Formulació i nomenclatura de Química Orgànica

Índex

Nomenclatura de substitució

És la nomenclatura principal per anomenar compostos orgànics, els quals es tracten com una combinació d’un compost pare i de grups funcionals, un dels quals es designa com el grup funcional principal. El grup principal formarà la cadena principal, mentre que la resta podrà formar part de la cadena principal o formar cadenes laterals.

Punxa aquí per a interactuar amb aquesta molècula en 3D

Element	Significat
hept(a)	cadena principal (heptà)
en	insaturació
di	prefix multiplicador
ona	sufix per al grup principal (cetona)
cloro	prefix de substituent
2 4 5 6	localitzadors

Prefixos multiplicadors per a entitats simples i complexes

Nº	Simple	Complex	Nº	Simple	Complex
2	di	bis	8	octa	octakis
3	tri	tris	9	nona	nonakis
4	tetra	tetrakis	10	deca	decakis
5	penta	pentakis	11	undeca	undecakis
6	hexa	hexakis	12	dodeca	dodecakis
7	hepta	heptakis	20	icosa	icosakis

Creació de noms sistemàtics

La formació d’un nom sistemàtic requereix diversos passos:

1. Determinar el grup funcional principal que es nomenarà mitjançant un sufix.
2. Determinar la cadena principal, que ha de contenir el grup principal.
3. Anomenar la cadena principal i especificar qualsevol insaturació (enllaços C=C i C≡C).
4. Combinar el nom de la cadena principal amb el sufix del grup funcional principal.
5. Identificar els substituents i ordenar els seus prefixos alfabèticament.
6. Inserir prefixos multiplicadors i localitzadors.

PIN

La nova edició del Llibre Blau incorpora un conjunt jeràrquic de criteris per a triar el nom únic que es prefereix a l’efecte de regulació, el Preferred IUPAC Name, o PIN.

Grups funcionals — sufixos i prefixos

Un grup funcional és un àtom o grup d’àtoms dins d’una molècula que pot ser responsable de les reaccions químiques característiques d’aquesta molècula. La següent taula mostra la fórmula, sufix (si és principal) i prefix de cadascun d’ells, en ordre decreixent de prioritat:

Compostos pare (hidrocarburs)

Compostos orgànics formats únicament per àtoms de carboni (C) i hidrogen (H). Distingim entre:

Alifàtics

Poden ser de cadena oberta (acíclics) o tancada (cíclics).

Aromàtics

Hidrocarburs cíclics amb enllaços simples i múltiples alternats. Ex.: benzè.

Alcans (C—C)

Hidrocarburs en els quals els enllaços C—C són tots simples. S’anomenen amb un prefix que indica el nombre d’àtoms de carboni i la terminació –à.

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

Metà

Età

Propà

Butà

En cas de ser substituents, canvien la terminació –à per –il.

Cicloalcans

S’afegeix el prefix ciclo– al nom de l’hidrocarbur.

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

Ciclopropà

Ciclobutà

Ciclohexà

Ciclodecà

Hidrocarburs i productes petrolífers

Alquens (C=C) i alquins (C≡C)

La presència d’insaturacions —enllaços dobles (C=C) i triples (C≡C)— s’indica mitjançant les terminacions –è i –í, respectivament, i localitzadors definint les seves posicions.

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

Buta-1,3-diè

Pent-1-en-4-í

Ciclohexa-1,3-diè

En cas de ser substituents, acaben en –enil i –inil, respectivament, si s’uneixen mitjançant un enllaç senzill, o en –ilidè i –ilidí¹ si s’uneixen per un doble o un triple enllaç, respectivament.

Aromàtics (arens)

El benzè, C₆H₆, és l’hidrocarbur aromàtic de referència.

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

Benzè

Toluè

Etenilbenzè

1,2,4,5-tetrametilbenzè

En cas de ser substituent, es denomina fenil.

Com és millor representar el benzè? Punxa aquí per a llegir una interessant discussió en forma de 🧵 fil de Twitter

¿Cómo es mejor representar el benceno? La representación con enlaces simples y dobles alternos es mayoritaria en la bibliografía (incluidos ejemplos de la IUPAC) pero tengo entendido que con un círculo es más correcto. ¿Me ayudáis?

— Rodrigo Alcaraz de la Osa - FisiQuímicamente (@fqmente) October 14, 2020

Arens policíclics amb importància en l’estudi de sistemes biològics

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

Naftalè

Antracè

Fenantrè

Elecció i numeració de la cadena principal

Elecció

La cadena principal es tria aplicant els següents criteris:

1. Conté el grup funcional principal.
2. Conté el major nombre de grups funcionals.
3. Els sistemes d’anells són prioritaris enfront de les cadenes.
4. Conté més àtoms.
5. Conté més enllaços múltiples (dobles en cas d’empat).
6. Conté més substituents.

Numeració

La cadena principal es numera aplicant els següents criteris:

1. Localitzadors més baixos per a heteroàtoms (substituts d’algun carboni en la cadena principal).
2. Localitzador més baix per al grup funcional principal.
3. Localitzadors més baixos per a enllaços dobles i triples.
4. Localitzadors més baixos com a conjunt per a tots els substituents anomenats com a prefixos.
5. Localitzadors més baixos per a substituents en ordre d’esment (alfabètic).

