有機(jī)化學(xué)命名法研究

曹忠民

摘 要：介紹了IUPAC 1993年提出的烴基命名新規(guī)定。 對于被認(rèn)為有缺陷的三條中文烴基命名用語， “亞基” “次基”與“烯丙基”進(jìn)行了探討，并提出相應(yīng)修改建議。 用“丿丨基”與“川基”分別代替“亞基”與“次基”，這里“丿丨”是為了命名而“創(chuàng)造”的有機(jī)化學(xué)命名專用字。“烯丙基”是不正確的化學(xué)語言，改用正確的系統(tǒng)名稱“丙-2-烯基”。 并舉出了烴基命名實例來說明上述修改。

關(guān)鍵詞：有機(jī)化學(xué)命名，烴基

中圖分類號：N04；O62 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-8578（2015）05-0043-06

取代命名是通過取代基對母體氫化物的取代來描繪所命名分子的結(jié)構(gòu)。母體氫化物主要是碳?xì)浠?。在取代命名中取代基可分為兩種：

第一種是從母體氫化物得來的，主要是烴基， 它用來描繪碳鏈的結(jié)構(gòu)；

第二種是IUPAC稱為“特性基團(tuán)” （characteristic group） 的取代基，它們一般都是含有雜原子的基，取代后在母體上產(chǎn)生官能團(tuán)[1]。本文探討的是烴基的命名。

在取代命名中，烴基形式上可以看作是由烴分子失去一個或多個氫原子形成具有自由價鍵的原子團(tuán)。因失去氫原子數(shù)目不同，烴基可分為一價或多價的。多價基的多個自由價鍵又可能形成多重鍵或多個單鍵。 IUPAC基的系統(tǒng)名稱是在烴名稱后面加上相應(yīng)的“減去后綴”（subtractive suffix）[2-3]。IUPAC規(guī)定，一價基的后綴為yl[4]，在同一碳原子上失去兩個或三個氫原子形成的兩價或三價的基（與形成鍵的類型無關(guān)）的后綴分別為ylidene與 ylidyne[4]。《IUPAC推薦規(guī)則1993》對于兩價和三價基后綴含義做了修改，ylidene與ylidyne只限用于自由價鍵與母體同一碳原子相連，結(jié)果分別形成雙鍵和三鍵的基[2]。多個相同價鍵（無論是否在同一碳原子上）基的后綴是在這種價鍵后綴前面加上相應(yīng)的倍數(shù)綴（multiplying affix）di，tri，tetra ，如 diyl，triyl，diylidene等[2]。CA多價基的命名現(xiàn)在仍然采用《藍(lán)皮書》的命名方法。后綴 ylene曾被《藍(lán)皮書》用來表示開鏈二價基的后綴[4]，如methylene， ethylene，propenylene， trimethylene 等，但最新規(guī)定只保留methylene與 ethylene，并且只限于分別表示—CH2—與—CH2CH2—，前者不能表示 CH2[2]（CA 仍然用methylene同時表示一個碳原子上帶有兩個單鍵或一個雙鍵的基[5]）。自由價鍵在基上的位置用位標(biāo)（locant）來表示。《藍(lán)皮書》規(guī)定，選擇母體時，自由價鍵必須處于鏈的末端碳上，位標(biāo)號為1，因而可以省略[4]?！禝UPAC推薦規(guī)則1993》提出另一種選擇基的母體和使用位標(biāo)方式，自由價鍵可以處于直鏈母體任一碳上[2]，位標(biāo)要直接放在它所表示的綴前面[2]。因而，在IUPAC命名法中，基的名稱的構(gòu)成有兩種方式[3]：

（1）簡便方法。 用基后綴yl、ylidene或ylidyne取代母體烴名稱的后綴，如CH3CH2CH2CH2CH2— 與CH3CH2CH分別名為pentyl與propylidene。帶有自由價鍵碳原子必須處于鏈端，它的位標(biāo)始終為1，可以省略。此法一般用于比較簡單的飽和無環(huán)烴與單環(huán)烴基；

