新的命名原則中含氮化合物的命名解讀

田霞，韓建榮，甄小麗，蘇偉

河北科技大學理學院，石家莊 050018

有機化合物種類繁多，數目龐大，且隨著人類對自然的探索還在不斷地涌現出大量新的有機化合物。因此對數以千萬計的有機化合物進行系統、規范的命名，用于區分各個化合物是非常必要的。2017年中國化學會有機化合物命名審定委員會參考了IUPAC 1993年建議的命名指南，對1980年制定的《有機化學命名原則》進行了修訂與增補，編著出版了《有機化合物命名原則2017》(CCS2017)[1,2]。就目前來說，長期以來有機化合物命名的課堂教學、教材編寫、論文撰寫等都是按照原來的命名規則進行命名，并已經形成了一套比較系統的教學體系[3-5]。要徹底實施新原則下的有機化合物的精確的命名，作為一線教師首先要在課堂教學中進行教學實踐，逐漸實現新舊命名原則的過渡是非常必要的。關于新原則已經有一些教材采用[6-8]，并有許多教師相繼給出了一些闡釋[9-14]。本文基于基礎有機化學中含有氮原子的化合物命名在新舊原則中的異同進行對比，將新的命名原則應用于教學中，以便于初學者掌握。

有機化合物系統命名通?？梢圆捎萌〈?、官能團類別命名法、置換命名法和多重命名法等。2017新原則中的系統命名是根據化合物的結構確定命名的操作方法，其中主要采用取代命名法，其命名結構如圖1所示。

圖1 有機化合物系統命名組成的結構

在新的命名規則中首先要從多個特性基團(官能團)中按照特性基團的次序規則，選擇次序靠前者為主體基團，并將該基團作為后綴基團。然后確定詞根母體氫化物，對母體氫化物和主體基團進行命名，確定取代基，編號，按照圖1書寫系統名稱。

特性基團作為主體基團(類型化合物)的名稱及優先次序為：

―COOR ＞ ―COX ＞ ―CONH2＞ ―CN ＞ ―CHO ＞ ―CO ＞ ROH ＞ ArOH ＞ ―SH ＞ ―NH2＞

＝NH ＞ ―OR ＞ ―SR

有機含氮化合物在基礎有機化學中占有重要地位，本文歸納總結了CCS2017新原則中關于含氮化合物所做的重要修訂，并結合有機化合物系統命名法的教學實際，對如何實施CCS2017新規進行教學提供建議，以供討論。

1 有機硝基化合物的命名

在系統命名中，特性基團中硝基排在最后，通常只能作為取代基(同舊原則)而不作為主體基團。因此對于含有一個或多個硝基的化合物在命名時，可采用前綴中加“硝基”來命名。如圖2化合物1中，特性基團羧基是主體基團，苯是母體氫化物(同舊原則)，與舊原則不同的是在對母體氫化物進行編號時，新的命名規則按照取代基的“最低位次組”原則，若取代基位次組相同，則按取代基的英文名稱的第一個字母的先后順序，排在前面的基團的次序盡可能小，因此其名稱為3-硝基-5-丙基苯甲酸；如圖2化合物2中，特性基團羥基是主體基團，環己烯是母體氫化物，與舊原則不同的是新的命名規則將母體氫化物中雙鍵的位次置于母體氫化物之后，因此其名稱為4-硝基環己-2-烯-1醇。在新的命名規則中，一個最大的修訂是取代基按英文首字母順序排列，并且主特性基團以及母體氫化物的位次列出順序。

圖2 硝基化合物的命名

2 胺類化合物的命名

從特性基團作為主體基團的名稱及優先次序可以看出，氨基排在較為靠后的位置，因此當化合物中沒有排列在氨基前的特性基團時，即氨基在分子中為主特性基團(主體基團)時，胺NR1R2R3(伯、仲、叔胺)的命名可以有三種方法：

