych w nasyconym macierzystym wodorku (z wyjątkiem układów heterocyklicznych) wskazuje się zamieniając końcówkę -an w nazwie macierzystego wodorku na jedną z poniższych:

	jedno	dwa	trzy
wiązanie podwójne	-en	adien	-atrien	...itd.
wiązanie potrójne	-yn (-in)	-adiyn	atriyn	...itd.

pent-2-en	heks-3-yn

4. Obecność zarówno podwójnego wiązania, jak i potrójnego wiązania wskazuje się końcówkami takimi jak -enyn, -adienyn, -enodiyn itd. Podwójnym, a następnie potrójnym wiązaniom przypisuje się możliwie najniższe lokanty, chociaż czasami może się zdarzyć, że -yn otrzyma niższy lokant niż -en.
   Wymienia się tylko niższy lokant wielokrot-nego wiązania, chyba że różnica między obydwoma lokantami jest większa od jedności - wtedy wyższy lokant podaje się w nawiasie.

hept-2-en-5-yn	okt-5-en-2-yn	bicyklo[6.5.1]tetra- dek-1(14)-en
5-metylookt-3-en	4-butylookta-3,5-dien

Stereochemia

• Termin struktura może być użyty do opisu organizacji każdej materii (struktura związku, struktura elektronowa). Jest to pojęcie bardzo szerokie i w wielu przypadkach powinno być zastępowane pojęciami bardziej precyzyjnymi.

• Izomery - związki mające identyczne wzory sumaryczne (cząsteczkowe) a różniące się sposobem powiązania atomów, kolejnością lub sposobem rozmieszczenia ich w przestrzeni.

• Konstytucja - określa sposób i kolejność powiązania atomów. Izomery różniące się konstytucją są izomerami konstytucyjnymi. Termin wzór konstytucyjny powinien zastąpić nadużywany termin wzór strukturalny.

• Pod pojęciem konfiguracji cząsteczki o określonej konstytucji rozumiemy rozmieszczenie atomów w przestrzeni bez uwzględnienia różnych położeń atomów wynikających z rotacji wewnętrznej wokół jednego lub kilku wiązań pojedynczych (wiązań sigma).

• Konformacja cząsteczki o określonej konfiguracji to różne rozmieszczenie jej atomów w przestrzeni wynikające z rotacji wewnętrznej wokół wiązań pojedynczych (wiązań sigma).

• Stereoizomery są to izomery o identycznej konstytucji, a różniące się rozmieszczeniem atomów w przestrzeni. Związki o różnej konfiguracji lub różnej konformacji są stereoizomerami.

przykłady stereoizomerów

związki o różnej konfiguracji

związki o różnej konformacji

Do określenia konfiguracji cząsteczki (określenia wzajemnego położenia podstawników lub opisania ich położenia) używa się przedrostków cis- i trans-; Z i E; R- i S-, lub nie zalecanej przez komisję IUPAC notacji syn- i anti-.

Izomeria cis- trans

Przedrostki cis i trans od dawna stosuje się do określenia względnego położenia podstawników połączonych z atomami z wiązaniem podwójnym lub połączonych z pierścieniem traktowanym jako płaski.

• Atomy lub grupy są względem siebie cis- gdy leżą po tej samej stronie, zaś trans- gdy leżą po przeciwnej stronie płaszczyzny odniesienia analogicznej dla obydwu stereoizomerów. W związkach z podwójnym wiązaniem płaszczyzna odniesienia przechodzi przez atomy związane wiązaniem podwójnym i jest prostopadła do płaszczyzny w której te atomy leżą. W związkach cyklicznych płaszczyzną odniesienia jest ta płaszczyzna w której leży (niekiedy w przybliżeniu) szkielet pierścienia. Przedrostki cis- i trans- umieszcza się przed nazwą (lokantem w przypadku gdy określenie odnosi się do podstawnika).

cis-	trans-	cis-	trans-	trans- (B w stosunku do B)

cis-pent-2-en	2-cis-5-trans-5-chloro-6- -metylookta-2,5-dien	trans-1-chloro-4-metylo- cykloheksan	trans-azobenzen

2-cis-4-trans-3,4-dichloroheksa-2,4-dien

• Przy alternatywnym wyborze kierunku numeracji, wybieramy ten by przedrostek cis- miał mniejszy lokant.

