Danh pháp hợp chất dị vòng

DANH PHÁP HỢP CHẤT DỊ VÒNG<br /> 1.1<br /> <br /> Giới thiệu ....................................................................................................1<br /> <br /> 1.2<br /> <br /> Phân loại hợp chất dị vòng ........................................................................3<br /> <br /> 1.3<br /> <br /> Danh pháp hệ đơn vòng chứa một dị tử ...................................................4<br /> <br /> 1.3.1 Tên thông thường .......................................................................................4<br /> 1.3.2 Danh pháp theo hệ thống Hantzsch-Widman ............................................4<br /> 1.3.3 Dẫn xuất thế của dị vòng thơm ..................................................................7<br /> 1.3.4 Đồng phân vị trí H......................................................................................7<br /> 1.3.5 Danh pháp dị vòng không no .....................................................................8<br /> 1.4<br /> <br /> Danh pháp hệ đơn vòng nhiều dị tử .........................................................9<br /> <br /> 1.5<br /> <br /> Danh pháp hệ Hai vòng ...........................................................................10<br /> <br /> 1.5.1 Tên thông thường .....................................................................................10<br /> 1.5.2 Tên hệ thống ............................................................................................. 11<br /> 1.6<br /> <br /> Danh pháp hệ nhiều vòng ........................................................................13<br /> <br /> 1.7<br /> <br /> Danh pháp trao đổi ..................................................................................14<br /> <br /> 1.1 GIỚI THIỆU<br /> Hợp chất dị vòng là một trong những nhóm hợp chất được phân lập sớm nhất. Mặc<br /> dù lĩnh vực hóa học bắt đầu phát triển mạnh trong nửa đầu thế kỉ 19 tuy nhiên cấu trúc<br /> của chúng là một điều bí ẩn đối với các nhà hóa học. Mãi đến những năm 1860, khi cấu<br /> trúc của carbon tứ diện được khám phá, cấu trúc của các hợp chất dần được làm rõ. Tuy<br /> vậy, vẫn chưa có một quy ước nào về tên gọi trong thời kì này nên các nhà hóa học chỉ<br /> đơn thuần gọi chúng bằng những tên gọi mà ngày nay, chúng ta gọi là tên thông thường<br /> Các hợp chất dị vòng được khám phá ra trong thời kì này hầu hết được phân lập từ<br /> tự nhiên. Nhiều năm sau đó, các phương pháp tổng hợp hữu cơ dần phát triển cho phép<br /> tổng hợp chúng trong phòng thí nghiệm. Một vài hợp chất dị vòng được phát hiện lần đầu<br /> được liệt kê bên dưới, tuy nhiên cấu trúc của chúng đa phần được xác định nhiều năm sau<br /> đó [Bảng 1]:<br /> -<br /> <br /> Uric acid (1776, bởi Scheele từ sỏi thận)<br /> Alloxan (1818, bởi Brunatelli bằng cách oxi hóa uric acid)<br /> Quinoline (1834, bởi Runge từ chưng cất nhựa than đá)<br /> 1<br /> <br /> -<br /> <br /> Melamine (1834, bởi Liebig bằng còn đường tổng