Наименования на алкани и циклоалкани, I

Нека да се запознаем с алканите. Алканите имат обща молекулна формула CnK2n+2, където n е броят на въглеродните атоми, които са в състава на молекулата. Например, ако имаш един въглероден атом в молекулата, заместваш в тази формула и получаваш С1, след което имаш 1 по2 плюс 2, което е равно на 4, така че това е СН4, което е метан. Много пъти сме виждали Люисовата структурна формула на метана. Това е един въглерод с четири водорода около него, ето така. Метанът е най-простият алкан. А ако имаме два въглерода? Заместваме във формулата. Това е С2. И това е 2 по 2, което е 4, плюс 2 е равно на 6. С2Н6 е молекулната формула на алкан с два въглерода, който се нарича етан. Люисовата структурна формула на етана: въглеродът е свързан с друг въглерод и има шест водорода около тях. Има милиони и милиони органични съединения, така че трябва да има някаква логична система за именуването им. Значи с един въглерод е метан, с два въглерода са етан, като тези имена са определени от така наречената номенклатура на IUPAC. IUPAC е съкращението за International Union of Pure and Applied Chemistry, което е организация на химиците, които се събират и решават как да именуват всички тези съединения по един много подреден и систематичен начин. Оттук нататък ние ще се използваме основно номенклатурата на IUPAC за наименуване на органичните съединения. Тук в тази таблица има един вид резюме на номенклатурата на IUPAC. За един въглероден атом коренът е "мет-". Ако имаме алкан, тогава окончанието е "-ан". Значи алкан с един въглерод има наименование "метан". Алкан с два въглеродни атома има корен "ет-" и става "етан". Окончанието зависи от това каква функционална група има но тук имаме просто алкани. За три въглерода коренът е "проп-". Ако трябва да представим формулата на тривъглероден алкан, това ще бъде неговата структурна формула. При четири въглерода имаме "бут-". Структурната формула на четиривъглероден алкан е това, и той се казва бутан. При пет въглерода имаме пентан. Ще направя и неговата структура. И можем да продължим, но предполагам, че схвана логиката. Това са алкани с права верига, което означава една верига от въглеродни атоми, въглерод до въглерод. Шест въглерода ще бъдат "хекс-" или хексан, седем са "хепт-" или хептан осем са октан, девет става нонан, десет е декан, тук можем да видим и останалите. Ундек за 11 въглерода, додек, тридек, тетрадек, пентадек, и еикос за 20. Това се отнася не само за алканите, но и за други функционални групи. Важно е да се запомнят тези основни наименования. Тук говорим за алкани с прави вериги. Но ако имаме разклонени вериги като тези? Тук виждаш, че вече не вървят въглерод до въглерод в права верига. Тук имаме разклонение от тази въглеродна верига. Затова първо ще намерим най-дългата въглеродна верига. Трябва да умееш да правиш това, за да използваш номенклатурата на IUPAC. Ако започна оттук, определям най-дългата въглеродна верига, и ако мина оттук, виждаш как я очертавам. Колко въглерода има в тази верига? Имаме един тук, после два, три, четири, пет. Тази верига има пет въглеродни атома. И когато се върнем горе до номенклатурната таблица на IUPAC, виждаме ,че за пет въглерода имаме "пент-", значи това е пентан. Значи основното наименование ще бъде пентан в този пример. Тази молекула ще я наречем пентан. А какво разклонение имаме тук от основната алканова верига? Тук имаме едно разклонение. Имаме една група СН3, която се разклонява от нашата пентанова молекула. Това се нарича заместител. Заместител е нещо, което се разклонява от основната верига. Това е група или групи, които са свързани към основната верига. Как ще именуваме този заместител? Тук има един въглероден атом, и това се нарича общо алкилова група. Забележи, не е алканова, а е алкилова. Окончанието за алкилова група е "-ил". Но използваме същите корени, за да именуваме алкиловите групи. Значи ако тук имаме един въглерод, поглеждам в номенклатурната таблица на IUPAC, един въглерод в органичната химия означава корен "мет-" и това е алкилова група, така че имаме окончание "-ил" и мет + ил става метилова група, което вече сме виждали няколко пъти в предишни видеа. Значи към тази права верига имаме свързана метилова група, към основната верига, която се нарича пентан. Значи тази метилова група се разклонява от пентана от втория въглерод. В следващото видео ще разгледаме подробно номенклатурата на IUPAC. Сега само ще се научим да определяме заместителите, които се разклоняват от основната верига. Първата стъпка при използване на номенклатурата на IUPAC е определянето на най-дългата въглеродна верига. За тази молекула тя е петвъглеродна