Ten sposób nazewnictwa niestety nie jest sposobem ogólnym. Zawodzi przy alkenach trój- i czteropodstawionych, a gdy wiązanie podwójne jest wiązaniem terminalnym, gdy łączy łańcuch z prierścieniem, lub dwa pierścienie w ogóle nie można go stosować. Z tego względu wprowadzono system oparty o reguły pierwszeństwa. Reguły te nazywane regułami Cahna-Ingolda-Preloga (w skrócie CIP) są następujące:

1. atom o większej liczbie atomowej jest ważniejszy (preferowany) od atomu o mniejszej liczbie atomowej. W przypadku izotopów, nuklid o większej liczbie masowej jest ważniejszy od nuklidu o mniejszej liczbie masowej.

2. Rozważając osobno każdy z atomów połączonych wiązaniem podwójnym, ustal który atom bezpośrednio z nim związany jest preferowany.

3. Jeżeli atomy bezpośrednio przyłączone do wiązania podwójnego nie różnią się liczbą atomową należy rozważyć drugie, trzecie i dalsze atomy (licząc od wiązania podwójnego), aż do wystąpienia różnicy.

4. Atomy połączone wiązaniem wielokrotnym są równoważne z odpowiednią liczbą atomów przyłączonych wiązaniami pojedynczymi. Np.:




Natomiast grupa acetylenowa równoważna jest następującej, hipotetycznej grupie:




• Steryczne relacje grup wokół wiązania podwójnego określa się w nazwie przedrostkiem Z- lub E- , które ustala się następująco:

• dla każdego z dwóch atomów połączonych wiązaniem podwójnym wybieramy na podstawie reguł CIP podstawniki preferowane.

• Jeżeli wybrana para podstawników preferowanych znajduje się po tej samej stronie płaszczyzny odniesienia, stosuje się przedrostek Z-. Gdy grupy preferowane nie znajdują się po tej samej stronie płaszczyzny odniesienia, nazwę związku poprzedzamy przedrostkiem E-. Przedrostki Z- i E- zapisujemy w nawiasie, jeżeli zachodzi potrzeba, poprzedzamy je lokantem.

(Z)-but-2-en	(2E)-oksym butan-2-onu	(E)-3-bromo-3-chloroakrylonitryl	kwas krotonowy kwas (2E)-but-2-enowy

• Jeżeli nazwa zwyczajowa jednoznacznie określa stereochemie związku, przedrostków Z- i E- nie podaje się.

• Jeżeli przedrostek Z- lub E- odnosi się do podstawnika, wtedy tworzy on część nazwy podstawnika.

(2E,5Z)-4-[(1E)-prop-1-enylo]okta-2,5-dien	(2Z,4E)-heksa-2-4-dien

• Przy alternatywnym sposobie numeracji, przedrostek Z- ma pierwszeństwo przed przedrostkiem E-.

Związki aromatyczne

Związki aromatyczne mimo, że odkryte znacznie później niż związki alifatyczne (benzen odkryty w 1825 roku przez Faradaya), ze względu na swą dużą użyteczność były intensywnie badane. Nazwy dla nich tworzono najczęściej od nazwy substancji z których były wyizolowane (toluen - z balsamu tolutańskiego). Nazwy te tak mocno zakorzeniły się w słownictwie chemicznym, że IUPAC dopuszcza ich stosowanie. Nazw tych nie jest wiele i warto nauczyć się ich by móc porozumieć się z innymi chemikami. Konstytucje związków aromatycznych przedstawia się w postaci wzorów szkieletowych. Należy pamiętać, że w przypadku wzorów szkieletowych każdy węzeł oznacza atom węgla związany z odpowiednią ilością atomów wodoru, taką by jego wartościowość wynosiła cztery.

benzen - wzór szkieletowy	benzen - pełny wzór konstytucyjny

• Nazwy najważniejszych przedstawicieli związków aromatycznych oraz utworzonych z nich grup przedstawia Tabela 1:

Tabela 1

benzen	fenyl	p-fenylen (oraz izomery o- i p-)
toluen	benzyl	benzyliden	benzylidyn
o-ksylen (oraz izomery m- i p-)	3-o-ksylil	4-o-ksylil
mezytylen	mezytyl	kumen	styren
styryl	cynamyl	fenetyl	benzhydryl
fenol	anilina	naftalen	2-naftyl (ß-naftyl) (naftalen-2-yl zgodnie z regułami nazewnictwa IUPAC)
antracen		fenantren

• Inne monocykliczne podstawione węglowodory aromatyczne nazywa się jako pochodne benzenu, lub jako pochodne związków wymienionych w tabeli. W przypadku gdy nowy podstawnik jest identyczny z jednym już obecnym, to związek nazywa się jako pochodną benzenu. Położenia podstawników określa się numerami. Dla dwupodstawionych pochodnych można zamiast numeracji stosować określenia o- (orto) dla podstawników w położeniu 1,2; m- (meta) dla podstawników w położeniu 1,3; p- (para) dla podstawników w położeniu 1,4.