（2）更為普遍的方法。 基的后綴加在母體烴全名稱的后面，當(dāng)基后綴首字母為y時，則刪去烴后綴末字母e。自由價鍵無須位于鏈端碳上，因而所在位置必須用位標(biāo)標(biāo)出。各種位標(biāo)要直接放在它所表示的綴前面[2]，除后綴為ylidyne外，位標(biāo)“1”不省略?，F(xiàn)將各種烴基后綴列表如下[3]：

從上表可以看到，IUPAC基名稱中的后綴種類繁多，比較復(fù)雜，既要表示自由價鍵數(shù)目，也要同時表示與其他原子相連時形成鍵的類型。因此，在中文烴基系統(tǒng)命名中，有時名稱不能確切表達(dá)結(jié)構(gòu)。下面提出《化學(xué)命名原則》烴基命名中幾個值得商榷的問題：

1.“基”的含義

有機(jī)化學(xué)中，“基”在大多數(shù)情況下是指自由基，它的定義是針對結(jié)構(gòu)中的單個不成對的電子，而不考慮形式上與中性分子的關(guān)系。但在有機(jī)化合物命名中，作為用前綴表示的取代基（substituent），它的定義必須與取代基的定義[4]一致，才能與母體和后綴共同構(gòu)成能描述分子結(jié)構(gòu)的取代名稱，所以“基”在形式上應(yīng)該看作是由分子失去氫原子形成的原子或原子團(tuán)[4]。因此“基”的名稱也就成為烴的名稱后面加上表示失去氫原子的“減去后綴”。《化學(xué)命名原則》中“一個化合物從形式上消除一個單價的原子或基團(tuán)構(gòu)成為基”[6]可以作為基的一般定義，但不適用于有機(jī)化學(xué)命名。

2. “亞基”與“次基”

《化學(xué)命名原則》中ylidene與ylidyne分別譯為“亞基”與“次基”[6]。

根據(jù)《現(xiàn)代漢語詞典》“亞”的解釋是：“較差，次一等” ，如“亞軍”“亞熱帶”；“次”的解釋是：“次序第二的，副的”，如“次日”“次大陸”“次品” [7]。從二詞的解釋和習(xí)慣用法中可以看出，二字意義近似，均意為 “較差”的、表示次序的詞。英語中有一個前綴sub，廣泛地用于日常生活和科技詞匯中，表示“低”“下”“亞”“次”?？茖W(xué)中有大量英文術(shù)語用前綴sub表示“較差”的概念，中文一般均譯為“亞”或“次”，如 subsonic為“亞聲速”，submicroscopic為“亞微觀”，subtropical為“副熱帶”，subcontinent為“次大陸”，substandard quality為“次等質(zhì)量”等 [8-9]?？梢姟皝啞焙汀按巍痹诙喾N學(xué)科術(shù)語中所表示的含義基本相同，它們本身并不代表絕對數(shù)量或質(zhì)量，只是表示較次于某一具體標(biāo)準(zhǔn)，所以都屬于表示在程度上或數(shù)量上較差的“序數(shù)詞”。同一序數(shù)詞用在不同的地方，會表示不同的絕對數(shù)量。endprint

國際無機(jī)化學(xué)命名中，后綴ous是相對ic而言，表示較低的價數(shù)。它本身不代表具體價數(shù)。在不同化合物中，它代表不同的價數(shù)，如在ferrrous 與cuprous中，ous分別表示二價與一價，所以ous是表示序數(shù)的后綴，中文譯為“亞”是恰當(dāng)?shù)模纭皝嗚F”“亞銅”。

后綴ylidene與 ous不同，它無比較或次序的含義，而是表示具體的兩個自由價鍵以雙鍵與碳原子相連的基，因此，表示相對和比較含義的“亞基”不可能確切地表達(dá)ylidene的結(jié)構(gòu)含義。同樣，“次基”也不能確切地表達(dá)ylidyne的含義。再者，“亞”和“次”的本義基本相同，“亞基”和“次基”不可能表達(dá) ylidene與ylidyne的區(qū)別。

總之，“亞”和“次”二字在有機(jī)化學(xué)烴基的命名中所代表的概念，不僅與大量的其他學(xué)科術(shù)語不一致，甚至與無機(jī)化學(xué)命名也是矛盾的。因此，“亞基”和“次基”分別作為ylidene與ylidyne的中文譯文是不恰當(dāng)?shù)摹?/p>