верига. Нека да видим някой по-труден пример. Тук имам три съкратени структурни формули на една и съща молекула, за да упражним определянето на въглеродните вериги в тази молекула. Да опитаме да намерим възможно най-дългата въглеродна верига. Ще започна горе вляво, и ще разгледам тази част от молекулата, като се надявам да намеря възможно най-дългата въглеродна верига. Това е първият ми опит. Колко въглерода има тази верига? Това са един, два, три, четири, пет, шест и седем. Ако това е основната верига, това трябва да е хептан, тъй като има седем въглерода. А тези разклонения на хептана? Тук имаме алкилова група с един въглерод, която е на второ място. Видяхме, че с един въглерод това се нарича метилова група. От третия водород се разклонява заместител с два въглерода. Да се върнем и да си опресним паметта какво е това. Какъв е коренът за два въглерода в органичната химия? Два въглерода е "ет-", и понеже това е алкилова група, това е етилова група. Значи от третия въглерод се разклонява етилова група. А това тук е метилова група, и после това е етилова група. Имаме метилова група при втория въглерод и имаме етилова група при третия въглерод, а от четвъртия въглерод имаме още една етилова група. Но нека да изберем различен начин за определяне на най-дългата верига. Да започнем тук долу. Да кажем, че това може да ни изглежда като най-дългата верига от пръв поглед. Да видим какво имаме. Да преброим въглеродните атоми, ако това е най-дългата верига. Нека да ги номерирам. Нека това да е първият въглерод. Нека това е въглерод две, три, четири, пет, шест, седем. Това отново ще бъде хептан. Какви заместители ще има сега тази молекула? Имаме метилова група при втория въглерод. Имаме етилова група при третия въглерод. И имаме още една етилова група при четвъртия въглерод. Това е съвсем същото като в този първия случай. Тези са еднакви. Значи няма значение кой от тях ще избера, наименованието ще бъде съвсем същото. Нека сравним тези две молекули с примера долу. Отново същата молекула, но сега избираме различен път. Да кажем, че избираш този тук. Казваш: О, това ми изглежда като най-дългата въглеродна верига! И минаваш ето така и казваш: това е най-дългата верига. Колко въглерода има в нея? Това са един, два, три, четири, пет, шест и седем. Какви заместители имаме в тази молекула? При четвъртия въглероден атом имаме една етилова група. При третия въглерод имаме нещо доста сложно обаче. Това не е права верига. Това е доста по-сложен заместител, който ще именуваме в някое следващо видео. Така че в тази молекула има два заместителя. В горната молекула имаме три заместителя. Въпросът е кое от тези е за предпочитане при даване на систематичното наименование по номенклатурата на IUPAC? Имаме две вериги с еднаква дължина. И двете имат по седем въглерода. Как да реша тази дилема? Правилата на IUPAC казват, че избираме основната верига, която има най-много заместители. Горната има три заместителя, долният пример има два заместителя. За да определиш името на тази молекула по номенклатурата на IUPAC, трябва да избереш горния вариант, за което ще говорим по-подробно в следващото видео. Сега да видим циклоалканите. Тук имахме само алкани с прави вериги. Разгледахме и алкани с разклонения. Сега да видим циклоалканите. Това тук са доста забавни структурни формули. Да видим колко въглерода има в триъгълника. Тук има един, два, три въглерода. Ако трябва да представим атомите, от които се състои, тук ще имаме три въглеродни атома ето така. За да запълним октета около всеки въглерод, при всеки от тях трябва да има по два водорода. Това е циклоалкан. Сега се образува въглероден пръстен. Молекулната формула за тази молекула ще има три въглерода и общо шест водорода, като виждаме, че модела за циклоалканите ще бъде, ако имаме n въглерода, тогава в циклоалканите има 2n водородни атома. Този циклоалкан има три въглерода, значи по номенклатурата на IUPAC, съгласно таблицата, три въглерода са "проп-", нали? И понеже е алкан, това ще бъде пропан, но това е циклоалкан, така че всъщност това е циклопропан. Значи това съединение се нарича циклопропан. Следващата молекула изглежда като квадрат. Колко въглерода има тя? Те са четири, значи това е бутан. Но понеже е циклична молекула, това е циклобутан. Хайда да видим още два примера. Следващият е петоъгълник. Значи има пет въглерода. Значи това ще е пентан, това е циклопентан. И може би най-важният циклоалкан, той има шест въглеродни атома, което означава, че ще бъде циклохексан. Значи името на това съединение е циклохексан. Това беше запознаване с алканите и циклоалканите. В следващите видеа ще разгледаме много по-подробно тяхната номенклатура.