Nomenclatura de classe funcional

També coneguda com a nomenclatura radicofuncional, és la preferida per a èsters i halurs d’àcid (també utilitzada per a èters i cetones). Els noms consisteixen en el nom del grup principal del compost seguit de la paraula de i el nom del substituent al qual va unit.

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

Propanoat de metil

Clorur d’acetil

Bromur de benzoïl

Representació gràfica (ziga-zaga)

Funcions que contenen halògens (F, Cl, Br o I)

No poden ser mai el grup principal, per la qual cosa s’anomenen afegint el prefix fluoro–, cloro–, bromo– o yodo–, segons correspongui, al nom de l’hidrocarbur.

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

1,1,1,2-tetrafluoroetà

1,1-dicloroetè

1,2-dibromobenzè

Yodometà

Funcions que contenen oxigen (O)

Alcohols (—OH)

Si són el grup principal s’afegeix el sufix –ol al nom de l’hidrocarbur, en cas contrari s’utilitza el prefix hidroxi–.

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

Etanol

Fenol

Àcid 2-hidroxipropanoic

Aldehids (—CHO)

Si són el grup principal s’afegeix el sufix –al (o –carbaldehid) al nom de l’hidrocarbur, en cas contrari s’utilitza el prefix formil– (u oxo–).

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

Formaldehid

Benzaldehid

Àcid 4-metil-3-formilpent-3-en-1-oic

Cetones (=O)

Si són el grup principal s’afegeix el sufix –ona al nom de l’hidrocarbur, en cas contrari s’utilitza el prefix oxo–.

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

Propan-2-ona

1-feniletan-1-ona

2-metil-3-oxo-butanal

Èters (—OR)

No poden ser mai el grup principal, per la qual cosa s’anomenen afegint el prefix (R)oxi– al nom de l’hidrocarbur.

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

Etoxietà

Anisol

Furà

Àcids carboxílics (—COOH)

Són compostos amb un grup carboxil, —C(=O)OH. Si són el grup principal s’anomenen començant per àcid i afegint el sufix –oic (o –carboxílic) al nom de l’hidrocarbur, en cas contrari s’utilitza el prefix carboxi–. Exemples: aminoàcids i àcids grassos.

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

Àcid acètic

Àcid benzoic

Àcido 2-hidroxipropan-1,2,3-tricarboxílic

Èsters (—COOR)

Deriven d’àcids, en els quals almenys un grup hidroxi, —OH, se substitueix per un grup —OR. S’utilitza la nomenclatura de classe funcional, substituint la terminació –oic de l’àcid per –oat, si són el grup principal; en cas contrari s’utilitza el prefix (R)oxicarbonil–.

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

Acetat d’etil

Benzoat de metil

Àcid 3-(acetiloxi)propanoic

Carboxilats (—COO^–)

Són la base conjugada d’un àcid carboxílic, sent ions amb càrrega negativa (anions). S’utilitza la nomenclatura de classe funcional, substituint la terminació –oic de l’àcid per –oat, si són el grup principal; en cas contrari s’utilitza el prefix carboxilat–.

Halurs d’àcid (—COX)

Deriven d’àcids carboxílics, substituint el grup hidroxi, —OH, per un halur (F, Cl, Br o I). S’utilitza la nomenclatura de classe funcional, començant per halur de i substituint la terminació –oic de l’àcid per –oïl, si són el grup principal; en cas contrari s’utilitza el prefix halocarbonil–.

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

Clorur d’acetil

Bromur de benzoïl

Àcid 4-clorocarbonil-3-hidroxi-2-metilpentanoic

Funcions que contenen nitrogen (N)

Amines (—NH₂)

Si són el grup principal s’afegeix el sufix –amina al nom de l’hidrocarbur, en cas contrari s’utilitza el prefix amino–.

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

Prop-1-en-1-amina

Anilina

2-(dimetilamino)etanol

Aminas secundaries i terciaries

Quan es reemplacen hidrògens del grup —NH₂ per substituents complexos s’utilitza la lletra N en comptes de nombres localitzadors.

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

N-metilmetanamina

N-fenilanilina

N,N-dimetilmetanamina

Amides (—CONH₂)

Si són el grup principal s’afegeix el sufix –amida (o –carboxamida) al nom de l’hidrocarbur, en cas contrari s’utilitza el prefix carbamoïl–.

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

Acetamida

Benzamida

Asparagina

Amides secundàries i terciàries

Igual que en les amines, la substitució d’hidrògens del grup —CONH₂ s’indica per la lletra N en comptes de nombres localitzadors.

Nitrils (—C≡N)

Si són el grup principal s’afegeix el sufix –nitril (o –carbonitril) al nom de l’hidrocarbur, en cas contrari s’utilitza el prefix ciano–.

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

Butannitril

Benzonitril

2-cianoprop-2-enoat de metil

Nitrocompostos (—NO₂)

No poden ser mai el grup principal. S’anomenen afegint el prefix nitro–.

Punxa aquí per a interactuar amb aquestes molècules en 3D

2-nitropropà

2,4,6-trinitrotoluè

1,2,3-trinitroxipropà