《化學(xué)命名原則》指出，“命名中基被區(qū)別為基（單價基）、亞基（雙價基）和次基（三價基）”是“與無機(jī)化學(xué)物質(zhì)命名中不同氧化級的酸類的命名相對應(yīng)”[6]。這里的“相對應(yīng)”可能是指基中的“甲基”“亞甲基”和“次甲基”，與無機(jī)酸的“氯酸”“亞氯酸”和“次氯酸”形式上的對應(yīng)。這種對比不僅完全忽略了問題的本質(zhì)，而且，即使是在形式上也不能成立。

“不同氧化級的酸類”實際上不存在?！八帷北旧頍o所謂“氧化級”，只有不同氧化級的成酸元素。上述的三種酸實際上是不同氧化級的“氯”構(gòu)成的酸，而不是“不同氧化級的酸”，這里離開“氯”無所謂“亞酸”和“次酸”?！皝啞焙汀按巍痹谒崦Q中是修飾“氯”的。

但在“基”的名稱中，“亞”和“次”與表示烴基分子的“甲”無直接關(guān)系，而是與“基”字構(gòu)成不可分割的整體，“亞基”和“次基”分別相當(dāng)于ylidene與ylidyne， “亞”和“次” 如果用于基的命名，正確的名稱應(yīng)該是“甲亞基”和“甲次基”。

從代表實際的含義來講，“亞”和“次”在“基”的名稱和“酸”的名稱中，更無相對應(yīng)之處?！皝啞焙汀按巍北硎镜蛢r，不僅用于酸，也用于堿和鹽的命名。在“基”的命名中，“亞”與“次”則表示與“較低”完全不同的復(fù)雜概念，基的自由價鍵數(shù)量和成鍵的類型。在這復(fù)雜概念中，雖然也涉及可以比較的量（自由價鍵數(shù)），但“亞”和“次”所表示的不是“較低”“較少”，反而是“較高”“較多”。

所以這兩個字在有機(jī)化學(xué)命名中的應(yīng)用是與無機(jī)化學(xué)命名相矛盾的。 IUPAC非常注意有機(jī)化學(xué)與無機(jī)化學(xué)命名的統(tǒng)一，1955年“國際有機(jī)化學(xué)命名委員會”與“國際無機(jī)化學(xué)命名委員會”聯(lián)席會議上決定互派觀察員[10]，以便在有機(jī)與無機(jī)化學(xué)相關(guān)的命名中保持統(tǒng)一。為了避免“亞”與“次”在有機(jī)化學(xué)命名與在其他學(xué)科術(shù)語中，尤其是在無機(jī)化學(xué)命名中的矛盾，確有必要更改ylidene與ylidyne的中文譯名。

3. 化學(xué)語言專用字，“丿丨”與“川”

化學(xué)結(jié)構(gòu)是在現(xiàn)代科學(xué)不斷發(fā)展中產(chǎn)生的新概念，簡單而確切地用原有的自然語言表達(dá)過去從未遇到過的新概念是有困難的，難免出現(xiàn)詞不達(dá)意現(xiàn)象。因此，IUPAC用加以定義的、“特別鑄造或選擇的音節(jié)”（specially coined or selected syllables）[4]代替自然語言， 來表達(dá)特定的結(jié)構(gòu)，這樣就構(gòu)成了能代表化學(xué)結(jié)構(gòu)式、可用于交流的有機(jī)化學(xué)系統(tǒng)名稱，或者稱作化學(xué)語言。

中文有機(jī)化學(xué)系統(tǒng)名稱是用特別“鑄造”的化學(xué)語言專用字來代替拼音文字的音節(jié)。在這方面前輩化學(xué)家已經(jīng)做了很多的工作，創(chuàng)造出很多化學(xué)語言專用新字，如“羰”“羥”“烴”“氨”“腈”等。由于具有“六書”特點，作為化學(xué)語言，化學(xué)命名專用漢字較之英文的音節(jié)，有一定的優(yōu)越性。相對而言，英文的音節(jié)有以下缺陷：

