次序规则

判断取代基或基团次序的规则

次序规则( 序列 rule),也称为顺序规则,是有机化学命名中判断 取代基 ( 基团 )优先次序的一个重要规则,是 有机化合物 命名中取代基列出顺序、 烯烃 结构Z、E式以及手性化合物的R、S构型判断的基本依据,也是主链编号的依据之一。

次序规则最早是Cahn, R. S, Ingold, C. K和Prelog, V 为解决手性异构体命名问题,进行 原子 或原子团次序排列而提出的一个规则。 次序规则主要应用于 烷烃 的系统命名和烯烃中几何异构体的命名

次序规则主要内容是:由 双键 碳上直接相连的两个原子的原子序数的大小来决定,原子序数大者为优。若原子序数相同时,则比较 相对原子质量 数大小。若与双键 碳 直接相连的第一个原子相同,要依次比较第二个甚至第三个原子,依此类推,直到比较出优先顺序为止。

提出意义

次序规则最早由Cahn, R. S, Ingold, C. K和Prelog, V 提出,目的为解决手性异构体命名问题。此后经修改和完善,于1970年为国际纯 化学 和 应用化学 联合会(IU- PAC )所正式采用,成为 有机化合物 的命名中主链编号、 取代基 列出顺序、 烯烃 结构Z、E式的判断以及手性化合物的R、S构型判断的基本依据。

规则内容

(1) 原子 :原子序数大的排在前面, 同位素 质量数 大的优先。

几种常见原子的优先次序为:I>Br>Cl>S>P>O>N>C>H

(2)杂原子上孤 电子对 当作最小的取代基,如下图所示:

取代基优先次序为:c>b>a>孤电子对

(3)若取代基中心原子相同者,则逐轮依次比较与中心原子相连的原子的原子序数大小;如仍相同,再依次逐轮外推,直至比较出较优 基团 为止。

且在逐轮依次比较时,还有优先方向原则,即遇到不同点时,优先比较各自较优基团上的 取代基 。

C5与C3连的 原子 相同,接着依次比较下一层的取代基,如从O上取代基来比较,C5的O上连C,C3的O上连 H,则C5取代基优于C3取代基;如从C上取代基来比较,C6连(C,H,H),C2 连(C,C,H),则C3 取代基优于 C5取代基,此时优先从较优的O取代基进行比较。因此C5取代基优于 C3 取代基,C4手性构型为R。

(4)若为 同位素 , 质量数 大者为较优 基团 ,如:D>H、 ;该原则只适用于仅存在同位素差别,而其它都相同的基团之间的比较,如下:-CH2CH3>-CH2CH2D

对于可以通过逐轮依次比较原子序数而排列出优先次序的 取代基 ,则这条规则不使用,如:-CH2CH2CH3>-CHDCH3

(5)若取代基上含有 双键 、三键以或芳环,可以认为双键中心 碳 连有两个相同原子,三键中心碳原子连有三个相同原子,芳环中心碳原子连有两个或三个相同原子,其中一个为实原子(real atom),其他为虚原子(phantom atom,括弧内原子),如

其中,规定虚碳原子上不再连任何原子,或认为连的原子为零,甚至小于杂原子所含有的孤 电子对 。以 乙炔基 和 苯基 为例进行分析,C1上连(C、C、C)Ci上连(C、C、C),此时未能比较出结果,接着进行下一轮比较;C2为实碳,连有(C、C、H),C3 和C4为虚碳,不再连有任何 原子 ,或认为连的原子为零。Cii和Ciii为实碳,均连有(C、C、H);而Civ为虚碳,不再连有任何原子,Cii与C2相同,Ciii优于 C3 ,Civ 与C4相同。因此苯基优先于乙炔基。由此可以比较出下列 取代基 的优先次序:

(6)饱和 基团 :如果第一个原子序数相同,则比较第二个原子的原子序数,依次类推。常见的 烃基 优先次序为:(CH3)3C->(CH3)2CH->CH3CH2->CH3-

(7)不饱和基团:可看作是与两个或三个相同的 原子 相连。不饱和烃基的优先次序为:-C≡CH>-CH=CH2>(CH3)2CH-

(8)若与 双键 碳 相连的基团互为 顺反异构 时,Z型先于E型。

R构型优于S构型。

次序规则主要应用于 烷烃 的系统命名和 烯烃 中几何异构体的命名。

烃的系统命名:如果在主链上连有几个不同的 取代基 ,则取代基按照“次序规则”依次列出,优先 基团 后列出。

按照次序规则, 烷基 的优先次序为: 叔丁基 > 仲丁基 >异 丙基 > 异丁基 >丁基>丙基> 乙基 > 甲基 。

参考资料

  1. 有机化学中次序规则的教学探讨 维普网 2024-03-07
  2. 順序規則 剧多 2024-03-07
  3. 次序规则 有道词典 2024-03-07