有机化学命名法研究

   庖代定名是经由进程庖代基对母体氢化物的庖代来描绘所定名份子的布局。母体氢化物主是碳氢化物。在庖代定名中庖代基可分为两种 

  第一种是从母体氢化物得来的,主是烃基, 它用来描绘碳链的布局; 

  第二种是IUPAC称为“特性基团” (characteristic group) 的庖代基,它们普通都是含有杂原子的基,庖代后在母体上发生官能团1。本文探讨的是烃基的定名。 

  在庖代定名中,烃基形式上能够看作是由烃份子得到一个或多个氢原子构成

存在自在价键的原子团。因得到氢原子数量差别,烃基可分为一价或多价的。多价基的多个自在价键又也许构成

多重键或多个单键。 IUPAC基的零碎称号是在烃称号前面加上照应的“减去后缀”(subtractive suffix)2-3。IUPAC划定,一价基的后缀为yl4,在同一碳原子上得到两个或三个氢原子构成

的两价或三价的基(与构成

键的范例无关)的后缀别离为ylidene与 ylidyne4。《IUPAC推荐划定规矩1993》对于两价和三价基后缀含意做了修改,ylidene与ylidyne只限用于自在价键与母体同一碳原子相连,结果别离构成

双键和三键的基2。多个相反价键(不管
是否在同一碳原子上)基的后缀是在这类价键后缀前面加上照应的倍数缀(multiplying affix)di,tri,tetra ,如 diyl,triyl,diylidene等2。CA多价基的定名如今仍然采用《蓝皮书》的定名方式。后缀 ylene曾被《蓝皮书》用来默示开链二价基的后缀4,如methylene, ethylene,propenylene, trimethylene 等,但最新划定只保留methylene与 ethylene,并且只限于别离默示—CH2—与—CH2CH2—,前者不克不及默示 CH22(CA 仍然用methylene同时默示一个碳原子上带有两个单键或一个双键的基5)。自在价键在基上的位置用位标(locant)来默示。《蓝皮书》划定,挑选母体时,自在价键必需处于链的末端碳上,位标号为1,因而
能够省略4。《IUPAC推荐划定规矩1993》提出另一种挑选基的母体和使用位标体式格局,自在价键能够处于直链母体任一碳上2,位标间接放在它所默示的缀前面2。因而
,在IUPAC定名法中,基的称号的构成

有两种体式格局3 

  (1)简便方式。 用基后缀yl、ylidene或ylidyne庖代母体烃称号的后缀,如CH3CH2CH2CH2CH2— 与CH3CH2CH别离名为pentyl与propylidene。带有自在价键碳原子必需处于链端,它的位标一直为1,能够省略。此法普通用于比拟简单的饱和无环烃与单环烃基; 

  (2)更为普遍的方式。 基的后缀加在母体烃全称号的前面,当基后缀首字母为y时,则删去烃后缀末字母e。自在价键不必
位于链端碳上,因而
所在位置必需用位标标出。各种位标间接放在它所默示的缀前面2,除后缀为ylidyne外,位标“1”不省略。现将各种烃基后缀列表如下3 

  从上表能够看到,IUPAC基称号中的后缀种类繁多,比拟庞杂,既默示自在价键数量,也同时默示与其他原子相连时构成

键的范例。因而
,在中文烃基零碎定名中,有时称号不克不及确切表白布局。上面提出《化学定名准绳》烃基定名中几个值得商议的问题 

  1.“基”的含意 

  有机化学中,“基”在大多数情形下是指自在基,它的界说是针对布局中的单个不成对的电子,而不考虑形式上与中性份子的关连。但在有机化合物定名中,作为用前缀默示的庖代基(substituent),它的界说必需与庖代基的界说4一致,才能与母体和后缀配合构成

能描述份子布局的庖代称号,以是“基”在形式上应该看作是由份子得到氢原子构成

的原子或原子团4。因而
“基”的称号也就成为烃的称号前面加上默示得到氢原子的“减去后缀”。《化学定名准绳》中“一个化合物从形式上消除一个单价的原子或基团构成

为基”6能够作为基的普通界说,但不适用于有机化学定名。 

  2. “亚基”与“次基” 

