烷烃的命名

　有机化合物种类繁多，数目庞大，即使同一分子式，也有不同的异构体，若没有一个完整的命名方法来区分各个化合物，在文献中会造成极大的混乱，因此认真学习每一类化合物的命名是有机化学的一项重要内容。现在书籍、期刊中经常使用普通命名法和国际纯粹与应用化学联合会（International Union of Pure and Applied Chemistry）命名法，简称IUPAC命名法，对于有些复杂化合物名称很长，命名时常用俗名。要查阅检索工具书如化学文摘（Chemical Abstract，简称CA）的化学物质索引、手册等，采用CA的系统命名法。现在电子计算机在信息科学中应用日趋广泛，因此对命名要求更加系统，在系统名称下又给这些化合物编了注册号，以便于输入电子计算机进行检索。我国的命名法是中国化学会结合我国文字特点，在1960年修订了《有机化学物质的系统命名原则》，在1980年又加以补充，出版了《有机化学命名原则》增订本。本书除介绍中文命名外，英文命名也加以简单介绍，以便于查阅外文资料及手册。现就普通命名法及IUPAC命名法介绍如下。

　　1.普通命名法

　　烷烃的名称用烷，碳原子数从1～10用天干——甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸——表示10以上用数字表示。英文名称烷烃（alkane）词尾用-ane。表2-1列出一些正烷烃的中英文名称：

表2-1 正烷烃的名称




　　以上烷烃名称要比较熟悉，以后经常要用。

　　为了区分同分异构体，常用一些词头来表示，如正表示直链烷烃，异表示具有（CH3）2CH——结构的异构体，新表示具有（CH3）3CCH2——结构的异构体。如：

　　（CH3）2CHCH3 异丁烷（isobutane） （CH3）4C新戊烷 （neopentane）

　　（CH3）2CHCH2CH3 异戊烷（isopentane） （CH3）3CCH2CH3新己烷（neohexane）

　　（CH3）2CHCH2CH2CH3 异己烷（isohexane）英文名称正用n-（normal的第一个字母，n后面有一短横线），异用iso、新用neo表示，iso与neo是命名中的一部分，后面不用短横线。

　　用正、异、新可以区别烷烃中具有五个碳原子以下的同分异构体，如六个碳原子的化合物就有五个同分异构体，除用正、异、新表示其中的三个化合物外，尚有两个无法加以区别，故此命名法只适用于简单的化合物。

　　2.IUPAC命名法

　　这个命名规则是在1892年日内瓦国际化学会上拟定的“系统命名法”的基础上修订的IUPAC命名规则最近一次修订是在1979年，大致内容如下：

　　（1）选择一个最长的碳链作为主链，按这个链所含的碳原子数称为某烷，并以此作为母体，例如：




　　（2）主链的碳原子编号从靠近支链（或称取代基，为各种碳氢化合物中去掉一个氢后的烃基以及各种官能团）的一端开始，依次用阿拉伯数字标出，使支链位号最小。如上述括号内的编号是错误的，正确的是支链在4位。

　　（3）把支链的名称写在该烷烃名称的前面，再把支链的位号写在最前面，中间加一短横线“-”，上述结构称为4-乙基辛烷（读为4位乙基辛烷）。下面的两种写法是错误的，如4——乙基辛烷和4-乙基-辛烷，前者用的横线太长，后者在基与母体之间不需用横线隔开。

　　上述结构的英文名称为4-ethyloctane。

　　在查阅CA时，母体化合物是索引化合物，即4-ethyloctane中octane是索引化合物，ethyl作为索引化合物的取代基，列在octane条目下查阅。

　　表2-2列出一些常见烷基的普通命名法及IUPAC命名法，表中所列出的这些烷基，其普通命名法在IUPAC命名法中也保留使用。括号中的基字，可以省掉，也可以保留。如要保留，则不用括号。

