有机化合物的分类和命名

　　人类目前认识的有机化合物已达数千万种，对有机化合物进行分类和命名是为了对有机化合物研究的方便。本单元中有机化合物的分类和命名的知识，是以后学习各类有机化合物的前提和基础。

　　【重点、难点】
　　重点：
　　1、理解官能团的含义，能识别常见的官能团；初步学会依据官能团对有机化合物进行分类；理解同系物的概念，会辨别简单有机化合物的同系物；能辨别脂肪族、芳香族和链状、环状化合物。
　　2、理解“基”的含义，会识别常见的“基”；知道碳原子数在10以内的简单有机化合物的习惯名称。
　　3、初步学会使用系统命名法对较复杂的链状烷烃和简单的醇类、烯烃、芳香烃和环烷烃进行命名。
　　难点：
　　1、理解官能团的含义和同系物的概念。
　　2、能够使用系统命名法对较复杂的链状烷烃和简单的醇类、烯烃、芳香烃和环烷烃进行命名。

　　【知识讲解】
　　一、有机化合物的分类
　　在生活中我们经常对纷乱的物品进行整理。将不同类别的东西分类使我们的生活更有条理。有机化合物数量众多，已达几千万种，并且总数每年都在增加。为了研究有机化合物，需要对它们进行科学的分类。按官能团分类是有机化合物最常见、最重要的分类方法。

　　1、官能团
　　在众多的有机化合物中，有些有机化合物在性质上十分相似，人们通过对这些有机物结构的研究发现，有机物的这些相似的性质往往是由它们具有某些相同的原子或原子团所引起的。在有机化学中，将这些能够反映一类有机化合物共同特性的原子或原子团叫做官能团。
　　
　　与乙醇化学性质相似的有机化合物属于醇类，它们的分子中都含有羟基(－OH)，醇类的化学性质与羟基密切相关。与乙酸化学性质相似的有机化合物属于羧酸，它们的化学性质与羧基(－COOH)密切相关。显然醇分子中的羟基和羧酸分子中的羧基就属于官能团。

　　2、依据官能团进行分类
　　官能团能够较好的反映有机物的性质，根据官能团对有机化合物进行分类，是有机化学中常用的分类方法，这种分类方法为研究有机物的性质提供了方便。用这种分类方法可以将烃分为烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃等，可以将烃的衍生物分为卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、酯和胺等。
　　

　　3、同系物
　　结构相似、分子组成相差一个或若干个“CH₂”原子团的有机化合物互相称为同系物。例如：CH₃－OH、CH₃CH₂－OH 、CH₃CH₂CH₂－OH、CH₃CH₂CH₂CH₂－OH就互相称为同系物。
　　同系物有三个特点：
　　①结构相似。这里的结构相似是指含有的官能团一样，并且每个分子中含有的官能团的数目也是一样的。对烷烃来说结构相似，就是指碳原子间都以单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合，而与碳链上有无支链及支链的多少无关。
　　②分子的相对质量相差14或14的整数倍。
　　③有相似的化学性质。

　　4、其它分类方法
　　我们还可以从不同的角度对有机化合物进行分类。例如，把不含有苯环的有机化合物称为脂肪族化合物，把含有苯环的有机化合物称为芳香族化合物；根据有机化合物分子中的碳原子是连接成链状还是环状，把有机化合物分为链状化合物和环状化合物。
　　例如，对烃进行分类，可分为链状烃和环状烃。链状烃中，分子中的碳原子全部以单键相连的称为烷烃，分子中有碳碳双键的称为烯烃，若有两个双键的称为二烯烃，分子中碳原子间有碳碳叁键的称为炔烃。环烃中，分子中只含碳碳单键的称为环烷烃，分子中含有苯环的称为芳香烃。芳香烃中又分为单环芳烃(苯及苯的同系物)和稠环芳烃。
　　烃的分类及各自的通式和代表物，如下图：
　　

　　二、有机化合物的命名
　　有机化合物成千上万，需要给每个有机化合物命名。给有机化合物命名的根本目的是为了区分有机化合物，使其名称与结构相对应。按照一定的命名方法，一个有机化合物应该只有一个名称，一个名称也只能指一个确定的有机化合物。

　　1、习惯命名法
　　习惯命名法又称普通命名法，用于比较简单的有机化合物的命名。
　　采用习惯命名法对烷烃进行命名，通常是根据碳原子数对烃命名，碳原子数在10以下的，依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示，分子数在10以上的用汉字数表示。如CH₄、CH₃CH₃、CH₃CH₂CH₃分别为甲烷、乙烷、丙烷，CH₃(CH₂)₁₅CH₃称为十七烷等。
　　习惯命名法能直接看出烷烃中所含的碳原子数，比较直观。习惯命名法的缺点是难以对较复杂的有机物命名。如：都是戊烷，但这三种戊烷结构不同，互称同分异构体，而习惯命名法要区分开这三种不同的戊烷，就比较麻烦，分别用正戊烷、异戊烷、新戊烷区分。对同分异体较多的烷烃，就很难分开命名。而用系统命名法能很好解决该问题，对大多数烷烃都能准确命名。

　　2、系统命名法
　　(1)有机物中的基
　　从有机物分子中去掉一个一价基团后剩余的原子团叫一价基(简称基)，常见的一价烷基有－CH₃(甲基)、－CH₂CH₃(乙基)等。除了一价基以外，还有二价基[亚基，如－CH₂－(亚甲基)]、三价基[次基，如(次甲基)]等。烃分子中去掉一个或几个氢原子后剩余的呈电中性的原子团叫做烃基。
　　(2)系统命名法
　　用系统命名法命名有机化合物的基本思路是先将有机化合物分为母体和取代基两部分，再将取代基全部假想为氢原子以命名母体，然后确定取代基的名称和位置。命名的基本方法是以母体名称作为主体名，并按规定的要求注明取代基或官能团的数目和位次，得到有机化合物的名称。用系统命法命名的有机化合物名称通常包括取代基位置、数目和名称以及母体的名称。
　　(3)系统命名法命名过程示例