(1)以氮烷(NH3)作為母體氫化物，胺看作是NH3中的氫被烴基取代的產物。在命名時把取代基加到母體氫化物氮烷前邊，即：

取代基數目+取代基名稱(按照英文首字母的順序排列，并用括號隔開)+氮烷；

(2)把氨基作為主體基團，其他基團作為取代基，按照英文首字母的順序依次放在“胺”前，即：

取代基數目+取代基名稱(按照英文首字母的順序排列，并用括號隔開)+胺。

這兩種方法適用于各種胺(伯、仲、叔胺)；

(3)對于伯胺還有另一種命名方法，即胺作為主體基團(后綴)，然后確定母體氫化物并置于主體前，即：

取代基位次+取代基名稱+母體氫化物+氨基的位次+胺(伯胺)。

在IUPAC2013建議優先使用該方法，而仲胺和叔胺則可以作為伯胺和仲胺的N-取代物。

在舊的命名規則中，當與―NH2連接的基團較復雜時，往往把氨基作為取代基來命名。如圖3中的化合物3，按舊的命名規則是以氨基為取代基，而以含有雙鍵的最長的碳鏈為母體命名的，因此該化合物命名為2-乙基-5-氨基-1-庚烯。而新的命名規則中，雙鍵或三鍵不再作為主體基團，因此在選擇主鏈時應選擇最長的碳鏈為主鏈，把雙鍵或叁鍵作為取代基“甲亞基”或“甲次基”，按照上述三種方法，化合物3可以命名為“氮烷或胺”(圖3，化合物3可命名為1)、2)、3))。對于叔胺化合物4新舊方法不同的是取代基的次序，在新的命名規則中取代基按照英文首字母順序排列，且取代基間用括號隔開。

圖3 胺的命名

含有兩個或以上的多胺結構單元的化合物，按照上述(2)或(3)命名方式進行命名，并用N,N’或在N原子上以上標的方式通過標明母體氫化物的位次作為前綴，標明不同氮上的取代基。如圖4中化合物5，可以按照上述(2)和(3)方法命名為二胺。

圖4 多胺及其他含氨基化合物的命名

當胺不是主體基團，不能用后綴表示時，可用前綴“烴基氨基或氨叉基”命名。如圖4化合物6，兩個苯環上的氰基排在氨基的前邊，因此應該選擇氰基為主體基團命名為腈，而把中間的―NH―看作取代基“氨叉基”或“烴基氨基”來命名。

3 胺鹽和季銨鹽的命名

胺鹽是伯、仲、叔胺與酸反應的產物R4N+X-(R至少有一個為氫)，而季銨鹽則是由叔胺和烷基化試劑反應生成的R4N+X-(R均為烴基)。在命名時可以選其中一個R―基為胺的母體氫化物，其余為氫或其他取代基，將取代基按英文首字母順序依次列出寫在“銨”之前。當負離子為鹵素負離子和氫氧根離子時，將負離子加“化”置于陽離子的前邊，即：負離子+化+取代基數目+取代基名稱+銨。如圖5中的化合物7；當負離子為硝酸根、硫酸根等時，則直接加在陽離子前邊，如圖5中的化合物8。對于胺鹽還可以在胺的名稱后加與其成鹽的酸的名稱和“鹽”字，比如二乙胺鹽酸鹽。

圖5 銨鹽的命名

4 含氮飽和雜環化合物的命名

含氮飽和雜環化合物通常有兩種命名方法。常采用的是Hantzsch-Widman雜環命名系統進行命名，以環中雜原子的數目和前綴名為前綴，再和表示環大小的后綴結合成化合物名。即：雜原子位次+數目+雜原子+“雜環”+原子總數+“烷”。對于含氮原子的芳雜環衍生物還可以采用特定名稱命名或譯音。例如圖6中化合物10和11。

圖6 含氮飽和雜環化合物的命名

5 羰基與氨及其衍生物反應產物的命名

氨及其衍生物胺、羥胺、肼、氨基脲等分子中氮原子上的孤對電子，可以作為親核試劑與醛、酮發生加成，然后脫水而生成含有C＝N雙鍵的化合物，這類含有C＝N雙鍵的化合物命名如下。

5.1 醛和酮與氨或胺縮合產物——亞胺

亞胺作為醛或酮與氨或胺(伯胺)反應的產物在系統命名中有下列三種命名方法：

(1)看做母體氫化物氮烷的衍生物，命名為：取代基+“氮烷”；

(2)將與雙鍵碳相連的烴基作為母體氫化物，“亞胺”作后綴，命名為：N-取代基+母體氫化物(與雙鍵碳相連的部分)+“亞胺”；

(3)看做胺的亞基取代物，命名為：N-取代基+某亞基+“胺”，如圖7中化合物12。

在圖7中化合物13，當以母體氫化物氮烷命名時，把與氮相連的兩個基團苯基和苯甲亞基看作是取代基，并按照英文字母的順序置于母體氮烷前并用括號將兩個取代基隔開，命名為苯甲亞基(苯基)氮烷。而以亞胺為主體基團時，應將與氮以雙鍵相連的部分作為母體氫化物，將單鍵部分置于母體氫化物前命名為N-苯基苯甲烷亞胺；或者以胺命名，將取代基和取代亞基依次置于胺前，命名為N-苯基苯甲亞基胺。而第三種命名法保留了80版的命名原則。