　　下面化合物中含有四种不同碳原子：




　　（i）与一个碳相连，是一级碳原子，用1°C表示（或称伯碳，primary），1℃上氢称一级氢，用1°H表示。

　　（ii）与两个碳相连，是二级碳原子，用2°C表示（或称仲碳，secondary），2°C上氢称二级氢，用2°H表示。

　　（iii）与三个碳相连，是三级碳原子，用3°C表示（或称叔碳，tertiary），3°C上氢称三级氢，用3°H表示。

　　（iv）与四个碳相连，是四级碳原子，用4°C表示（或称季碳，quaternary）。

　　


丁基（CH3）3C——，其自由价在三级碳原子上，其它类似。

表2-2 一些常见的烷基的名称



　　英文命名时，二级用词头sec-（或s-）、三级用词头tert-（或t-）表示，小写，后面有一短横线。

　　


　　（4）如果含有几个相同的支链，则在支链前加上二、三、四、五、六等中文数字来表明支链的数目，表示支链位置的两个或几个阿拉伯数字之间应加一逗号（不用圆点）。如有几个不同的支链，其列出顺序按中国化学会“有机化学命名原则”规定，按顺序规则中顺序较小的那个支链（或原子、基团）列在前，较大的列后。如：




　　在英文名称中，一、二、三、四、五、六数字相应用词头mono，di，tri，tetra，penta，hexa表示，支链（或原子、基因）列出顺序按支链名称第一个字母的字母顺序排列，先后列出，简单的取代基英文数字词头不参加字母顺序排列。

　　顺序规则（sequence rule）是为了表达某些化合物的立体化学关系，须决定有关原子或基团的排列顺序，其方法称为顺序规则。中文命名利用顺序规则规定基团列出顺序。顺序规则主要内容如下：

　　①将单原子取代基按原子序数大小排列，原子序数大的顺序大，原子序数小的顺序小，有机化合物小常见的元素其顺序由大到小排序如下：

I＞Br＞Cl＞S＞P＞F＞O＞N＞C＞D＞H

　　在同位素中质量高的顺序大。

　　②如果两个多原子基团的第一个原子相同，则比较与它相连的其它原子，比较时，按原子序数排列，先比较最大的，仍相同，再顺序比较居中的、最小的。如——CH2Cl与——CHF2，第一个均为碳原子，再按顺序比较与碳相连的其它原子，在——CH2Cl中为——C（Cl，H，H），在——CHF2中为——C（F，F，H），Cl比F大，故——CH2Cl顺序大。如果有些基团仍相同，则沿取代链逐次相比。

　　③含有双键或叁键的基团，可认为连有两个或叁个相同的原子，例如下列基团排列顺序大小为：



　　　

　　等等。

　　


　　（5）如果两个不同取代基所取代的位置按两种编号法位号相同时，中文命名时按顺序规则中顺序较小基团一端编号：




　　英文命名如有两种编号法位号相同时，选取代基名称的第一个字母的字母顺序排列。iso与neo参加字顺排列，而n-，sec-，tert-不参加字顺排列。

　　上列化合物中英文名称基团列出先后不同，中文名称基团按顺序规则，较小的列在前，英文名称按基团第一个字的字母顺序先后列出。

　　（6）如支链上还有取代基，则从主链相连的碳原子开始，将支链的碳原子依次编号，支链上取代基的位置就由这个编号所得的位号表示。把这个取代基的位号写在支链位号的后面和支链名称的前面，例如：




　　2，7，9-三甲基-6-（2-甲丙基）十一烷

　　2，7，9-三甲基-6-异丁基十一烷

　　2，7，9-trimethyl-6-（2-methylpropyl）undecane

　　6-isobutyl-2，7，9-trimethylundecane

　　英文命名中支链上有取代基时，则把它看做整体，有词头时，要以词头第一个字母来确定支链的编号及其列出顺序，如dimethylpropyl中的d来确定位号及列出顺序。（7）复杂烷烃如有两个以上等长的碳链，可按下列原则选择主链：



