C H - The Pospisil Research Group
Transkript
C H - The Pospisil Research Group
Organické názvosloví pokračování LRR/ZCHV – Základy chemických výpočtů Jiří Pospíšil Přehled Typy vzorců Sumární, empirický, etc. Uhlovodíky a jejich názvosloví Nasycené Nenasycené cyklické Aromatické sloučeniny a jejich názvosloví Polohové izomery Triviální názvosloví 2 Funkční deriváty uhlovodíků Heterocyklické sloučeniny Aminokyseliny Cukry Dodatečná literatura Seznamy heterocyklických sloučenin Aminokyselin Jiných důležitých látek Organické názvosloví Funkční deriváty uhlovodíků Skupina Předpona -F -CI -Br , -J -OH fluorchlorbromjodhydroxy- -O-R -SH -S-R -SO3H -NO2 -NO -NH2 -CHO >C=O -COOH -COOR -COX -CONH2 -C=N alkoxymerkaptoalkylthiosulfonitronitrosoaminoformyloxokarboxyalkyloxykarbonylhalogenkarbonylkarbamoylkyano- 3 Koncovka – – – – -ol Typ látky halogenderiváty halogenderiváty halogenderiváty halogenderiváty alkoholy fenoly – ethery -thiol thioly – sulfidy -sulfonová kys. kyseliny sulfonové – nitroderiváty – nitrosoderiváty -amin aminy -al aldehydy -on ketony -ová kyselina kyselinykarboxylové -an alkylnatý estery halogenid kyseliny -ové halogenidy kyselin -amid amidy -nitril nitrily Obecný název členu nenasycené řady fluoralkan chloralkan bromalkan jodalkan alkanol arenol alkoxyalkan alkanthiol alkylthioalkan alkansulfonová kys. nitroalkan nitrosoalkan aminoalkan alkanal alkanon alkanová kyselina alkylester kys. alkanové halogenid kys. alkanové alkanamid alkannitril Organické názvosloví Halogen deriváty z předpony označující název halogenu a názvu matečného uhlovodíku 1 2-brom-5-methylhexan 4-chlorhex-2-en Cl Cl 1,2-dichlorbenzen 4 Cl 2 3 Cl 3-chlorcyklopenten Br Br 1-brom-4-chlorbenzen 2-bromnaftalen Organické názvosloví Halogen deriváty Pro jednoduché halogenderiváty se běžně používají názvy tvořené podle skupinově-funkčního principu. Vychází se z názvu uhlovodíkového zbytku, dále násobící slabiky di, jde-li o disubstituční derivát a názvu halogenidu: CH3I CH3CH2Cl methyljodid CH2=CH–Cl ethylchlorid vinylchlorid Pro některé důležité halogenderiváty se používá triviálních názvů : CHCl3 chloroform 5 CHBr3 CHI3 COCl2 bromoform jodoform fosgen CSCl2 thiofosgen Organické názvosloví Halogen deriváty 6 Organické názvosloví Hydroxy deriváty Hydroxyderiváty uhlovodíků rozdělujeme na alkoholy a na fenoly. Podle toho se různí i jejich názvosloví. ALKOHOLY Názvy alkoholů se většinou tvoří podle substitučního principu nebo v jednoduchých případech podle radikálově funkčního způsobu. V prvním případě se připojuje zakončení -ol k názvu matečného uhlovodíku, v druhém případě se spojuje název uhlovodíkového zbytku se substantivem alkohol OH CH3OH methanol methylalkohol 7 CH3CH2OH ethanol ethylalkohol CH3CH2CH2OH propan-1-ol propylalkohol H3C CH CH3 propan-2-ol isopropylalkohol Organické názvosloví Alkoholy Pro některé jednoduché a důležité alkoholy se běžně používají vžité triviální názvy: CH2=CH–CH2OH (CH3)3C–OH C6H5CH2OH allylakohol terc.butylalkohol benzylalkohol C6H5CH2CH2OH HOCH2CH2OH C(CH2OH)4 