  《化学定名准绳》中ylidene与ylidyne别离译为“亚基”与“次基”6。 

  按照《现代汉语辞书》“亚”的说明是“较差,次一等” ,如“亚军”“亚热带”;“次”的说明是“次序第二的,副的”,如“次日”“次大陆”“次品” 7。从二词的说明和习气用法中能够看出,二字意义近似,均意为 “较差”的、默示次序的词。英语中有一个前缀sub,广泛地用于日常生活和科技辞汇中,默示“低”“下”“亚”“次”。科学中有大量英文术语用前缀sub默示“较差”的观点,中文普通均译为“亚”或“次”,如 subsonic为“亚声速”,submicroscopic为“亚微观”,subtropical为“副热带”,subcontinent为“次大陆”,substandard quality为“次等质量”等 8-9。可见“亚”和“次”在多种学科术语中所默示的含意基础相反,它们自身并不代表相对数量或质量,只是默示较次于某一详细标准,以是都属于默示在程度上或数量上较差的“序数词”。同一序数词用在差别的地方,会默示差别的相对数量。

  国际无机化学定名中,后缀ous是相对于ic而言,默示较低的价数。它自身不代表详细价数。在差别化合物中,它代表差别的价数,如在ferrrous 与cuprous中,ous别离默示二价与一价,以是ous是默示序数的后缀,中文译为“亚”是恰当的,如“亚铁”“亚铜”。 

  后缀ylidene与 ous差别,它无比拟或次序的含意,而是默示详细的两个自在价键以双键与碳原子相连的基,因而
,默示相对于和比拟含意的“亚基”不也许确切地表白ylidene的布局含意。一样,“次基”也不克不及确切地表白ylidyne的含意。再者,“亚”和“次”的转义基础相反,“亚基”和“次基”不也许表白 ylidene与ylidyne的区分。 

  总之,“亚”和“次”二字在有机化学烃基的定名中所代表的观点,不但
与大量的其他学科术语不一致,甚至与无机化学定名也是矛盾的。因而
,“亚基”和“次基”别离作为ylidene与ylidyne的中文译文是不恰当的。 

  《化学定名准绳》指出,“定名中基被区分为基(单价基)、亚基(双价基)和次基(三价基)”是“与无机化学物质定名中差别氧化级的酸类的定名相对于应”6。这里的“相对于应”也许是指基中的“甲基”“亚甲基”和“次甲基”,与无机酸的“氯酸”“亚氯酸”和“次氯酸”形式上的对应。这类对比不但
齐全疏忽了问题的本质,并且,即便
是在形式上也不克不及成立。 

  “差别氧化级的酸类”实际上不存在。“酸”自身无所谓“氧化级”,只有差别氧化级的成酸元素。上述的三种酸实际上是差别氧化级的“氯”构成

的酸,而不是“差别氧化级的酸”,这里离开“氯”无所谓“亚酸”和“次酸”。“亚”和“次”在酸称号中是润色“氯”的。 

  但在“基”的称号中,“亚”和“次”与默示烃基份子的“甲”无间接关连,而是与“基”字构成

不可分割的全体,“亚基”和“次基”别离相当于ylidene与ylidyne, “亚”和“次” 若是用于基的定名,正确的称号应该是“甲亚基”和“甲次基”。 

  从代表实际的含意来讲,“亚”和“次”在“基”的称号和“酸”的称号中,更无相对于应之处。“亚”和“次”默示低价,不但
用于酸,也用于碱和盐的定名。在“基”的定名中,“亚”与“次”则默示与“较低”齐全差别的庞杂观点,基的自在价键数量和成键的范例。在这庞杂观点中,虽然也触及
能够比拟的量(自在价键数),但“亚”和“次”所默示的不是“较低”“较少”,反而是“较高”“较多”。 