　　①选具有支链数目最多的为主链：




　　上例可有三种主链等长，上述命名是选支链最多的编号命名的。

　　②选支链位号最小的主链：


　　上例也有三种主链等长的编号，其中有两种位次编号最小，命名也相同。

　　


　　查阅文献时，常使用美国化学文摘，它用的是CA系统命名，它比IUPAC命名更系统，很多在IUPAC命名中保留使用的普通命名在CA中大多不用，所以CA命名在有些地方与IUPAC命名不同，关于其不同的地方，有些将在有关部分加以注明。

史钋辉  廖学巍  史保川 （南京师范大学化学与环境科学学院 应化系）

原载：六届论文集；506-511（lq108）



【摘要】 叙述改进氨基硅油微乳液黄变的方法。合成SB702、SB708、SB804等替代甲基γ-氨乙基氨丙基二甲基硅烷（602），

制取不黄变的氨基硅油微乳液。

【关键词】不黄变、硅烷偶联剂、柔软剂



     用甲基γ-氨乙基氨丙基二甲氧基硅烷偶联剂为原料制得的氨基硅油微乳液在纺织印染工业称之谓超级有机硅柔软剂。使用它整理的棉、麻、毛、丝和化纤等织物具有柔软、滑糯、美观、耐洗和穿着舒适的性能，被大家所感受，在浅色和白色的织物整理上，存在着黄变。纺织印染界的同仁们采用了各种方法来改进氨基硅油微乳液的黄变问题，大致归纳二种方法：（一）使用酰化试剂改进氨基硅油微乳液黄变方法[1]；（二）合成新的硅烷偶联剂替代602制备新的不黄变的氨基硅油微乳液的方法。

（一）使用酰化试剂改进黄变的方法[2-19]

用适量的有机酸酐（乙酸酐）、内酯（γ-丁内酯）。碳酸酯（碳酸亚乙酯）等酰化试剂对氨基硅油进行改性。所整理的织物的风格、白度、吸水性没有太大的差别，但可以抑制黄变性。过量的加大使用酰化试剂会使柔软效果下降。详细论述参阅有机硅材料2001年增刊黄文润先生的论文[1]

乙酸酐
γ-丁内酯





（二）合成新的硅烷偶联剂替代602制备新的不黄变的氨基硅油微乳液

1、SB-702硅烷偶联剂的合成[20]及氨基硅油

甲基γ-环己氨丙基二甲氧基硅烷的合成在1997年宁波召开的浙江省纺织印染情报站年会上已经介绍过，其合成路线如下：

SB-702


SB-702与D4或DMC或线性体在碱性催化剂作用下制得氨基硅油，然后使用复合的AEO系列乳化剂乳化成各种规格的微乳液。SB-702分子中只有一个仲氨基在织物后整理的焙烘中不易被氧化黄变，但柔软性比602稍差些。目前，使用它生产不黄变的有机硅柔软剂。

以环己氨基系列的硅烷偶联剂如表1[20]。

表1 SB-1120，SB-1121，702和703的元素分析及H-NMR分析结果。


环己氨基硅油的性能：用602硅烷偶联剂生产的氨基硅油的硅氧链节上拥有2个氨基、3个活泼氢、赋予了整理后的织物特殊的光滑柔软手感，但因活泼氢相对比较多，这种双胺型结构又有协同作用，使其耐高温性较差，容易泛黄，且亲水性差，抗污性也差。环己氨型硅烷偶联剂具有仲氨基，由于空间位阻的影响，使氨基的活泼氢活性降低，从而保证了环己氨型硅油柔软剂的白度得到了提高，亲水性和抗污性也相应提高。这类硅烷不管是与D4经本体聚合再乳化，还是直接通过乳液聚合制成的阴离子乳液，对织物白度的影响都较小，由于乳液聚合引入了-OH基，使其整理织物的弹性指标提高，综合效果更好些。济南山东医疗研究所宋劻元等同志使用SB-1121或SB-702与D4进行阴离子乳液聚合制成的羟乳整理纯棉涤粘中长65/35织物：工作浴液30g/l，PH值5-6，二浸二轧（105℃-110℃烘于2s），纯棉卡其160焙烘2.5mm，涤粘中长190℃焙烘30s，测试结果见表2