fenethylalkohol ethylenalkohol pentaerythritol H 3C CH CH 2OH HO CH 2 CH CH 2OH OH OH propylenglykol glycerol CH 3 CH 3 H3C C C CH 3 OH OH pinakol Názvy vícesytných alkoholů se tvoří většinou podle substitučního principu s použitím násobících slabik: HO CH2 CH CH2 CH2 OH HO(CH2)4OH butan-1,4-diol 8 HO CH2C C CH2 OH H2C OH but-2-yn-1,4-diol 2-hydroxymethylbutan-1,4-diol Organické názvosloví Fenoly Většina prakticky důležitých fenolů má vžité triviální názvy: OH OH CH3 OH fenol o-kresol OH OH OH OH OH pyrrogallol pyrrokatechol 2-naftol OH OH resorcinol Jinak přidáním předpony hydroxy a lokativem. 9 Organické názvosloví Alkoholy a Fenoly - příklad 10 Organické názvosloví Nomenklatura hyperoxidů a peroxidů Od peroxidu vodíku můžeme náhradou jednoho nebo obou vodíkových atomů uhlovodíkovými zbytky odvodit hydroperoxidy R–O–O–H nebo peroxidy 11 R–O–O–R. Organické názvosloví Nomenklatura etherů Sloučeniny odvozené náhradou obou vodíkových atomů ve vodě uhlovodíkovými zbytky nazýváme ethery. Jejich názvy tvoříme buď podle skupinově-funkčního nebo substitučního principu. Podle prvního nomenklaturního postupu tvoříme názvy etherů abecedním uvedením obou zbytků a skupinového názvu ether: CH3OCH2CH3 ethylmethylether CH3CH2OCH2CH3 diethylether O cyklopentyl-fenylether Podle substitučního principu se tvoří názvy etherů z prefixu, vyjadřujícího název skupiny R–O– a z názvu matečného uhlovodíku. Názvy skupin R–O– tvoříme z kmene názvu zbytku příslušného uhlovodíku a přípony -oxy : 12 CH3O– methoxy CH3CH2O– ethoxy C 6 H 5 O– fennoxy Organické názvosloví Ethery - příklady 13 Organické názvosloví Aldehydy Aldehydy jsou sloučeniny vyznačující se skupinou –CH=O. Jejich nomenklatura je založena na několika různých principech. Aldehydy, které odpovídají karboxylovým kyselinám, pro něž máme vžité triviální názvy, pojmenováváme názvem složeným z kmene latinského názvu kyseliny a substantiva aldehyd: HCH=O CH3CH=O CH3CH2CH=O CH=O formaldehyd (HCOOH, lat. acidum formicium) acetaldehyd (CH3COOH octová kyselina, acidum aceticum) propionaldehyd (CH3CH2COOH propionová kyselina) benzaldehyd (C6H5COOH benzoová kyselina) Podle systematické nomenklatury se tvoří názvy acyklických aldehydů z názvů uhlovodíků a zakončení -al (pro mono-aldehyd) nebo -dial (pro dialdehyd): 14 CH3(CH2)4CH=O hexanal O=CH(CH2)9CH=O undekandial Organické názvosloví Aldehydy - příklady 15 Organické názvosloví Ketony Ketony jsou deriváty uhlovodíků obsahující skupinu –C=O. Názvy alifatických ketonů tvoříme: 1) připojením zakončení -on k názvu uhlovodíku. 2) z abecedně řazených názvů uhlovodíkových zbytků, vázaných na ketonickou skupinu a substantiva keton. CH3CH2COCH3 2-butanon nebo ethylmethylketon CH3COCH=CH2 but-3-en-2-on nebo methylvinylketon Aromatické ketony typu Ar-CO-R, pokud je aromatický zbytek fenyl nebo naftyl, mají zakončení -ofenon nebo –onafton, který se připojuje ke kmenu acylu. C CH3 O 16 acetofenon C benzofenon O Organické názvosloví Ketony - příklady 17 Organické názvosloví Nomenklatura karboxylových kyselin