  以是这两个字在有机化学定名中的应用是与无机化学定名相矛盾的。 IUPAC十分注意有机化学与无机化学定名的一致,1955年“国际有机化学定名委员会”与“国际无机化学定名委员会”联席会议上决定互派观察员10,以便在有机与无机化学相关的定名中保持一致。为了防止“亚”与“次”在有机化学定名与在其他学科术语中,尤其是在无机化学定名中的矛盾,确有必更改ylidene与ylidyne的中文译名。 

  3. 化学言语公用字,“丿丨”与“川” 

  化学布局是在现代科学不断发展中发生的新观点,简单而确切地用原有的天然言语表白过去从未遇到过的新观点是有困难的,难免出现词不达意征象。因而
,IUPAC用加以界说的、“特别锻造或挑选的音节”(specially coined or selected syllables)4庖代天然言语, 来表白特定的布局,如许就构成

了能代表化学布局式、可用于交流的有机化学零碎称号,或者称作化学言语。 

  中文有机化学零碎称号是用特别“锻造”的化学言语公用字来庖代拼音文字的音节。在这方面前辈化学家已做了很多的事情,发明出很多化学言语公用新字,如“羰”“羟”“烃”“氨”“腈”等。因为存在“六书”特点,作为化学言语,化学定名公用汉字较之英文的音节,有必然的优越性。相对于而言,英文的音节有以下缺陷 

  起首,音节必需含有元音字母,而元音字母只有五个,因而
,化学言语中用的音节的变化难免受到限制,结果出现差别类化合物称号有相反后缀。例如,烷烃的后缀与饱和六员杂环的后缀均为ane,但它在这两种情形下有差别的含意。在杂环称号中,ane不但
默示饱和,并且同时默示六员环。疏忽这类差别就会混淆两类化合物的称号。中文化学文献中,就出现过将六元杂环dioxane译为“二口恶烷”8,11。 

  其次,英文音节自身不存在
任何意义,各类化合物的后缀必需按照所代表的布局,特别加以界说。 

  汉字存在独特、传统的“六书”,借助“六书”的作用,化学言语公用字不必
加以界说就能明白表白所代表的布局。 

  例如,“羰”在抽象上是由“炭”与“羊”组成,“会心
”说明了“羰基”是由碳和氧构成

的基。“羰”字的发音(tng)与碳(tn)和氧(yng)的发音别离有相反的声母t和韵母ang,经由进程“反切”,从tang的声响很容易联想到碳和氧。以是从文字或从发音,“羰基”都能间接表白出这个基的布局。再者,“羰基”(—CO—)原文为carbonyl。 carbonyl 与formyl(—CHO—)和acetyl(CH3CO—)均为酸的酰基。 甲酸的酰基formyl与乙酸的酰基acetyl别离译为“甲酰基”与“乙酰基”,carbonyl是碳酸(carbonic acid)的酰基,顺理成章地可译为“碳酰基”。它是多类含氧化合物官能团的重组成局部,并且它自身也是官能团,它的称号应该间接来自自身布局,而不应该从任何含有这个基的官能团的称号而来。以是作为(—CO—)基的称号,“碳酰基”不如“羰基” 能更合理、间接、准确地表白这个基的布局。 

  可见,在树立与国际接轨的中文有机化学零碎定名中,用化学言语公用汉字构成

化合物称号不失为一种合理、比拟明白表白布局的方式。 

  “氘”和“氚”是熟知的化学定名公用字。其中“气”字头上面的局部,“丿丨”与“川”,别离默示氢同位素的质量数,“2”和“3”。在基的定名中,若是用“丿丨”(音与“氘”同)与“川”作为化学定名公用字,别离庖代“亚”和“次” 构成

“丿丨基”和“川基”,这两个“发明”的化学定名公用字的会心
( 从“氘”和“氚”带来了数量观点)能够默示基的自在价键数,它们的象形(自身与双键和三键类似的抽象),能够默示构成

键的范例。 如许,哄骗存在“六书”特点的化学言语公用汉字,解决了中文明白地表白ylidene与ylidyne庞杂含意问题。

  4. “烯丙基” 

