有机化合物系统命名CCS 2017规则的基础教学研究

王丽娟，刘芸，靳菊情，李洋，许昭，唐玉海，徐四龙

西安交通大学化学学院，西安 710049

有机化合物命名方法是有机化学课程教学的主要内容之一。正确掌握各类有机化合物的系统名称，不仅有助于学习者更好地掌握有机化学相关知识，还有助于学习者更方便地查阅文献、资料，顺利与国内外同行进行学术交流。所以，正确掌握有机化合物系统命名方法对于化学及相关领域的工作者来说，是十分必要的。

有机化合物的系统中文名称是依据《有机化学命名原则》对有机化合物的命名。《有机化学命名原则》是由中国化学会(Chinese Chemical Society，CCS)依据国际纯粹与应用化学联合会(International Union of Pure and Applied Chemistry，IUPAC)命名原则，并结合中文特点和表达习惯而制定的。依据IUPAC原则命名的英文名称，称为有机化合物的IUPAC名称。最新版的《Nomenclature of Organic Chemistry》(IUPAC Recommendations and Preferred Names)蓝皮书于2013年12月出版[1]。目前，国内大多数有机化学教材中化合物的命名均依据于中国化学会发布的《有机化学命名原则》(1980年)。但随着化学学科的快速发展，CCS 1980版命名原则已不能很好地适应需求。为了便于理解与交流，中国化学会参考了IUPAC历年来推荐的命名原则文件，修订并出版了《有机化学命名原则》(2017版) (即CCS 2017)[2]。CCS 2017版与CCS 1980版相比较，命名原则有较大幅度的修订与增补，与IUPAC 2013命名原则更加接近。

CCS 2017版命名原则于2017年12月正式发布后，为适应新的命名原则，国内许多有机化学教材陆续进行了相关修订。2019年，我校也针对新版命名原则的发布，启动了《有机化学》教材修订项目。2020年，教材完成修订并正式出版。2021年春季，完成了第一轮教学实践。在教学实践中，课程组教师发现：由于现行高中教材有机化学内容仍采用的是CCS 1980版命名原则，导致大一学生受惯性思维影响比较严重。另外，很多教师因长期讲授并使用CCS 1980版命名原则，在讲授CCS 2017版命名原则的过程中，也非常容易出现混淆与错误。为了帮助大家尽快理解、掌握CCS 2017版命名原则，我们教学团队针对基础有机化学中常涉及的各类有机化合物的CCS 2017命名变化进行了归纳与总结，希望能为同行与学习者提供帮助与参考。

1 有机化合物系统命名的基本方法

有机化合物系统命名方法主要分为三步：第一，确定母体结构与名称；第二，对母体结构进行编号；第三，按照构型-取代基的位次号-取代基的名称-母体名称的顺序(若有异构存在，需标出构型)，给出化合物的完整名称。这三个步骤对于不同类型的有机化合物命名是通用的，但在实际命名时，往往会碰到具体问题：怎么确定母体结构？如何对母体结构进行编号？编号的原则是什么？当结构中有两个以上不同取代基时，在给出名称时，先写出哪一个取代基？取代基的具体名称又如何确定？CCS 1980版命名原则与CCS 2017版命名原则都对这些问题进行了详细的说明，但具体原则有差异。本文以命名方法的三个步骤为线索来详细介绍两版命名原则的差异。