o-chloronitrobenzen 1-chloro-2-nitrobenzen	m-diwinylobenzen 1,3-diwinylobenzen (ale nie 3-winylostyren)	4-bromokumen p-bromokumen, ale 1-bromo-4-izopropylobenzen

• Podstawniki podajemy w kolejności alfabetycznej, o ile jest to możliwe, lokant nr 1 powinien uzyskać podstawnik pierwszy w kolejności alfabetycznej. Jeżeli podstawą nazwy jest związek wymieniony w Tabeli 1, najniższe lokanty uzyskują podstawniku już obecne w związku.

1  Węglowodory acykliczne

1.1  Alkany

1. Pierwsze cztery nierozgałęzione węglowodory acykliczne nazywają się: metan, etan, propan, butan. Nazwy wyższych członów szeregu homologicznego tworzy się ze słownego rdzenia liczebnikowego (pochodzenia greckiego ) i przyrostka -an, opuszczając końcowe a. Ogólną nazwą acyklicznych, nasyconych węglowodorów jest alkan.

n ogólna liczba atomów węgla           

5	pentan	11	undekan
6	heksan	12	dodekan
7	heptan	13	tridekan
8	oktan	20	ejkozan
9	nonan	21	henejkozan
10	dekan	22	dokozan

2. Obecność jednej lub kilku wolnych wartościowości utworzonych w wyniku utraty jednego lub kilku atomów wodoru z macierzystego wodorku (alkanu R-H) wskazuje się przyrostkami:

-yl (-il)-diyl-yliden-triyl-ylyliden-ylidyn


i.   przyrostki -yl, -yliden, -ylidyn zastępują końcówkę -an w nazwie macierzystego wodorku. Atom z wolną wartościowością otrzymuje zawsze lokant 1, który pomija się w nazwie. Metoda ta jest stosowana tylko dla grup nasyconych utworzonych z nasyconych łańcuchowych i monocyklicznych węglowodorów (także dla macierzystych wodorków krzemu, germanu, cyny ołowiu i boru).
ii.   każdy z podanych wyżej przyrostków może być dodany do nazwy struktury macierzystej (z dodatkiem eufonicznego "o" przed spółgłoską). Atomy z wolnymi wartościowościami otrzymują możliwie najniższe lokanty; należy również (z wyjątkiem użycia przyrostka -ylidyn) podawać lokant 1.

propyl propan-1-yl	1-metylobutyl pentan-2-yl	propano-1,1-diyl	propano-1,1,2-triyl

propyliden propan-1-yliden	propan-2-yl-1-yliden	propylidyn propanylidyn

Najczęściej spotykane grupy

metyl	metyliden	metylen metanodiyl	etyl	etylen etano-1,2-diyl

winyl	allil	fenyl	p-fenylen	benzyl

izopropyl	izobutyl	izopentyl	s-butyl	tert-butyl

Nazwa systematyczna każdego związku składa się ze stałych, ściśle określonych członów, przy czym nie wszystkie muszą znajdować się w nazwie związku:





Charakterystyczne dla nazwy związku jest to, że przyrostek określający funkcję może być tylko jeden, co najwyżej zwielokrotniony.Pozostałe grupy są okreslane w przedrostku.

3.  Nazwy rozgałęzionych acyklicznych węglowodorów nasyconych tworzy się przez umieszczenie przedrostka określającego nazwę łańcucha bocznego przed nazwą najdłuższego łańcucha węglowego występującego w cząsteczce. Atomy węgla w najdłuższym łańcuchu węglowym numeruje się cyframi arabskimi począwszy od atomu krańcowego, kierunek numeracji dobiera się w ten sposób, aby położenie łańcuchów bocznych określić przy pomocy najmniejszych wskaźników liczbowych (lokantów). Numerację łańcuch głównego prowadzi się w taki sposób, aby pierwsza liczba oznaczająca położenie podstawnika (lokant) była najmniejsza. W przypadku takich samych pierwszych lokantów, uwzględnia się wielkość drugiego lokanta, itd.

2-metyloheptan	2,3,5-trimetyloheksan

4.  Obecność identycznych, niepodstawionych grup alkilowych wskazuje się za pomocą przedrostków określających krotność: di-, tri-, tetra-, penta-, itd.