Karboxylové kys. jsou sloučeniny obsahující charakteristickou skupinu –COOH, zvanou karboxyl. Podle počtu karboxylových skupin rozeznáváme kyseliny monokarboxylové, dikarboxylové, trikarboxylové atd. Jelikož mnohé karboxylové kyseliny patří k historicky nejstarším organickým sloučeninám, udržely se jejich triviální názvy, vytvořené většinou podle COOH přírodního zdroje těchto kyselin. kys. benzoová Monokarboxylové kyseliny HCOOH CH3COOH CH3CH2COOH CH3(CH2)2COOH CH3(CH2)3COOH CH3(CH2)4COOH CH3(CH2)14COOH CH3(CH2)16COOH CH2=CHCOOH mravenčí octová propionová máselná valerová kapronová palmitová stearová akrylová Dikarboxylové kyseliny HOOCCOOH HOOCCH2COOH HOOC(CH2)2COOH HOOC(CH2)3COOH HOOC(CH2)4COOH HOOC(CH2)5COOH HOOC(CH2)6COOH COOH šťavelová malonová jantarová glutarová adipová pimelová korková kys. ftalová COOH COOH kys. isoftalová COOH COOH HOOC 18 kys. tereftalová Organické názvosloví Acylhalogenidy Acyly jsou zbytky, které vzniknou z kyseliny odtržením hydroxylové skupiny (-OH) v karboxylu. Názvy acylových zbytků se tvoří z kmene latinské formy triviálního názvu nebo z kmene systematického názvu kyseliny a zakončení –yl. Názvy acylhelogenidů pak utvoříme z názvů acylů připojením názvu halogenidu. Výchozí kyselina Acyl Acylhalogenid HCOOH mravenčí HCO– formyl CH3COOH octová CH3CO– acetyl CH3CH2COOH propionová CH3CH2CO– propionyl CH3(CH2)2COOH máselná CH3(CH2)2CO– butyryl CH3(CH2)5COOH heptanová CH3(CH2)5CO– heptanoyl HOOCCOOH šťavelová (CH2COOH)2 jantarová C6H5COOH benzoová 19 oxalyl sukcinyl C6H5CO– benzoyl HCOF formylfluorid CH3COCl acetylchlorid CH3CH2COBr propionylbromid CH3(CH2)2COCl butyrylchlorid CH3(CH2)5COCl heptanoylclorid oxalylclorid sukcinylbromid C6H5COF benzoylfluorid Organické názvosloví Soli karboxylových kyselin Pro pojmenování solí karboxylových kyselin jsou k dispozici tři alternativní postupy: 1. Pro soli kyselin, které mají triviální názvy českého původu (např. mravenčí, octová), lze použít binární názvy. Ty se tvoří podobně jako soli anorganických kyselin z kmene názvu kyseliny připojení zakončení –an a přídavného jména vytvořeného z názvu kovu s příslušnou koncovkou odpovídající formálnímu mocenství kationtu. 2. Obecně se názvy solí karboxyl. kyselin tvoří ze dvou částí: z latinského názvu kationtu a aniontu, které se, pokud je potřeba, oddělí pomlčkou. 3. Názvy solí karboxyl. kyselin můžeme též tvořit opisným způsobem: z přídavného jména, které odpovídá názvu kationtu, a koncovky vztahující se k mocenství kovu, slova sůl a z genitivu názvu kyseliny. 20 HCOOK CH3(CH2)2COOLi mravenčan draselný Kalium-formiát draselná sůl mravenčí kyseliny máselnan Iithný Iithium-butyrát lithná sůl máselné kyseliny Organické názvosloví Estery karboxylových kyselin Podobně jako názvy solí, jde i názvy esterů karboxylových kyselin tvoří trojím způsobem: 1. binární nomenklaturou, podobnou tvoření českých názvů solí anorganických kyselin. 2. z kmene latinské formy triviálního názvu kyseliny nebo z kmene systnatického názvu kyseliny a zakočení –át nebo –oát. Takto vzniklému názvu se předsadí název uhlovodíkového zbytku, který je součástí esterové kyseliny. 