hợp)<br /> Pyridine (1849, bởi Anderson bằng cách nhiệt phân xương)<br /> Indole (1866, bởi Bayer bằng cách phân hủy indigo)<br /> Furan (1870, bằng con đường nhiệt phân rồi chưng cất gỗ và cellulose)<br /> Bảng 1. Các hợp chất dị vòng có nguồn gốc từ tự nhiên<br /> <br /> Vậy hợp chất dị vòng là gì? Theo IUPAC, hợp chất dị vòng là hợp chất vòng có<br /> chứa từ hai nguyên tử trở lên tham gia cấu tạo nên vòng. Nếu xét theo thuật ngữ này thì<br /> hợp chất dị vòng bao gồm hai loại là: hợp chất dị vòng vô cơ và hợp chất dị vòng hữu cơ.<br /> <br /> Hợp chất dị vòng vô cơ được biết đến nhiều nhất là borazine. Hầu hết khi nhắc đến<br /> hợp chất dị vòng là nói đến hợp chất dị vòng hữu cơ. Hợp chất dị vòng hữu cơ được định<br /> nghĩa là hợp chất mạch vòng, ngoài nguyên tử carbon còn có một hay nhiều nguyên tử<br /> phi carbon khác cấu tạo nên vòng. Những nguyên tử phi carbon đó được gọi là dị<br /> nguyên tử hay dị tử. Các dị nguyên tử phổ biến nhất thường gặp là nitrogen, kế đến là<br /> oxygen vàslưu huỳnh. Nhiều nguyên tố khác có thể tạo thành liên kết cộng hóa trị bền<br /> cũng được xem là dị nguyên tử như là: P, As, Sb (Antimony), Si, Se, Te, B, Ge. Trong<br /> một số ít trường hợp, thậm chí các nguyên tố kim loại như chì, thiếc cũng có khả năng<br /> hình thành dị vòng. Vào năm 1983, IUPAC ghi nhận 15 nguyên tố từ nhóm II đến nhóm<br /> IV trong bảng hệ thống tuần hoàn có khả năng tạo vòng với carbon.<br /> <br /> 2<br /> <br /> Trong thực tế, một số nhóm hợp chất tuy đáp ứng được định nghĩa trên nhưng<br /> không được xếp vào hợp chất dị vòng . Chẳng hạn như các anhydride nội phân tử, các<br /> lactone, lactam được xếp vào dẫn xuất của carboxylic acid.<br /> <br /> 1.2 PHÂN LOẠI HỢP CHẤT DỊ VÒNG<br /> Có nhiều cách khác nhau để phân loại hợp chất dị vòng:<br /> -<br /> <br /> Theo kích thước của vòng ta có phổ biến nhất là: vòng ba, bốn, năm, sáu, bảy<br /> cạnh (Phổ biến nhất là vòng 5, 6 cạnh).<br /> <br /> -<br /> <br /> Theo kiểu dị nguyên tố: phổ biến nhất là dị vòng chứa O, N, S.<br /> <br /> -<br /> <br /> Theo số dị tử: ta có vòng một, hai, ba, bốn dị tử.<br /> <br /> -<br /> <br /> Theo số vòng có hợp chất: đơn vòng, đa vòng (chủ yếu là các vòng ngưng tụ)<br /> <br /> -<br /> <br /> Theo mức độ bão hòa: dị vòng no, không no, thơm.<br /> <br /> Dị vòng no và chưa no về cơ bản tính chất hóa học của chúng tương tự như các<br /> đồng đẳng mạch thẳng (ether, amine bậc 2, sulfide) nên không được xem là hợp chất dị<br /> 3<br /> <br /> vòng. Nhìn chung, khi nhắc đến hóa học của dị vòng, người ta thường đề cập đến các hợp<br /> chất dị vòng thơm.<br /> 1.3 DANH PHÁP HỆ ĐƠN VÒNG CHỨA MỘT DỊ TỬ<br /> 1.3.1 Tên thông thường<br /> Tên của các hợp chất dị vòng rất phức tạp do tính da dạng của các dị vòng. Mặc dù<br /> đã xây dụng được tên chính thống cho các hợp chất đơn vòng nhưng tên thông thường và<br /> tên nửa hệ thống của các dị vòng đơn vẫn được IUPAC chấp nhận dùng rộng rãi [Bảng<br /> 4].