首先，音節(jié)必須含有元音字母，而元音字母只有五個，因此，化學(xué)語言中用的音節(jié)的變化不免受到限制，結(jié)果出現(xiàn)不同類化合物名稱有相同后綴。例如，烷烴的后綴與飽和六員雜環(huán)的后綴均為ane，但它在這兩種情況下有不同的含義。在雜環(huán)名稱中，ane不僅表示飽和，而且同時表示六員環(huán)。忽略這種差別就會混淆兩類化合物的名稱。中文化學(xué)文獻(xiàn)中，就出現(xiàn)過將六元雜環(huán)dioxane譯為“二口惡烷”[8，11]。

其次，英文音節(jié)本身不具備任何意義，各類化合物的后綴必須根據(jù)所代表的結(jié)構(gòu)，特別加以定義。

漢字具有獨特、傳統(tǒng)的“六書”，借助“六書”的作用，化學(xué)語言專用字無須加以定義就能明確表達(dá)所代表的結(jié)構(gòu)。

例如，“羰”在形象上是由“炭”與“羊”組成，“會意”說明了“羰基”是由碳和氧構(gòu)成的基?！棒省弊值陌l(fā)音（tng）與碳（tn）和氧（yng）的發(fā)音分別有相同的聲母t和韻母ang，通過“反切”，從tang的聲音很容易聯(lián)想到碳和氧。所以從文字或從發(fā)音，“羰基”都能直接表達(dá)出這個基的結(jié)構(gòu)。再者，“羰基”（—CO—）原文為carbonyl。 carbonyl 與formyl（—CHO—）和acetyl（CH3CO—）均為酸的?；?甲酸的?；鵩ormyl與乙酸的?；鵤cetyl分別譯為“甲?；迸c“乙?；保琧arbonyl是碳酸（carbonic acid）的?；樌沓烧碌乜勺g為“碳?；?。它是多類含氧化合物官能團(tuán)的重要組成部分，并且它本身也是官能團(tuán)，它的名稱應(yīng)該直接來自本身結(jié)構(gòu)，而不應(yīng)該從任何含有這個基的官能團(tuán)的名稱而來。所以作為（—CO—）基的名稱，“碳?；辈蝗纭棒驶?能更合理、直接、準(zhǔn)確地表達(dá)這個基的結(jié)構(gòu)。

可見，在建立與國際接軌的中文有機(jī)化學(xué)系統(tǒng)命名中，用化學(xué)語言專用漢字構(gòu)成化合物名稱不失為一種合理、比較明確表達(dá)結(jié)構(gòu)的方法。

“氘”和“氚”是熟知的化學(xué)命名專用字。其中“氣”字頭下面的部分，“丿丨”與“川”，分別表示氫同位素的質(zhì)量數(shù)，“2”和“3”。在基的命名中，如果用“丿丨”（音與“氘”同）與“川”作為化學(xué)命名專用字，分別代替“亞”和“次” 構(gòu)成“丿丨基”和“川基”，這兩個“創(chuàng)造”的化學(xué)命名專用字的會意（ 從“氘”和“氚”帶來了數(shù)量概念）可以表示基的自由價鍵數(shù)，它們的象形（本身與雙鍵和三鍵類似的形象），可以表示形成鍵的類型。 這樣，利用具有“六書”特點的化學(xué)語言專用漢字，解決了中文明確地表達(dá)ylidene與ylidyne復(fù)雜含義問題。endprint

4. “烯丙基”

基的中文系統(tǒng)名稱中另一個值得商榷的問題是 —CH2CHCH2 的名稱“烯丙基” [6]。這一名稱是IUPAC保留俗名allyl的中文譯名。將“丙烯”顛倒為“烯丙”可能是為了表示與異構(gòu)體丙烯基CH3CHCH—的區(qū)別。從名稱來看，“烯丙基”應(yīng)該是系統(tǒng)名稱，因為“烯”是有機(jī)化學(xué)命名專用字，相當(dāng)于IUPAC系統(tǒng)名稱中作為減去后綴的音節(jié)ene [2]。

