次序規(guī)則(序列 rule),也稱為順序規(guī)則,是有機化學(xué)命名中判斷取代基(基團)優(yōu)先次序的一個重要規(guī)則,是有機化合物命名中取代基列出順序、烯烴結(jié)構(gòu)Z、E式以及手性化合物的R、S構(gòu)型判斷的基本依據(jù),也是主鏈編號的依據(jù)之一。
次序規(guī)則最早是Cahn, R. S, Ingold, C. K和Prelog, V 為解決手性異構(gòu)體命名問題,進行原子或原子團次序排列而提出的一個規(guī)則。次序規(guī)則主要應(yīng)用于烷烴的系統(tǒng)命名和烯烴中幾何異構(gòu)體的命名
次序規(guī)則主要內(nèi)容是:由雙鍵碳上直接相連的兩個原子的原子序數(shù)的大小來決定,原子序數(shù)大者為優(yōu)。若原子序數(shù)相同時,則比較相對原子質(zhì)量數(shù)大小。若與雙鍵碳直接相連的第一個原子相同,要依次比較第二個甚至第三個原子,依此類推,直到比較出優(yōu)先順序為止。
提出意義
次序規(guī)則最早由Cahn, R. S, Ingold, C. K和Prelog, V 提出,目的為解決手性異構(gòu)體命名問題。此后經(jīng)修改和完善,于1970年為國際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IU-PAC)所正式采用,成為有機化合物的命名中主鏈編號、取代基列出順序、烯烴結(jié)構(gòu)Z、E式的判斷以及手性化合物的R、S構(gòu)型判斷的基本依據(jù)。
規(guī)則內(nèi)容
(1)原子:原子序數(shù)大的排在前面,同位素質(zhì)量數(shù)大的優(yōu)先。
幾種常見原子的優(yōu)先次序為:I>Br>Cl>S>P>O>N>C>H
(2)雜原子上孤電子對當作最小的取代基,如下圖所示:
取代基優(yōu)先次序為:c>b>a>孤電子對
(3)若取代基中心原子相同者,則逐輪依次比較與中心原子相連的原子的原子序數(shù)大小;如仍相同,再依次逐輪外推,直至比較出較優(yōu)基團為止。
且在逐輪依次比較時,還有優(yōu)先方向原則,即遇到不同點時,優(yōu)先比較各自較優(yōu)基團上的取代基。
C5與C3連的原子相同,接著依次比較下一層的取代基,如從O上取代基來比較,C5的O上連C,C3的O上連 H,則C5取代基優(yōu)于C3取代基;如從C上取代基來比較,C6連(C,H,H),C2 連(C,C,H),則C3 取代基優(yōu)于 C5取代基,此時優(yōu)先從較優(yōu)的O取代基進行比較。因此C5取代基優(yōu)于C3取代基,C4手性構(gòu)型為R。
(4)若為同位素,質(zhì)量數(shù)大者為較優(yōu)基團,如:D>H、 ;該原則只適用于僅存在同位素差別,而其它都相同的基團之間的比較,如下:-CH2CH3>-CH2CH2D
對于可以通過逐輪依次比較原子序數(shù)而排列出優(yōu)先次序的取代基,則這條規(guī)則不使用,如:-CH2CH2CH3>-CHDCH3
(5)若取代基上含有雙鍵、三鍵以或芳環(huán),可以認為雙鍵中心碳連有兩個相同原子,三鍵中心碳原子連有三個相同原子,芳環(huán)中心碳原子連有兩個或三個相同原子,其中一個為實原子(real atom),其他為虛原子(phantom atom,括弧內(nèi)原子),如
其中,規(guī)定虛碳原子上不再連任何原子,或認為連的原子為零,甚至小于雜原子所含有的孤電子對。以乙炔基和苯基為例進行分析,C1上連(C、C、C)Ci上連(C、C、C),此時未能比較出結(jié)果,接著進行下一輪比較;C2為實碳,連有(C、C、H),C3 和C4為虛碳,不再連有任何原子,或認為連的原子為零。Cii和Ciii為實碳,均連有(C、C、H);而Civ為虛碳,不再連有任何原子,Cii與C2相同,Ciii優(yōu)于C3,Civ 與C4相同。因此苯基優(yōu)先于乙炔基。由此可以比較出下列取代基的優(yōu)先次序:
(6)飽和基團:如果第一個原子序數(shù)相同,則比較第二個原子的原子序數(shù),依次類推。常見的烴基優(yōu)先次序為:(CH3)3C->(CH3)2CH->CH3CH2->CH3-
(7)不飽和基團:可看作是與兩個或三個相同的原子相連。不飽和烴基的優(yōu)先次序為:-C≡CH>-CH=CH2>(CH3)2CH-
(8)若與雙鍵碳相連的基團互為順反異構(gòu)時,Z型先于E型。
R構(gòu)型優(yōu)于S構(gòu)型。
次序規(guī)則主要應(yīng)用于烷烴的系統(tǒng)命名和烯烴中幾何異構(gòu)體的命名。
烴的系統(tǒng)命名:如果在主鏈上連有幾個不同的取代基,則取代基按照“次序規(guī)則”依次列出,優(yōu)先基團后列出。
按照次序規(guī)則,烷基的優(yōu)先次序為:叔丁基>仲丁基>異丙基 >異丁基>丁基>丙基>乙基>甲基。
參考資料 >
有機化學(xué)中次序規(guī)則的教學(xué)探討.維普網(wǎng).2024-03-07
順序規(guī)則.劇多.2024-03-07
次序規(guī)則.有道詞典.2024-03-07