对于IGCSE化学的同学来说,最难得莫过于学习有机化学部分了,在这部分大量化合物的命名应该让无数学员感到头秃,今天就给大家带来几个简单的IGCSE化学命名小方法,让你从此不怕IGCSE化学化合物。【IGCSE化学与早期化学的差距 只在于打分方法?】
命名结构
有机化合物的命名结构可以基本被拆分成前缀(Prefix)和后缀(Suffix)。前缀一般代表的是化合物中含有多少个碳原子。后缀代表的是化合物中含有哪些官能团(Functional Group)。换句话说,后缀代表了这个有机化合物属于哪种有机化合物,比如烷烃(Alkane),烯烃(Alkene),醇(Alcohol)等等。
前缀纯粹是一张一一对应的表格:
Carbon: Meth-
Carbons: Eth-
Carbons: Prop-
Carbons: But-
Carbons: Pent-
Carbons: Hex-
Carbons: Hept-
Carbons: Oct-
Carbons: Non-
Carbons: Dec-
Carbons: Undec-
Carbons: Dodec-
...
在IGCSE化学中,我们很少会见到7 Carbons以上的命名。所以从Meth-到Hex-都是必须要背下来的。前缀只与碳原子有关,所以你不需要去数氢原子。你看到几个碳原子,它前缀就是对应的前缀。
后缀
如果一个化合物中只有Carbon-Carbon single bond和Carbon-Hydrogen single bond,那么它就属于烷烃(Alkane)。我们来看看Alkane这个名字。它可以被拆分成Alk-前缀和-ane后缀。Alk-前缀代表的是一个综合的化合物类别,它没有指明长度,却只是一个占位符一样的存在。那么理所当然的,-ane就是这类化合物共同的后缀了。如果每一个原子之间连的都是单个键(一条横线),所以我们可以说,它们三个都属于Alkane,而它们的后缀都是-ane。
那么我们有了前缀,又有了后缀,我们就可以命名了。
主链,取代基,位置与次序
我们现在来看看下面这个例子:
你可以看到,在左边往右数第二个碳原子上,这里出现了分支。一个碳原子连了三个其它的碳原子。这意味着,我们不能像往常一样直接数碳原子来确定前缀,因为它和其同分异构体(Isomer),Pentane:
是不一样的。Pentane是直链的,而上面的那个却有分支。对于分支的Alkane我们该怎么命名呢?我们先定义取代基(Substituent)为这样一个东西,它取代了原来的一个氢原子的位置,而把自己连在上面。所以,你看下面的这四个碳,像不像Butane?照着这样的逻辑,我们就可以把这个分叉的Alkane想像成是上面的“CH3-”这一部分,取代了Butane上面的一个氢原子:
我们引入一下“主链(Main carbon chain)”的概念。一个化合物的主链代表,你可以找到的最长的(碳原子数量最多的)直链。找到主链后,你就可以把连在主链上的取代基一个个分开来。在IUPAC命名法中,对于有取代基的碳链,命名规则是这样的:取代基前缀 + yl(代表“这是个取代基”的后缀) + 主链原本的名字。取代基的前缀与主链前缀的命名方法是一样的。数一数碳原子的个数,再根据我们之前提到的表格,对应到它的前缀。但是,有一些例子会造成一些混淆,比如:methylpentane。我们先如法炮制地推出methyl连在pentane的第一个和第五个碳原子,即连在末端上的情况(不然就直接成hexane了),那么这个methyl还可以连在第二,第三与第四个碳原子上。由于对称性,methyl连在第二个和第四个碳上其实形成的是同一个化合物。但是连在第三个碳上,又是不同的:
那我们该怎么区分这两个呢?我们这时候就用上标号(Numbering)了。找到了主链以后,我们从主链的一个末端到另一个末端的碳原子,从一,二,三这样开始标号,直到标到另一个末端碳原子。比如,在这个例子中,我们可以给下面的pentane主链这样从左到右标号:
那么,我们再来看看methyl接在两个不同位置的情况:
那么既然我们想要表明取代基的位置,我们就在取代基名字+主链名字的前面,加上取代基所直接连接的碳原子的编号,加上一个横杠“-”,于是我们得到:张图,methyl直接连到了2碳,所以叫做2-methylpentane。第二张图,methyl直接连到了3碳,所以叫做3-methylpentane。注意,因为对称性,2-methylpentane和4-methylpentane是同一个东西。而为什么不叫后者呢?因为:当两个编号所代表的化合物一模一样时,选用编号最小的那一个。
我们来用一些具体例子来学习剩下来的一些零零星星的规则。
主链有六个碳,所以叫hexane。注意一下,主链必须选最长的那根。如果你找到的是pentane或者butane,说明你找错了。那些都不是最长的主链。上面的取代基有两个碳,所以前缀是eth-,根据取代基后缀-yl,它叫ethyl。下面的取代基我们已经见过了,叫methyl。那么,在两个不同的取代基存在的时候,我们该怎么命名呢?按照字母表顺序。第一个字母在字母表中靠前的放前面,反之则放后面。因为e比m靠前,所以ethyl放前面,methyl放后面。所以我们得到了ethylmethylhexane。对于两个不同的取代基,它们两个各自的位置都需要表明。我们如果从左往右标号,可以知道ethyl位置是3,而methyl位置是4。所以我们这样加上取代基位置:3-ethyl-4-methylhexane。什么?你问为什么不能是4-ethyl-3-methylhexane?因为在命名规则中,我们必须使第一个出现的数字越小越好。所以,在第一个名字中,第一个数字是3,而第二个名字中是4。所以我们取种命名法。
环状化合物命名 Cyclic compounds
环状化合物的命名也很简单。直接在对应的直链化合物之前加上cyclo-前缀就行了。
羧酸命名 Carboxylic Acids
carboxylic acid的特征结构是一个-COOH的结构,其中有一个C-O double bond与一个C-O single bond。Carboxylc acid的命名也很明了,数一数包含-COOH group的主链的碳个数,注意要包含进去COOH的那个碳,写出前缀,加上修饰-an-,加上后缀-oic acid,就行了。
酯类命名 Esters
我们都知道,一个carboyxlic acid与一个alcohol在强酸催化下会脱水形成一个ester。那么ester的命名也非常简单。假设alcohol的前缀是A,carboxylic acid的前缀是B,那么形成的ester就是:(A)+yl (B)+an+oate
醇类与卤原子 Alcohols and Halogen Atoms
我们知道,有机化合物不一定只是carbon和hydrogen,还可以有oxygen,chlorine,bromine等原子的参与。主链为pentane。
取代基有一个chlorine,一个bromine,一个methyl,和……一个hydroxide一样的东西?
这就不得不提到醇(Alcohol)了。在IGCSE阶段,凡是含有-OH的化合物(carboxylic acid除外,carboxylic acid会有一个-COOH的结构,后面会提到),都被称之为alcohol。后缀是-ol。但是对于醇来说,它的前缀还得修饰一下,后面要加上一个-an-的修饰。
看了以上的命名方法,同学们你们学会了吗?化学如今与人们的生活密切相关了,如果您以后想选修化学专业,IGCSE化学就一定能够要考的好,因为这样才能够顺利衔接到Alevel/IB课程中,才有可能拿到您目标大学的。想成功进阶ig成绩吗?那就赶紧来了解唯寻IG圣诞课程班,帮你轻松建立课程框架。
了解更多IG课程详情,点击【如何复习IGCSE化学 看过来人怎么说】、【IGCSE化学酸碱盐公式整理 轻松攻下核心考点】查看。
学习有方法,成长看得见
筑梦牛剑/G5/常春藤