“烯丙”不是合理的系統(tǒng)名稱，因為它違反系統(tǒng)名稱的“語法”（grammar）[12]，在英文名稱中，ene必須放在倍數(shù)綴prop{a}的后面才能構(gòu)成有實際意義，表示含三個碳原子和一個雙鍵烴的化學(xué)語言propene。同樣，在中文中“烯”只有在倍數(shù)字“丙”后面，方可成為相當(dāng)于propene的合理的中文系統(tǒng)名稱“丙烯”。“烯丙”是不合理的化學(xué)語言，由它形成的化合物名稱也必然是不合理的，因此，與有關(guān)的正確名稱必然不一致。

在兩種最多用的系統(tǒng)命名法，取代命名與基官能命名中，基官能名稱用基的名稱表示分子中無官能部分，取代名稱中則用烴作為無官能的母體，所以同一化合物的這兩種不同名稱應(yīng)該采用相同的分子碳鏈方式，不過在基官能名稱中的“基”比取代名稱中的烴多了 “減去后綴”（subtractive suffix）[2-3]。在英文一價基構(gòu)成的基官能名稱中，分子碳鏈表達(dá)為烴名稱后面加上yl， 中文名稱中加上“基”字，例如 CH3OH 英文與中文取代名稱分別為methan（e）ol與“甲（烷）醇”，英文與中文基官能名稱分別為meth（ane）yl alcohol與“甲（烷）基醇”①。因此，在低級的醇、醛、酸系統(tǒng)名稱中，雖然醇往往用基官能名稱，而后兩類化合物則根本不用，但醇的基官能名稱與后兩類的取代名稱在表示分子碳鏈上仍然是一致的（都用相應(yīng)烴的名稱）。由不合理的“烯丙基”構(gòu)成醇的基官能名稱與相應(yīng)的醛和酸的取代名稱就失去了一致性。

下面是工具書中[7，10]表示的allyl chloride 與allyl alcohol的基官能名稱，和acrolein與acrylic acid的取代名稱：

由此可以清楚地看到因“烯丙基”引起的有關(guān)名稱的不一致。

allyl作為俗名，可以音譯或用其他方法譯為俗名，但絕不可將系統(tǒng)名稱“丙烯基”不合理地改變成為錯誤的化學(xué)語言“烯丙基”。

俗名只是用一個與結(jié)構(gòu)無關(guān)的名稱表達(dá)一個結(jié)構(gòu)，僅此而已。錯誤的化學(xué)語言則不同，它不但不能表示任何結(jié)構(gòu)，而且，由于它是化學(xué)語言，不可避免地與所要表達(dá)而不能表達(dá)的結(jié)構(gòu)之間建立起錯誤的對應(yīng)關(guān)系。這種錯誤的關(guān)系以及形成的過程，可能成為形成其他類似錯誤名稱的依據(jù)。

就“烯丙基”而言，它是通過顛倒“丙烯基”中的“丙烯”二字形成的，它代表雙鍵與自由價鍵有共軛關(guān)系的異構(gòu)體，因此，顛倒名稱的字序無形中就成了構(gòu)成自由基與多重鍵共軛不飽和基名稱的“潛規(guī)則”。錯誤的“炔丙基”系列名稱[8]就是在這個“潛規(guī)則”影響下形成的。

可見“烯丙基”錯誤的基名稱，不僅不能表示所代表的結(jié)構(gòu)，并且形成錯誤的化合物名稱，甚至于將這樣錯誤名稱形成的方式進(jìn)一步延伸到有關(guān)系列化合物命名中去。為了凈化系統(tǒng)命名法，建議用正確的系統(tǒng)名稱“丙-2-烯基” 代替“烯丙基”。

根據(jù)上述討論，按照IUPAC規(guī)定，列舉出一些烴基的中文系統(tǒng)名稱如下：

① 《藍(lán)皮書》中文譯本中，醇的基官能名稱與取代名稱完全相同。原文取代名稱“methanol”譯為“甲醇” [13]，省略了“烷”字；基官能名稱“methyl alcohol”同樣譯為“甲醇”[13 ]，省略了“烷”和“基”二字。可見用兩種不同的命名法形成相同名稱的不合理現(xiàn)象，是由于名稱中無原則地省略字造成的。

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