取代基在有機化合物系統(tǒng)命名中的排序問題

孫賀平 吳毓林

(中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所上海 200032)

在多方支持下，化學(xué)名詞審定委員會有機化學(xué)專業(yè)組下的修訂工作組于2010年開始對中國化學(xué)會1980年頒發(fā)的《有機化學(xué)命名原則》(下文簡稱“1980版”)進行修訂。目前修訂稿初稿《有機化合物中文命名原則》(下文簡稱“2010修訂版”)已基本完成并上網(wǎng)發(fā)布，正在征求意見(http://sioc-journal.cn/Jwk_yjhx/CN/column/item98.shtml)。本文擬就修訂中變動較大的“取代基在有機化合物系統(tǒng)命名中的排序”問題進行說明，希望能得到有機化學(xué)教學(xué)和科研工作者的批評指正。

1 背景介紹

對有機化合物的命名，國際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)由專門的委員會提出了《有機化學(xué)命名法》(IUPACNomenclatureofOrganicChemistry)，1993年修訂時改稱《有機化合物命名法》(IUPAC NomenclatureofOrganicCompounds)［1-10］，這一命名體系因而也成為全球有機化學(xué)界最廣泛使用的體系。我國化學(xué)界過去也曾對中文化合物系統(tǒng)命名原則的制定給予極大的重視，中國化學(xué)會于1980年發(fā)布了《有機化學(xué)命名原則》(1980版)，并于1983年審定后正式出版［11］。但是此后30年間，有機化學(xué)學(xué)科又有了新的飛躍發(fā)展，再由于“1980版”在當時也是一份較簡潔的版本，因此已不能適應(yīng)當今有機化學(xué)學(xué)科發(fā)展的需要，也給中文有機化學(xué)的信息交流及教學(xué)帶來諸多問題。為此，國家科技名詞委第2屆化學(xué)名詞審定委員會的有機化學(xué)專業(yè)組在審定名詞后，開始探索對“1980版”的更新修訂工作。

2 “1980版”對取代基排序原則的局限性

有機化合物的名稱組成概而言之是由母體氫化物名稱為詞根，加上主特性基團為后綴(詞尾)，再加上母體氫化物上的各種取代基以及相應(yīng)的符號和數(shù)字標識為前綴而構(gòu)成，當其中有多個取代基時，它們的前后排列次序由“1980版”作出規(guī)定。1960年12月，中國科學(xué)院編譯出版委員會名詞室正式印行了《有機化學(xué)物質(zhì)的系統(tǒng)命名原則》［12］，其中第9、10小節(jié)提出支鏈烴上支鏈列出的順序可以:(A)按照主鏈上被取代的碳原子順序列出;(B)按照支鏈的復(fù)雜程度次第列出，較復(fù)雜的在后。這一規(guī)定是參照了1957年IUPAC的《有機化學(xué)命名法》(第2版)，但刪去了IUPAC規(guī)定的另一按取代基字母順序列出的方法。在“1980版”命名原則中，當時的有機化學(xué)名詞小組將按照支鏈的復(fù)雜程度次第列出的1960年規(guī)定改為:各取代基的名稱是按其順序規(guī)則中的大小在前綴中由小到大依次排列。但在1979年IUPAC修訂的命名規(guī)則中則廢棄了按照復(fù)雜程度次第列出的方法，而保留了采用各取代基的名稱按其英文字母順序依次排列的方法。由此，有機化合物的中英文命名不僅僅在文字上不同，而且在規(guī)則上也存在差異。2010年修訂小組開始工作后，基于修訂的指導(dǎo)思想是應(yīng)與當前國際命名規(guī)則在基本原則上一致;在形式上應(yīng)符合中文構(gòu)詞的習(xí)慣，而且又易于與英文相互轉(zhuǎn)換，便于國際交流;對于“1980版”中已作的規(guī)定、采用的中文譯名和用字盡量少作改動，但對一些不夠確切的規(guī)定和用字還必須加以仔細修訂。為此，修訂小組對這一差異進行了較為深入的考察，發(fā)覺“1980版”的規(guī)定并不是十分合適，存在以下一些問題。

(1)按“1980版”的命名原則，依順序規(guī)則中的大小依次排列將可能造成有機化合物的中英文命名不同;不僅取代基的前后排列可能不同，而且主鏈的編號也可能不同;在鏈狀化合物中還可能出現(xiàn)主鏈的選擇不同。這些不同會在一定程度上不利于國際交流。下面以實例進行說明。

(a)中英文命名中取代基的前后排列不同，但不影響編號(僅影響取代基的前后排列不同)。如:

按 IUPAC 命名為:5-乙基-8-異丙基-2，11-二甲基十二烷(5-ethyl-8-isopropyl-2，11-dimethyldodecane);按“1980版”命名為:2，11-二甲基-5-乙基-8-異丙基十二烷。

(b)影響取代基的前后排列和編號。

將上例化合物中的異丙基改為丁基則會同時影響排列和編號。如:

按 IUPAC 命名為:5-丁基-8-乙基-2，11-二甲基十二烷(5-butyl-8-ethyl-2，11-dimethyldodecane);按“1980版”命名為:2，11-二甲基-5-乙基-8-丁基十二烷。

又如:

按IUPAC命名為:3-氨基-5-甲基苯磺酸(3-amino-5-methylbenzenesulfonicacid);按“1980版”命名為:3-甲基-5-氨基苯磺酸。

以上二例均需使排列在前的取代基編號小。

(c)影響取代基的前后排列，編號和主鏈的選擇。如:

按 IUPAC 命名為:1，8-二溴-1-氯-7-(氯甲基)辛烷(1，8-dibromo-1-chloro-7-(chloromethyl)octane);按“1980版”命名為:7-(溴甲基)-1，8-二氯-1-溴辛烷。

此時主鏈應(yīng)為取代基前綴排列在前的鏈。

(2)按立體化學(xué)順序規(guī)則中的基團大小來確定前綴中的排列是“1980版”的獨特創(chuàng)造。在1957年IUPAC《有機化學(xué)命名法》和1960年中國科學(xué)院《有機化學(xué)物質(zhì)的系統(tǒng)命名原則》中，對于按復(fù)雜性(complexity)排序時“復(fù)雜性”的判別只提出了一個很籠統(tǒng)的標準。因此，“1980版”中的提法實質(zhì)上是對復(fù)雜性排序法的延續(xù)，并提供了一種很明確的“復(fù)雜性”判別標準。但是順序規(guī)則迄今僅見用于立體化學(xué)中構(gòu)型的判別。對于一般有機化學(xué)教科書中涉及的較為簡單的基團，其順序規(guī)則中的大小較易確定，如“1980版”中列出的76個基團;但對于其他基團的大小確定往往并非易事，而且順序規(guī)則中的基團通常均為與立體中心以單鍵連接的基團，一旦化合物中出現(xiàn)以多重鍵與母體連接的基團時，則難于判別順序規(guī)則中的大小。例見如下幾個化合物命名時取代基前綴排列的情況。

(a)含氧亞基時的前綴排列。如:

按IUPAC命名為:5-乙酰氧基-8-氧亞基壬酸(5-acetoxy-8-oxononanoicacid);而若按“1980版”命名，則無法判別 ==O與 —OAc何者為大。

又如:

按IUPAC命名為:(1S，2S)-2-羥基-4-氧亞基環(huán)己烷甲酸甲酯==((1S，2S)-2-hydroxy-4-oxocyclohexanecarboxylicacidmethylester);而若按“1980版”命名，則無法判別 O 與 —OH 何者為大。

在“1980版”中，未曾明確取代基 oxo— (==O)的中文名;在“2010修訂版”中，建議稱其為“氧亞基”。

(b)含烴亞基時的前綴排列。如:

按IUPAC命名為:5-異丙基-2-異丙亞基環(huán)己酮(5-isopropyl-2-isopropylidenecyclohexanone);而若按“1980版”命名，則無法判別異丙基與異丙亞基何者為大。

(c)含叉基時的前綴排列。如:

按IUPAC命名有兩種可能方式:① (11R，12S，13S)-13-羥基-11，12-異丙叉二氧基十八碳-9(Z)，15(Z)-二烯酸乙酯(ethyl(11R，12S，13S)-13-hydroxy-11，12-isopropylidenedioxyoctadeca-9(Z)，15(Z)-dienoate)(按英文基名排序);② (11R，12S，13S)-11，12-異丙叉二氧基-13-羥基十八碳-9(Z)，15(Z)-二烯酸乙酯(ethyl(11R，12S，13S)-11，12-isopropylidenedioxy-13-hydroxyoctadeca-9(Z)，15(Z)-dienoate)(按基團編號先后排序——長鏈脂肪酸衍生物的習(xí)慣命名法);而若按“1980版”命名，則無法判別異丙叉二氧基的大小。

又如:

按IUPAC 命名為:(5R，6R)-環(huán)氧-7-羥基庚酸甲酯((5R，6R)-epoxy-7-hydroxyheptanoicacidmethyl ester);而若按“1980版”命名，則難于判別環(huán)氧基的大小。

(3)與取代基在前綴中排列次序相似的問題在命名中尚有多處，IUPAC的規(guī)定均按其英文字母順序依次排列，而在“1980版”中則未見規(guī)定，也無法套用順序規(guī)則來進行排列(如并環(huán)命名中拼合環(huán)的排序，并環(huán)中橋的排序以及螺環(huán)中含多環(huán)不同組分命名時環(huán)的排序等場合)。

(a)并環(huán)命名中拼合環(huán)的排序，拼合環(huán)以環(huán)名的英文字母依次排列在主環(huán)名之前，再加上相應(yīng)位次標識，從而構(gòu)成并環(huán)全名。

例:

按 IUPAC 命名為:苯并［h］噁唑并［4，5，-f］吡唑并［3，4-b］喹啉(benzo［h］oxazolo［4，5-f］pyrazolo［3，4-b］quinoline)。此時苯環(huán)以字母b排在前，噁唑以字母o居中，而吡唑以字母p排列在拼合環(huán)的最后。