<br /> Tên thông thường của hầu hết các dị vòng thơm năm cạnh tận cùng bằng –ole, vòng<br /> thơm sáu cạnh tận cùng bằng –ine. Các dị vòng không thơm năm hay sáu cạnh đều<br /> thường tận cùng bằng –ine. Một số tên thông thường của các hợp chất đơn vòng phổ biến<br /> được trình bày bên dưới.<br /> <br /> 1.3.2 Danh pháp theo hệ thống Hantzsch-Widman<br /> Ngoài tên thông thường được sử dụng phổ biến, một cách hệ thống hơn, tên các dị<br /> vòng đơn còn được gọi theo danh pháp Hantzsch-Widman với những qui tắc sau:<br /> [1] Tên = Tiền tố + phần cơ sở + hậu tố. Trong đó tiền tố cho biết tên của dị<br /> nguyên tử. Phần cơ sở nói lên kích thước của vòng còn hậu tố được tổ hợp với phần<br /> cơ sở phản ánh mức độ no không no của vòng.<br /> <br /> 4<br /> <br /> [2] Dị nguyên tử được gọi theo tiền tố (prefix) [Bảng 2]. Kí tự “a” kết thúc được bỏ<br /> đi nếu âm đi sau đó bắt đầu bằng một nguyên âm 1. Ví dụ: “aza-irine” được viết là<br /> “azirine”.<br /> Bảng 2. Một số tiền tố phổ biến của hợp chất dị vòng<br /> <br /> Dị nguyên tố*<br /> <br /> Hóa trị<br /> <br /> Oxygen<br /> Lưu huỳnh<br /> Nitrogen<br /> Phospho<br /> Arsen<br /> Silic<br /> Bor<br /> <br /> II<br /> II<br /> IV<br /> III<br /> III<br /> IV<br /> III<br /> <br /> Tiền tố (Prefix)<br /> OxaThiaAzaPhosphaArsaSilaBora-<br /> <br /> * Sắp xếp theo trình tự giảm dần mức độ ưu tiên<br /> [3] Kích cỡ vòng được gọi bằng phần cơ sở theo sau tiền tố: -ir- (vòng 3 cạnh),<br /> -et- (vòng 4 cạnh), -ol- (vòng 5 cạnh), -in- (vòng 6 cạnh), -ep- (vòng 7 cạnh), -oc(vòng 8 cạnh), -on- (vòng 9 cạnh), -ec- (vòng 10 cạnh).<br /> [4] Nếu hợp chất không no hay hợp chất thơm, thêm hậu tố tương ứng với kích cỡ<br /> vòng: -ene (vòng 3 cạnh không chứa N), -ine (vòng 3 cạnh chứa N), -e (vòng 4, 5,<br /> 6 cạnh), -ine (vòng 7, 8, 9 cạnh).<br /> [5] Nếu hợp chất no, thêm hậu tố -ane cho tất cả các kích cỡ vòng, ngoại trừ N sử<br /> dụng tiền tố -idine (vòng 3, 4, 5, cạnh) và nếu là vòng 6 cạnh, tiền tố hexahydrođược dùng. Ngoài ra, đối với vòng 6 cạnh chứa O được gọi là oxane thay vì<br /> oxinane. Một vài ngoại lệ khác trong trường hợp dị vòng chứa P, As, B không<br /> được trình bày ở đây.<br /> Bảng 3. Phần cơ sở và hậu tố dị vòng<br /> Phần cơ sở + Hậu tố<br /> Số cạnh<br /> <br /> Phần cơ sở<br /> <br /> Vòng không no, vòng thơm<br /> <br /> Vòng no<br /> <br /> Chứa N<br /> <br /> Không chứa N<br /> <br /> Chứa N<br /> <br /> Không chứa N<br /> <br /> -irine<br /> <br /> -irene<br /> <br /> -idine<br /> <br /> -irane<br /> <br /> 3<br /> 4<br /> <br /> -et-<br /> <br /> -ete<br /> <br /> -idine<br /> <br /> -etane<br /> <br /> 5<br /> <br /> -ol-<br /> <br /> -ole<br /> <br /> -idine<br /> <br /> -olane<br /> <br /> 6<br /> <br /> -in-<br /> <br /> -ine<br /> <br /> *<br /> <br /> -inane<br /> <br /> 7<br /> 1<br /> <br /> -ir-<br /> <br /> -ep-<br /> <br /> -epine<br /> <br /> *<br /> <br /> -epane<br /> <br /> Trong tiếng anh, có 5 nguyên âm bao gồm: a, e, o, u, i.<br /> <br /> 5<br /> <br />