  基的中文零碎称号中另一个值得商议的问题是 —CH2CHCH2 的称号“烯丙基” 6。这一称号是IUPAC保留俗名allyl的中文译名。将“丙烯”颠倒为“烯丙”也许是为了默示与异构体丙烯基CH3CHCH—的区分。从称号来看,“烯丙基”应该是零碎称号,因为“烯”是有机化学定名公用字,相当于IUPAC零碎称号中作为减去后缀的音节ene 2。 

  “烯丙”不是合理的零碎称号,因为它违反零碎称号的“语法”(grammar)12,在英文称号中,ene必需放在倍数缀prop{a}的前面才能构成

有实际意义,默示含三个碳原子和一个双键烃的化学言语propene。一样,在中文中“烯”只有在倍数字“丙”前面,方可成为相当于propene的合理的中文零碎称号“丙烯”。“烯丙”是不合理的化学言语,由它构成

的化合物称号也必然是不合理的,因而
,与无关的正确称号必然不一致。 

  在两种最多用的零碎定名法,庖代定名与基官能定名中,基官能称号用基的称号默示份子中无官能局部,庖代称号中则用烃作为无官能的母体,以是同一化合物的这两种差别称号应该采用相反的份子碳链体式格局,不外在基官能称号中的“基”比庖代称号中的烃多了 “减去后缀”(subtractive suffix)2-3。在英文一价基构成

的基官能称号中,份子碳链表白为烃称号前面加上yl, 中文称号中加上“基”字,例如 CH3OH 英文与中文庖代称号别离为methan(e)ol与“甲(烷)醇”,英文与中文基官能称号别离为meth(ane)yl alcohol与“甲(烷)基醇”①。因而
,在初级的醇、醛、酸零碎称号中,虽然醇往往用基官能称号,而后两类化合物则根本不用,但醇的基官能称号与后两类的庖代称号在默示份子碳链上仍然是一致的(都用照应烃的称号)。由不合理的“烯丙基”构成

醇的基官能称号与照应的醛和酸的庖代称号就得到了一致性。 

  上面是工具书中7,10默示的allyl chloride 与allyl alcohol的基官能称号,和acrolein与acrylic acid的庖代称号 

  由此能够清楚地看到因“烯丙基”惹起的无关称号的不一致。 

  allyl作为俗名,能够音译或用其他方式译为俗名,但绝不可将零碎称号“丙烯基”不合理地改变成为过错的化学言语“烯丙基”。 

  俗名只是用一个与布局无关的称号表白一个布局,仅此而已。过错的化学言语则差别,它不但不克不及默示任何布局,并且,因为它是化学言语,不可防止地与所表白而不克不及表白的布局之间树立起过错的对应关连。这类过错的关连以及构成

的进程,也许成为构成

其他类似过错称号的依据。 

  就“烯丙基”而言,它是经由进程颠倒“丙烯基”中的“丙烯”二字构成

的,它代表双键与自在价键有共轭关连的异构体,因而
,颠倒称号的字序无形中就成了构成

自在基与多重键共轭不饱和基称号的“潜划定规矩”。过错的“炔丙基”系列称号8等于在这个“潜划定规矩”影响下构成

的。 

  可见“烯丙基”过错的基称号,不但
不克不及默示所代表的布局,并且构成

过错的化合物称号,甚至于将如许过错称号构成

的体式格局进一步延伸到无关连列化合物定名中去。为了净化零碎定名法,建议用正确的零碎称号“丙-2-烯基” 庖代“烯丙基”。 

  按照上述讨论,按照IUPAC划定,列举出一些烃基的中文零碎称号如下 

  ① 《蓝皮书》中文译本中,醇的基官能称号与庖代称号齐全相反。原文庖代称号“methanol”译为“甲醇” 13,省略了“烷”字;基官能称号“methyl alcohol”一样译为“甲醇”13 ,省略了“烷”和“基”二字。可见用两种差别的定名法构成

相反称号的不合理征象,是因为称号中无准绳地省略字造成的。 

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