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有機化学

IUPAC命名法・官能基

代表的な官能基を見分け、主鎖の選択・番号付け・接頭語と接尾語によって系統名を組み立てる。

直観直観:分子名は地図

系統名には構造が符号化されている。母体名は炭素骨格を、位置番号は置換位置を、語尾は最優先の官能基を示す。名前から構造へも、その逆へも読めるようにしよう。

表示された構造から特徴的な官能基を見つけ、命名パターンと結び付ける。

学校学校レベル:母体の命名

定義:

主官能基(可能なら最も多くの多重結合も)を含む最長鎖を選ぶ。主接尾語の位置番号が最小になるよう番号を付け、その後、適用されるIUPAC規則に従って多重結合と置換基を扱う。

代表的な官能基と命名形
化合物群特徴基代表的な名称
アルコールヒドロキシ基、–OHアルカン-オール
アルデヒド–CHOアルカナール
ケトン>C=Oアルカン-オン
カルボン酸–COOHアルカン酸

例

解答

–OHを含む最長鎖は炭素3個なので母体はプロパン。近い端から番号を付けると–OHは2位で、名称はプロパン-2-オール。

大学大学レベル:優先順位と名称の構成

複数の特徴基がある場合、一つを主官能基として接尾語で示し、他は通常接頭語で表す。官能基の優先順位は、式を読む順序とは異なる。母体選択と同順位の判定には現行IUPAC Blue Bookの規則を適用する。

定義:

不飽和アルコールでは二重結合と–OHの両方の位置を名称に示す。例えばブタ-3-エン-2-オールは炭素4個の鎖で、二重結合は3位から始まり、–OHは2位にある。語尾の「e」の扱いは接尾語結合の現行規則に従う。

例

解答

カルボキシル炭素は母体に含まれ、1位となる。4炭素の母体はブタン酸で、塩素は3位にある。名称は3-クロロブタン酸。

上級発展的視点:名称をアルゴリズムとして捉える

系統命名は制約付き最適化として捉えられる。許容される母体候補を特定し、順序づけられた基準で評価し、位置番号を割り当て、規定の命名文法で構造を表現する。名称は一意な分子グラフに対応すべきだが、実際の化学コミュニケーションでは慣用保持名や優先IUPAC名も有用な例外となる。

参考文献

  • Nomenclature of Organic Chemistry: IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 · Henri A. Favre and Warren H. Powell, eds., 2014
  • Organic Chemistry · Jonathan Clayden, Nick Greeves, and Stuart Warren, 2012