次序规则(
序列 rule),也称为顺序规则,是有机化学命名中判断
取代基(
基团)优先次序的一个重要规则,是
有机化合物命名中取代基列出顺序、
烯烃结构Z、E式以及手性化合物的R、S构型判断的基本依据,也是主链编号的依据之一。
次序规则最早是Cahn, R. S, Ingold, C. K和Prelog, V 为解决手性异构体命名问题,进行
原子或原子团次序排列而提出的一个规则。次序规则主要应用于
烷烃的系统命名和烯烃中几何异构体的命名
次序规则主要内容是:由
双键碳上直接相连的两个原子的原子序数的大小来决定,原子序数大者为优。若原子序数相同时,则比较
相对原子质量数大小。若与双键
碳直接相连的第一个原子相同,要依次比较第二个甚至第三个原子,依此类推,直到比较出优先顺序为止。
提出意义
次序规则最早由Cahn, R. S, Ingold, C. K和Prelog, V 提出,目的为解决手性异构体命名问题。此后经修改和完善,于1970年为国际纯
化学和
应用化学联合会(IU-PAC)所正式采用,成为
有机化合物的命名中主链编号、
取代基列出顺序、
烯烃结构Z、E式的判断以及手性化合物的R、S构型判断的基本依据。
规则内容
(1)
原子:原子序数大的排在前面,
同位素质量数大的优先。
几种常见原子的优先次序为:I\u003eBr\u003eCl\u003eS\u003eP\u003eO\u003eN\u003eC\u003eH
(2)杂原子上孤
电子对当作最小的取代基,如下图所示:
取代基优先次序为:c\u003eb\u003ea\u003e孤电子对
(3)若取代基中心原子相同者,则逐轮依次比较与中心原子相连的原子的原子序数大小;如仍相同,再依次逐轮外推,直至比较出较优
基团为止。
且在逐轮依次比较时,还有优先方向原则,即遇到不同点时,优先比较各自较优基团上的
取代基。
C5与C3连的
原子相同,接着依次比较下一层的取代基,如从O上取代基来比较,C5的O上连C,C3的O上连 H,则C5取代基优于C3取代基;如从C上取代基来比较,C6连(C,H,H),C2 连(C,C,H),则C3 取代基优于 C5取代基,此时优先从较优的O取代基进行比较。因此C5取代基优于
C3取代基,C4手性构型为R。
(4)若为
同位素,
质量数大者为较优
基团,如:D\u003eH、 ;该原则只适用于仅存在同位素差别,而其它都相同的基团之间的比较,如下:-CH2CH3\u003e-CH2CH2D
对于可以通过逐轮依次比较原子序数而排列出优先次序的
取代基,则这条规则不使用,如:-CH2CH2CH3\u003e-CHDCH3
(5)若取代基上含有
双键、三键以或芳环,可以认为双键中心
碳连有两个相同原子,三键中心碳原子连有三个相同原子,芳环中心碳原子连有两个或三个相同原子,其中一个为实原子(real atom),其他为虚原子(phantom atom,括弧内原子),如
其中,规定虚碳原子上不再连任何原子,或认为连的原子为零,甚至小于杂原子所含有的孤
电子对。以
乙炔基和
苯基为例进行分析,C1上连(C、C、C)Ci上连(C、C、C),此时未能比较出结果,接着进行下一轮比较;C2为实碳,连有(C、C、H),C3 和C4为虚碳,不再连有任何
原子,或认为连的原子为零。Cii和Ciii为实碳,均连有(C、C、H);而Civ为虚碳,不再连有任何原子,Cii与C2相同,Ciii优于
C3,Civ 与C4相同。因此苯基优先于乙炔基。由此可以比较出下列
取代基的优先次序:
(6)饱和
基团:如果第一个原子序数相同,则比较第二个原子的原子序数,依次类推。常见的
烃基优先次序为:(CH3)3C-\u003e(CH3)2CH-\u003eCH3CH2-\u003eCH3-
(7)不饱和基团:可看作是与两个或三个相同的
原子相连。不饱和烃基的优先次序为:-C≡CH\u003e-CH=CH2\u003e(CH3)2CH-
(8)若与
双键碳相连的基团互为
顺反异构时,Z型先于E型。
R构型优于S构型。
次序规则主要应用于
烷烃的系统命名和
烯烃中几何异构体的命名。
烃的系统命名:如果在主链上连有几个不同的
取代基,则取代基按照“次序规则”依次列出,优先
基团后列出。
按照次序规则,
烷基的优先次序为:
叔丁基\u003e
仲丁基\u003e异
丙基 \u003e
异丁基\u003e丁基\u003e丙基\u003e
乙基\u003e
甲基。