从表2说明用SB-1121硅烷与D4的阴离子乳液聚合的羟乳整理的织物性能好，乳液的稳定性好，离心稳定4000转/分，30分到40分，稳定不分层。

黄变现象是氨基氧化分解形成发色基团所致。KBM-602中的氨基（-NH2）和仲氨基（-NHCH2-）具有协同加速氧化作用。易形成发色团，造成织物变黄。而SB-702和SB-703是环己氨基（ ）是仲氨基没有协同加速氧化的作用，故不易氧化变黄。通常，氨值越高，黄变越严重；降低氨值黄变缓解，但柔软性下降。环己氨丙基硅油柔软剂不黄变，氨值越高柔软性越好，成本也增高。

2、SB-708硅烷偶联剂的合成及哌嗪基氨基硅油柔软剂

SB-708的化学结构：




SB-709的化学结构：

  


哌嗪基中有两种氨基，一种是仲氨基，一种是叔氨基。从德国威克公司[22]对用不同氨烃基改性的聚二甲基硅氧烷进行的性能测试，其结果如图1所示。


图1中说明仲氨基、叔氨基的手感、白度、吸水性和易去污性都比较理想。证明用哌嗪氨基的硅烷偶联剂为原料，制得的氨基硅油性能优越，不黄变。目前烟台裕盛化工公司生产的SB-708。

哌嗪氨基硅烷合成路线[23]如下：

   SB-708

SB-709


SB-708与D4或线性体在碱性催化剂作用下本体聚合成哌嗪氨基硅油，经AEO系列乳化剂进行乳化成微乳液。用它整理的织物手感、白度最好。在较高温度下焙烘不会黄变。由于原料价格较贵，产品708硅烷偶联剂相对来说，成本较高，使用不是很多。

3、SB-804受阻氨基硅烷偶联剂的合成及受阻氨硅油柔软剂

根据法国RHONE-POULENC公司用于纺织品后整理的RHODDRSILTM氨基有机硅（柔软剂）系列资料，他们开发了通过建立柔软剂和低氨基含量之间的平衡获得低泛黄性的氨基有机硅柔软剂，其实质量低氨值602型氨基硅油微乳液。只有用受阻胺光稳定剂（HALS）为基础，开发不泛黄性且不牺牲柔软性的氨基硅油微乳液是突破性技术。尽管价格昂贵的的确确不变黄，手感优异的氨基有机硅柔软剂。要生产受阻胺（HALS）型有机硅柔软剂必须了解解决国内受阻胺（HALS）原料问题。目前，南京市添喜精细化工公司，生产SB-804受阻胺硅烷偶联剂，其反应原理如下：

1、2.2.6.6-四甲基-4-哌啶醇(HALS)的合成(受阻胺（HALS）的合成

HALS是三丙酮胺的衍生物，其中一个中间体2.2.6.6-四甲基哌啶醇是用三丙酮胺制成4-羟基哌啶，要用一个活性高的加氢催化剂，广泛应用的镍铝合金，用浸渍法自镍铝合金制得的骨架镍催化剂用来还原三丙酮胺，以90%以上的收率制得4-羟基哌啶，其反应如下：



2.2.6.6-四甲基哌啶醇(受阻胺（HALS）


2、SB-804的合成（受阻胺型硅烷偶联剂的合成）



SB-804（甲基2.2.6.6-四甲基-4-哌啶醇丙基二甲氧基硅烷）


这个反应关键是催化剂使用，若按照原来氨化反应，应发生如下反应：




实际上很困难，因为四甲基存在位阻使该反应难以进行。

3、受阻胺硅油柔软剂的合成

     


用AEO系列的复合乳化剂可以使这种受阻胺硅油微乳化成柔软剂。

4、受阻胺的化学结构和抗氧性能

受阻胺的化学结构为具有空间位阻效应的哌啶类衍生物。结构通式为：



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