Danh pháp trong hóa học hữu cơ
Danh pháp trong hóa học hữu cơ bao gồm một phương pháp đặt tên có hệ thống các hợp chất hóa học hữu cơ theo khuyến nghị của Liên minh Hóa học thuần túy và ứng dụng quốc tế (IUPAC). Nó đảm bảo rằng mỗi hợp chất có một tên duy nhất và được chấp nhận rộng rãi. Bài học này đề cập đến những kiến thức cơ bản về danh pháp hóa học hữu cơ, bao gồm cách gọi tên các hydrocacbon, nhóm chức và các hợp chất có nhiều nhóm chức. Các nguyên tắc cơ bản của danh pháp hóa học lập thể cũng sẽ được thảo luận.
Tìm hiểu về hydrocarbon
Hydrocarbon là các hợp chất hữu cơ chỉ bao gồm các nguyên tử carbon và hydro. Chúng là nền tảng để hình thành các phân tử hữu cơ phức tạp hơn. Hydrocarbon có thể được chia thành hai loại chính: béo và thơm.
- Hydrocacbon béo có thể được chia tiếp thành ankan (liên kết đơn), anken (một hoặc nhiều liên kết đôi) và alkynes (một hoặc nhiều liên kết ba).
- Hydrocacbon thơm chứa một vòng nguyên tử carbon với các liên kết đơn và đôi xen kẽ, được gọi là vòng thơm.
Đặt tên ankan
Ankan là loại chuỗi hydrocarbon đơn giản nhất, bao gồm các liên kết đơn carbon-carbon. Tên của ankan kết thúc bằng " -ane ". Phương pháp đặt tên cho chúng bao gồm:
- Xác định chuỗi nguyên tử cacbon liên tục dài nhất là chuỗi bazơ và đặt tên theo số lượng nguyên tử cacbon mà nó chứa (ví dụ: metan, etan, propan).
- Đặt tên các nhóm thế gắn vào chuỗi bazơ là nhóm alkyl, được đặt tên tương tự như ankan nhưng kết thúc bằng " -yl " (ví dụ metyl, etyl).
- Đánh số các nguyên tử carbon trong chuỗi bazơ sao cho các nhóm thế có số lượng thấp nhất có thể. Các tiền tố như di-, tri-, tetra- được sử dụng nếu cùng một nhóm thế xuất hiện nhiều lần.
- Kết hợp tên của các nhóm thế với tên chuỗi bazơ, đặt chúng theo thứ tự bảng chữ cái và tách số khỏi các chữ cái bằng dấu gạch nối.
Đặt tên Anken và Alkynes
Quá trình đặt tên cho anken và alkynes tương tự như ankan nhưng kết thúc bằng " -ene " cho anken và " -yne " cho ankin. Ngoài ra:
- Vị trí của liên kết đôi hoặc liên kết ba được biểu thị bằng số carbon thấp nhất tham gia vào liên kết.
- Nếu có nhiều liên kết đôi hoặc ba, các hậu tố như diene, diyne hoặc triyne sẽ được sử dụng.
Hợp chất thơm
Hợp chất thơm đơn giản nhất là benzen. Các dẫn xuất của benzen được đặt tên bằng cách thay thế đuôi " -ane " của ankan bằng " -benzen ", nếu vòng benzen là nhóm chức chính. Để đặt tên cho các dẫn xuất, các nhóm thế phổ biến được đặt tên như vậy và vị trí của chúng được biểu thị bằng số hoặc tiền tố ortho (o-), meta (m-) và para (p-).
Nhóm chức năng
Các nhóm chức năng là các nhóm nguyên tử cụ thể trong phân tử có những tính chất đặc trưng nhất định, bất kể các nguyên tử khác có trong phân tử. Sự hiện diện của một nhóm chức năng sẽ ảnh hưởng đến hoạt động hóa học của phân tử. Các nhóm chức năng phổ biến trong hóa học hữu cơ bao gồm:
- Rượu (-OH): Được đặt tên với hậu tố " -ol ". Vị trí của nhóm OH được biểu thị bằng một con số.
- Axit cacboxylic (-COOH): Được đặt tên với hậu tố “ -oic acid ”.
- Ether (-O-): Được đặt tên bằng cách xác định hai nhóm alkyl liên kết với nguyên tử oxy, theo thứ tự bảng chữ cái, theo sau là từ ether.
- Aldehyd (-CHO): Được đặt tên với hậu tố “ -al ”. Nếu aldehyd là nhóm chức năng chính thì nguyên tử carbon của nhóm aldehyd sẽ được đưa vào như một phần của chuỗi bazơ.
- Xeton (C=O): Được đặt tên với hậu tố " -one ". Vị trí của nhóm carbonyl (C=O) trong chuỗi được biểu thị bằng một số.
- Amin (-NH 2 ): Được đặt tên với hậu tố “ -amine ”. Vị trí của nhóm NH 2 được xác định nếu cần thiết và các nhóm alkyl gắn với nitơ cũng được đặt tên.
Đặt tên hợp chất với nhiều nhóm chức năng
Khi đặt tên cho hợp chất hữu cơ có nhiều nhóm chức phải tuân theo một số quy tắc sau:
- Nhóm chức năng có mức độ ưu tiên cao nhất theo hệ thống IUPAC được chọn làm nhóm chức năng chính. Hợp chất được đặt tên dựa trên nhóm này.
- Các nhóm chức năng khác có mặt được chỉ định làm tiền tố cho tên chính, được sắp xếp theo thứ tự bảng chữ cái.
- Mức độ ưu tiên của các nhóm chức năng được xác định theo hệ thống phân cấp do IUPAC thiết lập. Ví dụ, axit cacboxylic có mức độ ưu tiên cao hơn rượu, do đó rượu có mức độ ưu tiên cao hơn anken.
Hóa học lập thể
Hóa học lập thể liên quan đến việc nghiên cứu sự sắp xếp không gian của các nguyên tử trong phân tử và ảnh hưởng của chúng đến các tính chất vật lý và hóa học của các phân tử đó. Trong danh pháp, hóa học lập thể của một phân tử được mô tả bằng các thuật ngữ như cis, trans, E, Z cho các đồng phân hình học và R, S cho các trung tâm trị liệu.
- Cis và trans được sử dụng khi hai nhóm thế ở cùng phía hoặc đối diện nhau của liên kết đôi hoặc hợp chất vòng tương ứng.
- E (từ tiếng Đức entgegen , có nghĩa là đối diện) và Z (từ tiếng Đức zusammen , có nghĩa là cùng nhau) được sử dụng cho các hợp chất không thể mô tả bằng cis và trans , dựa trên mức độ ưu tiên của các nhóm gắn với các nguyên tử cacbon liên kết đôi.
- R (từ tiếng Latin trực tràng , có nghĩa là bên phải) và S (từ tiếng Latin nham hiểm , có nghĩa là bên trái) được sử dụng để mô tả cấu hình xung quanh carbon bất đối, dựa trên các quy tắc trình tự được thiết lập bởi Cahn, Ingold và Prelog.
Phần kết luận
Danh pháp trong hóa học hữu cơ cung cấp một cách có hệ thống và tiêu chuẩn hóa để đặt tên cho các hợp chất, đảm bảo sự rõ ràng và nhất quán trong giao tiếp giữa các nhà hóa học. Hiểu các nguyên tắc cơ bản của danh pháp, bao gồm cách đặt tên hydrocarbon, nhóm chức và hợp chất có nhiều nhóm chức, cũng như các khía cạnh của hóa học lập thể, là rất quan trọng đối với sinh viên và người thực hành hóa học hữu cơ.