1.1 母体结构的确定

CCS 2017版命名原则中，与基础有机化学各类化合物母体结构确定的相关内容主要有五个变化：第一，“官能团”这一特定名称，更多地以“特性基团(characteristic group)”名称出现，但“官能团(functional group)”作为俗称，可继续使用；而用于区分化合物类别的特性基团称为主体基团。第二，主体基团确定的优先次序有所变化，将磺酸等含硫、磷的酸性基团置于羧酸基团与酸酐基团之间(具体见表1)。第三，对于无环化合物主链的选择需依据原则中的13条标准依次逐条对照，直至确定为止。结合有机化学教学实际情况，将规则可简化为：依次考虑最高位(优先)官能团、碳链长度、重键、取代基个数、最低位次组等因素，以便于学生掌握[3]。例如：当开链化合物结构中同时存在重键和非重键的其他主体基团时，CCS 2017命名原则建议母体选择应优先考虑主体基团尽可能多的最长链，而不是重键最多的链；当有多条最长的链可选时，再依次考虑含重键数目多、取代基数目多的链[4]。这里值得注意的是：CCS 2017命名原则中的按英文字母排列在前的前缀取代基的链为主链的第13条标准是CCS 1980版命名原则中没有出现的。另外，根据教学体会，在使用Chemdraw软件对于不饱和链烃进行命名时，中、英文名称不能直译采用。因为CCS 1980版与CCS 2017版命名原则中关于不饱和链烃的母体选择标准都是优先选择含有最多个数的重键且又尽可能最长的链为母体，而IUPAC 2013原则建议在链状烃时，主链的选择取决于链长，而不是不饱和度，即链长为第一优先原则[5]。第四，CCS 2017版命名原则对环状烃类化合物的命名不仅有修订，还增补了“熳”与“蕃”两种新名称。CCS 2017命名原则中，熳环是指含最大非累积双键数的不饱和环系化合物，如环庚三烯称为环庚熳，[12]轮烯称为环十二碳熳，1,3-噁唑称为1,3-氧氮杂环戊熳。熳环名称适用于环状多烯、轮烯，以及含有重键的杂环化合物。因熳环命名简捷，CCS 2017命名原则建议含有重键的杂环化合物名称优先选用熳环作为后缀[6]。但是，在这需说明的是，噻唑、噁唑等杂环化合物的音译名称仍可继续使用。蕃是指多个环或环系通过原子链连接成链或环的化合物，其中成环者即为环蕃。因蕃类化合物在基础有机化学中涉及较少，故不做进一步讨论。此外，当化合物结构中既有环又有链时，CCS 2017命名原则建议母体选择以带有主特性基团的环或链作为母体氢化物为第一优先原则，且不论环的大小和链的长短[7]；而IUPAC 2013命名原则建议：命名分子中既有环又有链的化合物时，不考虑所含原子数多少，环总是优先于链。CCS 2017版命名原则建议暂不采用该建议[5]。第五，偶氮类化合物结构上可视为乙氮烯类相关的衍生物，母体结构HN＝NH命名为乙氮烯。

表1 特性基团类型的优先次序[5]

1.2 母体结构编号顺序的确定

要准确给出有机化合物的名称，还需给母体碳原子进行编号，以标出取代基和主体基团的位次号。编号时，新旧两版命名原则都是优先考虑主体基团，使其位次号要尽可能小。2017版命名原则中，将原有的“最低系列”改为“最低(小)位次组”原则，是指在母体编号时，将按照“额外氢、后缀的主体基团、杂原子、不饱和键、取代基”的顺序依次考虑使其有尽量小的位次[2]。

1.2.1 数字位次组

数字位次组是按数字由小及大进行排列，不同组相比较时，由首位开始，顺序依次比较至分出大小，小者位次组在前，为低(小)位次组[5]。具体编号方法，可参考本文第2节中的各类化合物命名举例中的解释说明。

1.2.2 常见取代基的名称与结构

取代母体结构或特性基团中氢原子的原子或基团，被称为“基”或“亚基”。“基”的定义没有发生变化；而“亚基”名称在两版命名中，有差异。

CCS 1980版的命名规则中，通过两单键或一双键与分子其余部分相连的结构单元，被称为“亚基”。而在CCS 2017版中，“亚基”虽作为通称被保留下来，但又被细化为“叉基”和“亚基”两种后缀。当取代基以两个单键连接分子骨架的同一个原子时，被称为“亚基”；而取代基以两个单键分别连接分子骨架的两个原子时，则被称为“叉基”[5]。

书写有机化合物名称时，需先列出取代基的位次号及相应名称。CCS 2017版命名原则建议，取代基列出的先后顺序依据取代基的英文名称的首字母顺序。另外，对母体进行编号时，可能会出现两种不同取代基的位次号相同，原则建议具体编号顺序由取代基的英文名称首字母顺序来确定。所以，识别常见取代基的结构，掌握其相应的中英文名称是正确写出有机化合物CCS 2017系统名称的基础。为方便大家参考，表2列出了常见烃基取代基的结构式与中英文名称；表3列出了常见其他取代基的结构式与中英文名称。

表2 常见烃基取代基的结构式与中英文名称

表3 常见其他取代基的结构式与中英文名称

(续表2)

(续表3)

注意：表2中的烯丙基英文名称是prop-2-enyl，但在实际命名时，常用其英文俗名allyl。在采用CCS 2017命名原则时，烯丙基因其英文首字母为a而往往先列出。除此之外，甲亚基、乙烯基、苯甲基、甲酰基、乙酰基等他取代基也存在这种情况。所以，这些取代基的英文俗名也需掌握。此外，当化合物结构中出现两个或两个以上相同取代基时，相应英文名称中出现描述取代基个数的词头“di、tri、tetra”等，不参与取代基的字母排序。不参与字母排序的词头还有“sec、tert”，但是“iso”和“neo”词头参与字母排序。