(b)并環(huán)中橋的排序，以橋名的英文字母依次排列。

例:

按 IUPAC 命名為:1，4-氧橋-5，8-甲橋萘(1，4-epoxy-5，8-methanonaphthalene)。此時還要注意使排列在前的橋編號小。

(c)螺環(huán)中含多環(huán)不同組分命名時環(huán)的排序，以組成螺環(huán)各環(huán)的英文名前后排列。

例:

按 IUPAC 命名為: 螺［環(huán)戊烷-1，1'-茚］(spiro［cyclopentane-1，1'-indene］)。

綜上所述，由于“1980版”是在鏈烴一節(jié)中提出的按順序規(guī)則排列支鏈和取代基的順序，對于該版本中所列舉的烴基鏈和鹵素、氨基、硝基等取代基用順序規(guī)則判別優(yōu)先次序是可行的;但未提及非一價取代基(亞基等)大小的判別問題，因此只能局限于簡單的取代基。至于有機化合物命名中其他場合的排序問題則不能用順序規(guī)則來進行處理。實際上，“1980版”是較簡潔的版本，對于并環(huán)、螺環(huán)等命名中的排序問題都未能涉及。

3 “2010修訂版”對命名中排序的建議

前面提到“1980版”有其局限性，而且即使在其適用范圍內(nèi)也可能會造成中英文間的差異，確實需要加以修改。為此，“2010修訂版”建議:在中文的有機化合物命名原則中，凡涉及排序時均按IUPAC的規(guī)定進行，即按該取代基，橋或環(huán)等的英文名依次排列。一般地講，從事有機化學(xué)的工作者均會熟悉一些常見取代基的英文名，甚至剛開始學(xué)習(xí)有機化學(xué)的學(xué)生也能很快掌握常見取代基的英文名，而且一些取代基的簡寫就來自于英文;此外，在“1980版”順序規(guī)則后列出的76個取代基表中也都已列出它們的英文名。因此，按IUPAC的規(guī)定改動的命名應(yīng)不會對有機化學(xué)教學(xué)造成太大困擾;而是更有利于今后中英文命名規(guī)則的統(tǒng)一，有利于國際交流。

修訂工作組也曾考慮過另一種建議:按取代基，橋或環(huán)等的中文名的拼音依次排列。但此新建命名體系并無優(yōu)越性，且由于有些中文名稱并未很好統(tǒng)一，有可能會造成更多的困惑，且不利于國際交流，故未采納。

致謝:本文得到國家自然科學(xué)基金委員會對“有機化合物命名原則”修訂工作的支持;復(fù)旦大學(xué)姚子鵬教授、華東理工大學(xué)榮國斌教授對排序問題進行了有益討論，特此致謝。

［1］International Union of Pure and Applied Chemistry，Commission on Nomenclature of Organic Chemistry. Nomenclature of Organic Chemistry，Sections A，B，C，D，E，F(xiàn) and H. 1979 ed. Oxford:Pergamon Press，1987(中譯本:國際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會.有機化學(xué)命名法A，B，C，D，E，F(xiàn) 和 H 部.1979 版.北京:科學(xué)出版社，1987)

［2］International Union of Pure and Applied Chemistry，Commission on Nomenclature of Organic Chemistry. A Guide to IUPAC Nomenclature ofOrganic Compounds. Oxford:Blackwell，1993

［3］International Union of Pure and Applied Chemistry，Commission on Nomenclature of Organic Chemistry. Pure Appl Chem，1998，70:143

［4］International Union of Pure and Applied Chemistry，Commission on Nomenclature of Organic Chemistry. Pure Appl Chem，1999，71:513

［5］International Union of Pure and Applied Chemistry，Commission on Nomenclature of Organic Chemistry. Pure Appl Chem，1999，71:531

［6］International Union of Pure and Applied Chemistry，Commission on Nomenclature of Organic Chemistry. Pure Appl Chem，1998，70:1513

［7］International Union of Pure and Applied Chemistry，Commission on Nomenclature of Organic Chemistry. Pure Appl Chem，1999，71:1327

［8］International Union of Pure and Applied Chemistry，Commission on Nomenclature of Organic Chemistry. Pure Appl Chem，1999，71:587

［9］International Union of Pure and Applied Chemistry，Commission on Nomenclature of Organic Chemistry. Pure Appl Chem，2002，74:809

［10］Favre H，Powell W. Preferred Names in the Nomenclature of Organic Compounds ( Provisional Ｒecommendations 2004 ).http://www.iupac.org/fileadmin/user_upload/publications/recommendations/CompleteDraft.pdf

［11］中國化學(xué)會.有機化學(xué)命名原則.北京:科學(xué)出版社，1983

［12］中國科學(xué)院編譯出版委員會名詞室.有機化學(xué)物質(zhì)的系統(tǒng)命名原則//科學(xué)出版社名詞室.英漢化學(xué)化工詞匯.第2版.北京:科學(xué)出版社，1963