3. opisným způsobem , podobně jako se tvoří názvy solí. První způsob se omezuje jen na estery kyselin, které mají názvy českého původu (mravenčí, octová, máselná, šťavelová, jantarová, jablečná, mléčná apod.) s omezením alkylů esterové skupiny na methyl a ethyl. HCOOCH3 mravenčan methylnatý Methyl-formiát methylester mravenčí kyseliny 21 CH3COOC2H5 octan ethylnatý Ethyl-acetát ethylester octové kyseliny Organické názvosloví Deriváty karboxylových kyselin - příklady 22 Organické názvosloví Nomenklatura dusíkatých derivátů Dusíkatými deriváty uhlovodíků rozumíme sloučeniny, ve kterých je uhlíkový atom zbytku uhlovodíku spojen jednoduchou vazbou s atomem dusíku některé dusíkaté skupiny. Dusíkaté deriváty uhlovodíků můžeme odvodit od běžných dusíkatých sloučenin, které obsahují vodík nebo vodík a kyslík. NH3 R-NH2, Ar-NH2 primární aminy R2NH, RArNH, AR2NH sekundární aminy R3N, R2ArN, RAr2N, Ar3N terciální aminy NH2NH2 R–NHNH2 R2N–NH2 R–NH–NH–R R–N=N=N H–N=N=NI Ar–N=N=N (+) (-) NH2OH HO–N=O + HO N 23 - alkylazidy arylazidy R–NHOH R2NHOH NH2-OR N-alkylhydroxyaminy N,N-dialkylhydroxyaminy O-alkylhydroxyaminy R–N=O nitrososloučeniny R–N=O2 nitrosloučeniny O O alkyhydraziny N,N-dialkyhydraziny N,N-dialkyhydraziny Další dusíkaté deriváty: R–N=N–R azosloučeniny + R N N R O azoxysloučeniny [Ar–N≡N](+) X(-) arendiazoniové soli Organické názvosloví Heterocyklické sloučeniny S výjimkou furanu a thiofenu se názvy pětičlenných heterocyklů tvoří připojením koncovky -ol a názvy uvedených dusíkatých heterocyklů šestičlenných končí na -in. 4 3 5 4 2 4 3 5 2 O S 1 1 4 3 5 5 2 N H 2 6 7 thiofen pyrrol N H 1 1 furan 3 indol 1 8 7 2 4 3 6 5 4 3 5 N H N H 9 1 karbazol 4 N N 32 5 2 pyrazol N H 1 imidazol Poloha heterocyklického kruhu se označuje číslícemi. Přičemž heteroatom nese zpravidla číslo 1. Má-li heterocyklus v jednom kruhu více stejných heteroatomů, číslujeme tak, aby heteroatomům připadla čísla nejnížší (viz pyrazol, imidazol, pyridazin a pyrimidin). 24 Organické názvosloví Heterocyklické sloučeniny 5 4 6 3 6 2 7 N 1 5 8 4 3 6 2 7 N 5 4 8 1 2 1 pyridin 5 chinolin 4 6 N 1 3 5 N 6 2 3 7 N 6 8 5 N 5 3 2 6 N 4 N N 1 1 N 4 2 3 akridin 3 5 2 6 pyridazin pyrimidin pyrazin 1 10 isochinolin 4 9 4 3 2 O 1 2H-pyran Poloha heterocyklického kruhu se označuje číslícemi. Přičemž heteroatom nese zpravidla číslo 1. Má-li heterocyklus v jednom kruhu více stejných heteroatomů, číslujeme tak, aby heteroatomům připadla čísla nejnížší (viz pyrazol, imidazol, pyridazin a pyrimidin). 