當亞胺基團不是主體基團時，通常把＝NH稱為“氨亞基”，如圖7中化合物14。

圖7 亞胺的命名

5.2 醛和酮與羥胺縮合產物——肟

醛或酮與羥胺進行縮合反應的產物為肟，通常按照官能團類別命名的原則，在醛或酮的名稱后加“肟”來命名。例如圖8中化合物15命名為戊-3-酮肟，與舊原則的區別是羰基的位次寫在“酮”之前；也可按照IUPAC原則將其命名為羥胺的烴亞基衍生物，“某亞基+羥胺”。如化合物15也可以命名為戊-3-亞基羥胺。當其不是主體基團時，按取代命名法將＝N―OH命名為“羥氨亞基”，作為取代基前綴。如圖8中化合物16命名為4-(羥氨亞基)環己-1-甲酸。

圖8 肟的命名

5.3 醛和酮與肼縮合產物——腙

通常把醛、酮與肼縮合得到的具有通用結構R2C＝N―NH―R’的化合物統稱為腙。其有兩種命名方式，一種是在醛或酮的后面加“腙”，例如圖9中化合物17可以命名為苯甲醛-2,4-二硝基苯腙，這種命名法與舊的命名原則相同；另一種方法是把它們作為母體氫化物乙氮烷(肼)NH2NH2的衍生物來命名，化合物17也可以命名為1-苯甲亞基-2-(2,4-二硝基苯基)乙氮烷(肼)。當它不是主體基團時，可將它作為前綴“腙基或肼亞基”連接到母體氫化物或母體取代基前，例如圖9中化合物18。

圖9 腙的命名

5.4 醛和酮與氨基脲縮合產物——縮氨脲

圖10 縮氨脲的命名

6 偶氮、重氮類化合物的命名

重氮和偶氮化合物分子中都含有―N＝N―特性基團。―N＝N―的兩端都和基團碳原子直接相連的化合物稱為偶氮化合物，如果一端與非碳原子直接相連稱為重氮化合物。雖然在新版命名原則中其俗名仍然保留，但通常把含有H―N＝N―H結構的化合物以取代操作法命名為母體乙氮烯(如圖11中化合物22)，其中偶氮和重氮類化合物就是乙氮烯類的衍生物。

對于R―N＝N―R’類化合物，其中R和R’可以相同也可以不同，當R中含有主特性基團時，那么R’N＝N―可以作為乙氮烯基取代基，以RH為母體氫化物命名(如圖11中化合物23)。

圖11 偶氮和重氮類化合物的命名

7 含有碳氮叁鍵―C≡N的化合物

氫氰酸(H―C≡N)中的氫被烴基取代后的物質R―C≡N叫腈。新版原則中，這類化合物和原來的命名原則一樣，經常看作是羧酸衍生物，因此其命名與羧酸和其他相關化合物命名方式類似，對于無環的腈或二腈的命名方法可以看作是酸中的―COOH被氰基(―CN)取代，命名時將相應的羧酸的后綴替換為腈，例如圖12中化合物25可命名為丁腈。

對于采用俗名命名的羧酸被氰基取代后所得到的腈，命名時將相應羧酸俗名中詞尾(酸)替換為腈。如果原羧酸的名稱以甲酸結尾，則相應腈類化合物命名時用甲腈替換甲酸，比如化合物26命名為環己烷甲腈。

含有R―C≡N結構的化合物按其特性基團類別名還可以稱為氰化物，先給出基團R的名稱，然后寫氰化物，和上述命名不同的是氰化物包括―CN中的碳，如圖12中化合物26命名為環己基氰化物。當存在更優的主特性基團時，可將―CN作為前綴氰基，如圖12中化合物27。

圖12 腈類化合物的命名

酰胺和氨基酸的命名是按照羧酸及其衍生物的命名原則進行命名，含氮芳雜環化合物的命名通常采用其俗名，這里對這些物質的命名不做討論。

8 結語

新命名原則中變化較大的內容便是取代基在有機化合物系統命名中的排序。通過對含氮化合物新命名原則的解讀及其在新舊命名原則中的主要區別和聯系比較，有利于教師在教學中研究新原則的特點，總結新舊原則的異同、找出規律，進而探究最佳的教學方法，實現新舊原則的自然過渡，使學生在有機化學初學階段形成新命名原則下的思維慣性。另外，該解讀有利于將新原則有機地融入到新的教材體系當中，不僅使教師和學生，而且使廣大化學工作者能更快地掌握新的有機化合物命名原則，從而方便其學習和交流。