　　以为例，介绍系统命名法命名步骤。
　　Ⅰ、选主链
　　选碳原子数最多的碳链为主链。根据主链上的碳原子的个数称为“某烷”，个数的名称类似于习惯命名法，但习惯命名法是把所有的碳原子包含在内，系统命名法只用主链上的碳原子数命名“某烷”。
　　根据上述原则可知，该烷烃最长碳链上有7个碳原子，命名为“庚烷”。但该烷烃中有多条碳链上都有7个碳原子，选取时需考虑支链：以取代基最多的链为主链。

　　　　　　　
　　由上式可知，若以虚线的链为主链，左端的取代基中还有支链，较为复杂。以横的链为主链，有两种取代基：－CH₃、－CH₂CH₃，取代基结构简单，故以横的链为主链。
　　Ⅱ、编号定位
　　上式中的阿拉伯数字就是对烷烃主链进行的编号，目的是确定取代基的位置。编号的原则是从距离取代基最近的一端编号。若两端距离取代基等距离，则应该遵循“{zd1}系列原则”进行编号。
　　所谓“{zd1}系列”是指从碳链不同的方向编号，得到几种不同的编号系列，顺次逐项比较各系列的不同位次，{zx0}遇到的位次最小的即“{zd1}系列”。例如，

　　该烷烃从左到右编号，甲基的位次分别为2、3、3、8、8；从右到左编号，甲基的位次分别为2、2、7、7、8。{dy}个数字都是“2”，故比较第二个数字“3”与“2”。因2＜3，故编号应从右到左。该化合物命名为2,2，7,7，8-五甲基壬烷。
　　依据上述“{zd1}系列原则”，本例中的烷烃应从左端开始编号。即：

　　　　　　　　　　
　　Ⅲ、定名称
　　先写取代基的名称，且简单的取代基在最前面，复杂的写在后面，相同的取代基合并，用汉字数字表示出取代基的个数。取代基的位置用阿拉伯数字表示，不同阿拉伯数用“，”隔开，且阿拉伯数字与汉字用“－”隔开。
　　根据上述原则，该烷烃的名称为：

　　烷烃命名方法是其余烃及烃的衍生物命名的基础，如命名的原则、步骤类似于烷烃，只是必须时刻把官能团考虑在内。主链应是含碳碳双键的最长碳链，编号时必须从离双键最近的一端开始，而不用考虑取代基，定名称时须把双键的位置标出，因为双键位置移动，就变成了不同物质，故名称为3,5，6－三甲基－5－乙基－2－庚烯(式中2是指双健的位置在2、3两个C原子上)。

　　【例题分析】

　　例1、化合物中的－OH被卤原子取代所得的化合物称为酰卤。下列化合物可以看作酰卤的是(　　)
　　①HCOF　　②CCl₄　　③COCl₂④CH₂ClCOOH

　　A、①③　　B、②④　　C、②③　　D、③④

　　解析：由题给信息很容易归纳出酰卤的结构特点是，X为F、Cl、Br、I。这是判断题中各化合物是否为酰卤的判断依据，HCOF中存在，所以是酰卤；CCl₄分子中不含氧原子，就不可能是酰卤；COCl₂的结构为，肯定存在的结构，必定是酰卤；CH₂ClCOOH存在的是和，所以不是酰卤。
　　答案：A


　　例2、下列各对物质、互为同系物的是(　　)

　　A、

　　B、

　　C、CH₃CH₂OH与CH₃OCH₃

　　D、

　　解析：同系物要求结构相似，组成相差一个或若干个CH₂原子团。A、B两选项虽在组成上各相差一个CH₂，但由于同组两物质结构不相似，A为烯烃与环烷烃，B为酚和芳香醇，因此都不能称为同系物，C选项为同分异构关系，D选项两物质均有一个－OH直接与苯环相连，同属酚类，而且组成相差一个CH₂原子团。
　　答案：D

　　
　　例3、下列有机物的命名中，正确的是(　　)

　　A、；2－乙基丙烷

　　B、；2，5－二甲基－4－乙基已烷

　　C、；2－甲基－3－异丙基戊烷

　　D、C(CH₃)₄；2，2－二甲基丙烷

　　解析：根据烷烃的系统命名原则来分析判断。选项A，其主链应有4个碳原子，其系统名称应为2－甲基丁烷；选项B，其碳原子编号错误，因其两个甲基位置相同，而－C₂H₅距左端较近，应为3－乙基，即系统名称应为2，5－二甲基－3－乙基已烷；选项C中应注意的是当最长碳链有多种选择时，应选取含支链最多的最长碳链作为主链，其系统命名法名称应为2，4－二甲基－3－乙基戊烷。
　　答案：D


　　例4、某同学写出的下列烷烃的名称中，不正确的是(　　)
　　A、2，3－二甲基丁烷
　　B、3，3－二甲基丁烷
　　C、3－甲基－2－乙基戊烷
　　D、2，2，3，3－四甲基丁烷

　　解析：解此类题的方法是：先按题中所给名称，写出其结构简式，然后再按命名原则重新给其命名，看与原来名称是否相符，若相符，则原来的命名就是正确的。
　　B选项：按其名称写出结构简式为：，应叫2,2－二甲基丁烷，所以B错。
　　C选项：它违反了选定最长的碳链做主链的原则，正确的的名称为：3，4—二甲基已烷。
　　答案：B、C