5.  W przypadku obecności dwóch lub większej ilości łańcuchów bocznych wymienia się je w porządku alfabetycznym.

	lokanty: 3,4,4,7 lub 2,5,5,6 łańcuchy boczne: etyl, metyl
5-etylo-2,5,6-trimetylooktan

6.  Nazwy jednowartościowych, rozgałęzionych (złożonych) grup alkilowych pochodzących od alkanów, ujmuje się w nawias. Nazwę tej grupy tworzy się umieszczając nazwy jej łańcuchów bocznych w przedrostku. Atom węgla z wolną wartościowością (przyłaczony do łańcucha głównego) oznacza się nr 1.

	Alfabetyzację złożonej grupy alkilowej uzależnia się od pierwszej litery jej pełnej nazwy. Nazwę złożonej grupy ujmuje się w nawias. Nawiasy można pominąć, w tedy numery atomów węgla w łańcuchach bocznych oznacza się numerami z indeksem ( '; '' )
4-( 1,1-dimetyloetylo)-3,6-dimetylooktan 4-1',1'-dimetyloetylo-3,6-dimetylooktan 4-tert-butylo-3,6-dimetylooktan

5-(1-metylopropylo)-6-(2-metylopropylo)dekan 5-1'-metylopropylo-6-2'-metylopropylodekan 6-izobutylo-5-(1-metylopropylo)dekan	1-metylopropyl;          2-metylopropyl

7.  Obecność identycznych, podstawionych grup alkilowych wskazuje się za pomocą odpowiednich przedrostków określających krotność: bis-, tris-, tetrakis-, pentakis-, itd.

5,6-bis(2-metylobutylo)undekan lub 5,6-bis-2'-metylobutyloundekan	2-metylobutyl

8. Jeżeli w nasyconych węglowodorach wybór łańcucha jest niejednoznaczny to należy wybierać ten który ma:

i.     największą liczbę łańcuchów bocznych
ii.    łańcuch, którego łańcuchy boczne mają niższe lokanty
iii.   łańcuch zawierający najmniej rozgałęziony łańcuch boczny.

2,3,6-trimetylo-4-(1-metylopropylo)nonan	2,7-dimetylo-5-(1-metylobutylo)nonan

1.2  Cykloalkany

1. Nazwy nasyconych węglowodorów monocyklicznych (bez łańcuchów bocznych) tworzy się prze dodanie przedrostka "cyklo" do nazwy acyklicznego węglowodoru nierozgałęzionego, zawierającego tę samą liczbę atomów węgla co pierścień. Wzory konstytucyjne cykloalkanów najczęściej przedstawia się w postaci wzorów szkieletowych.

cyklopropan	cyklobutan	cyklopentan	cykloheksan	cykloheptan

2. Nazwy grup jednowartościowych pochodzących od cykloalkanów (bez łańcuchów bocznych) tworzy się przez wymianę przyrostka -an na -yl lub -il (-il po apółgłoskach g, k, l) Atom węgla z wolną wartościowością oznacza się lokantem 1.

cyklopropyl	cyklobutyl	cyklopentyl	cykloheksyl	cyklodekil

3. W przypadku cykloalkanów podstawionych grupami alkilowymi należy ustalić liczbę atomów węgla wchodzących w skład pierścienia i największego podstawnika:

i.    Jeżeli liczba atomów węgla w pierścieniu jest większa lub równa liczbie atomów węgla w największym podstaw-niku, związek przyjmuje nazwę od cykloalkanu, podstawionego grupami alkilowymi.
ii.   Jeżeli liczba atomów węgla w największym podstawniku jest większa niż w pierścieniu, związek przyjmuje nazwę od alkanu podstawionego grupą cykloalkilową.
iii.  Dla cykloalkanów podstawionych wieloma grupami, oznaczenie pozycji zaczyna się od punktu dołączenia podstawnika. Miejsca dołączenia podstawników numeruje się tak, by zbiór numerów lokantów tworzyły najmniejsze liczby. W nazwie podstawniki podajemy w kolejności alfabetycznej. Przy alternatywnej numeracji, wybieramy tę dla której pierwszy podstawnik ma mniejszy lokant. Jeżeli obecny jest tylko jeden podstwanik, jego położenia nie pokazuje się.
iv.   Jeżeli w pierścieniu obecny jest atom fluorowca, to postępujemy z nim tak samo jak z grupami alkilowymi.

propylocykloheksan	2-cyklopropylobutan	1-cyklopropylobutan

5-cyklopropylo-2,3-dimetyloheksan	2-etylo-1,4-dimetylocykloheksan

3-etylo-1-izopropylo-5-metylocykloheptan

4-etylo-5-(4-izopropylo-2-metylocyklopentylo)- -2-metyloheptan	4-izopropylo-2-metylocyklopentan

---