25 Organické názvosloví Heterocyklické sloučeniny Jsou-li v heterocyklu různé heteroatomy ze stejné skupiny periodického systému, dostane nejnižší označení ten, který má nejmenší atomové číslo. Jsou-li heteroatomy z různých skupin periodického systému, má nižší označení prvek z vyšší skupiny. H N 5 4 3 6 2 O 4 3 5 N 4 N 32 5 4 3 5 N 4 N 32 5 O 2 O S 2 S 1 1 1 1 1 morfolin 26 isoxazol oxazol isothiazol thiazol Organické názvosloví Heterocyklické sloučeniny Názvy ostatních kondenzovaných heterocyklických systémů se tvoří podle zásad systematické nomenklatury takto: Za základ názvu se zvolí název heterocyklu a k němu se jako prefix připojí název přikondenzovaného cyklického systému. Tyto prefixy se tvoří připojením zakončení -o k názvu heterocyklu nebo ke kmeni názvu uhlovodiku nebo heterocyklu. Tedy např.: pyrazino-, pyrazolo-, benzo-, nafto-, furo-, pyrido-, thieno-, imidazo- atd. Mezi uvedené dvě části názvu se pak do hranaté závorky vkládá afix, který vyjadřuje způsob spojení obou složek. Postupuje se tak, že strany matečného heterocyklického systému se označí písmeny abecedy počínaje atomem s obvyklým označením 1. 5 6 4 3 5 2 7 6 O 1 benzo[b]furan 27 4 N 3 2 7 S 1 benzo[d]thiazol Organické názvosloví Báze pyrimidinového a purinového typu Standardními zástupci pyrimidinové řady, jejichž deriváty jsou zastoupeny v nukleových kyselinách,jsou uracil, thymin a cytosin. Kromě toho byly v nukleových kyselinách prokázány v malé míře i další deriváty, např. 5-methylcytosin a 5-hydroxymethylcytosin. O 28 CH3 HN HN N H uracil NH2 O O O N H thymin N O N H cytosin Organické názvosloví Báze pyrimidinového a purinového typu Z purinových bazí jsou v DNA a RNA zastoupeny hlavně adenin a guanin, vedle některých jiných např. hypoxantinu. O NH2 N N N 29 N H adenin N HN H2N N N H guanin Organické názvosloví Aminokyseliny COOH H2N C H H glycin COOH H 2N C H H3C CH CH2CH3 L-isoleucin COOH H2N C H CH2OH L-serin COOH H2N C CH3 H COOH H2N C H CH2C6H5 L-alanin L-fenylalanin COOH H2N C H CH2CH(CH3)2 L-valin L-leucin COOH COOH COOH H2N C H H2N C H H2N C H CH2COOH CH2CH2COOH (CH2)3NH2 L-asparagová kys. COOH H2N C H H C OH H3 C L-glutamová kys. L-cystein N N H COOH H2N C H (CH2)4NH2 L-ornithin COOH H2N C H CH2SH L-threonin COOH COOH H 2N C H H2N C H H2C CH2 H2C OH H 2C NH L-arginin L-tyrosin C HN NH2 30 COOH H2N C H CH(CH3)2 COOH H2N C H CH2CH2SH L-methionin CH2 CH COOH CH2 CH COOH H2N histidin L-lysin N H H2N tryptofan Organické názvosloví Cukry CH2OH CHO H OH H OH H OH CH2OH CHO CO HO H H OH H OH CH2OH D-ribosa H HO H H D-fruktosa D-glukosa CHO CHO H HO HO H OH H H OH CH2OH D-galaktosa 31 OH H OH OH CH2OH HO HO H H H H OH OH CH2OH D-mannosa Organické názvosloví derivát vzorec předpona přípona karboxylová kyselina sulfonová k. - COOH karboxy- -ová kys. - SO3H sulfo- sulfonová k. aldehyd - CHO formyl- -al keton = CO oxo- -on alkohol - OH hydroxy- -ol thiol - SH sulfanyl- -thiol amin - NH2 amino- -amin ether -O- R-oxy- ether sulfid -S- R-thio- sulfid halogen der. - F, -Cl, -Br, -I halogen- - nitro der. - NO2 nitro- - 32 Organické názvosloví Polytopické deriváty 1. Určení hlavní skupiny 2. Stanovení hlavního řetězce a/ co nejvíce charekteristických skupin b/ co nejvíce násobných vazeb c/ co nejvíce uhlíkových atomů 3. Očíslování uhlíkových atomů hlavního řetezce tak, aby hlavní skupina měla nejnižsí označení 4. Pojmenování a sestavení názvu 3-chlor-6-hydroxy-5-methylhex-3-en-2-on 3-sulfobenzoová kyselina 33 Organické názvosloví