需要说明的是，若化合物结构中的支链较复杂，CCS 2017版命名原则建议，复杂取代基的名称放在括号内，而且其可能出现的描述个数的词头需要参与字母排序。而CCS 1980版命名原则规定复杂取代基全名可放在括号中，也可将取代基名称中的编号数字加撇而不用括号。CCS 2017版命名原则不建议继续采用后一种加撇格式。

1.2.3 立体异构的表示方法

有机化合物结构中通常存在立体异构的现象。所以，要准确给出有机化合物的完整名称，还需标出化合物可能存在的顺反异构或手性异构类型。CCS 2017版与CCS 1980版的命名原则相比，顺反异构标记的主要变化为：

1) 当结构中存在顺反异构时，可用“Z/E”，也可用“cis/trans”标记，但不再用汉字“顺/反”标记。

2) 若烯烃为三或四取代双键化合物时，应选用“Z/E”标记，若继续使用“cis/trans”标记可能会造成混乱。

3) 若环上有多个取代基，且存在顺反异构现象时，需以顺序规则(Cahn-Ingold-Prelog规则，CIP优先系统)中位次较低的基团(在该基团前，加r前缀标记，reference substituent)为参照，再用“c(cis)”或“t(trans)”标出其他基团的相对位置。IUPAC 2013建议采用在取代基位次后加“r”“c”或“t”来标识它们的相对构型。

手性异构的标记方法仍然采用“D/L”和“R/S”两种方法。CCS 2017版与CCS 1980版的命名原则中对于“D/L”和“R/S”具体标记规则与方法没有变化。

1.3 化合物名称的书写

CCS 1980版和CCS 2017版有机化合物命名原则对化合物系统名称的书写格式要求有明显差异。为帮助大家更清晰地了解，现将有机化合物CCS 1980版和CCS 2017版的命名格式列出，以方便参考。

CCS 1980版有机化合物系统名称一般书写格式：

构型类型(若有异构)-取代基位次号-取代基名称(多个取代基按次序规则列出，较优基团后出现)-主官能团位次号-母体名称。

CCS 2017版有机化合物系统名称一般书写格式：

构型类型(若有异构)-取代基位次号-取代基名称(多个取代基按英文名称首字母的先后顺序列出)-母体碳原子数目(天干或中文数字)-主体基团位次号-主体基团名称。

相比CCS 1980版命名原则对书写格式的要求，CCS 2017版命名原则与之最大的区别是：化合物中的原子和基团的位次数字一律放在它们各自名称之前。另外，CCS 2017版命名原则对书写化合物名称时的标点符号与字母格式都给出了详细的规定。建议括号、逗号、原点等标点符号采用中文半字符(英文标点符号)。标记相对构型的字母D/L以及标记取代基与主体基团相对位置的字母α、β、γ等字母采用正体格式，而其他常见字母通常采用斜体格式，如：n-(正)，iso-(异)，sec-(仲)，tert- (叔)，O- (基团连接在氧原子上)，N- (基团连接在氮原子上)，P- (基团连接在磷原子上)，S- (基团连接在硫原子上)，H- (该位置上为氢或加氢)，Z (顺式构型)，E (反式构型)，cis (顺式构型)，trans (反式构型)，R (一种绝对手性构型)，S (另一种绝对手性构型)，o- (苯环上的二元取代基呈邻位，ortho)，m- (苯环上的二元取代基呈间位，meta)，p- (苯环上的二元取代基呈对位，para)等[5]。

2 化合物命名举例

为帮助大家进一步理解CCS 1980版与CCS 2017版有机化合物命名原则的差异，本文通过举例来说明，具体如下：

3 结语

本文对修订后的涉及基础有机化学的各类有机化合物的系统命名原则进行了归纳和总结，并结合实例进行了新旧命名原则的对比。通过以上不同类型化合物命名的举例，可以看到化合物新旧两版命名原则的差异。本文虽然列举了基础有机化学教材中常见的各类化合物命名，但不完全，如复杂并环类化合物等的命名变化未列出。要想全面理解、掌握CCS 2017新版命名规则，还需学习者不断总结，多加练习，以熟练掌握CCS 2017新版命名原则，适应学科发展的要求。