2014-11-03

ア命名法

# 代置命名法 [2013-07-15]
  # 縮合命名法との関係 [2014-11-03]
# ヘテロ環に対するア命名法 [2000-11-05]
  # CASにおける制限(ヘテロ環)
# 鎖式骨格に対するア命名法 [2000-11-05]
  # IUPACにおける鎖式代置骨格
  # CASにおける制限(鎖式骨格)
  # 例示
  # 炭素以外のヘテロ原子を末端とする代置鎖
# 参考文献

1 代置命名法

代置命名法は、骨格原子を他の元素に変換する操作を適切な接頭辞で示す命名法である。ここでは代置命名法のうち、ア接頭辞を用いて命名する方式をア命名法と呼ぶことにする。これらのア接頭辞を用いて命名される母体化合物は中性である。

イオン性化合物には、適切ならば、電荷を含むヘテロ原子に代置するための接頭辞を用いることができる。広い意味ではこれらの接頭辞もア接頭辞の一種である。

ア命名法では、まずヘテロ原子を炭素原子に代置した炭化水素(以下、対応する炭化水素)を命名し、それにヘテロ原子を示すア接頭辞を添えて表現する。対応する炭化水素を求める際は水素原子や置換基、不飽和結合などの修飾を一旦は無視して、骨格原子の配列のみを考慮する。そうして得られた代置骨格に対して必要な修飾をする。
例えば、鎖式骨格の場合、対応する炭化水素はアルカンである。ヘテロ単環の場合、対応する炭化水素は一般にはシクロアルカンであるが、不飽和結合の数と位置がベンゼンと一致するヘテロ六員環に対しては、ベンゼンにア接頭辞を添えることができる。

Silacyclohexane [IUPAC/CAS]
シラシクロヘキサン
Silabenzene [IUPAC/CAS]
シラベンゼン
1-Silanaphthalene [IUPAC/CAS]
1-シラナフタレン

ア命名法は、形式的には適用が容易であり、様々な化合物を命名できる可能性があるが、ヘテロ原子をもつ骨格が慣用名をもつ場合(例えば、ヘテロ単環の許容慣用名ヘテロ環式成分など)や、ヘテロ原子を官能基として表現すべき場合、他の命名法で命名したほうが適切な場合(Hantzsch-widman命名法1種類のヘテロ原子からなる骨格異なる元素の交互繰り返しを持つ骨格など)には、ア命名法を用いないほうがよい。

縮合命名法との関係

特に、対応する炭化水素が慣用名をもたない縮合環である場合、原則としてア命名法の使用は適切でないと考えられる。というのは、縮合命名法では、炭素環はあらゆるヘテロ環より優先順位が低い(縮合成分の優先順位)ので、ア命名法の使用を前提として優先順位の低い炭素環を基礎成分とするよりも、ア命名法を使用せずにヘテロ環を基礎成分とすることが選択される。そのため、縮合命名法にア命名法を併用する場合とは、通常の手法ではヘテロ環を基礎成分として当該縮合環を命名することができない場合(互いにオルトペリ縮合した3成分代置名の縮合環に対する架橋を参照)に限られる。環員数が10を超えるヘテロ単環式成分では、ア命名法そのものではないが、ア命名法に類似した方式が使用される。

Naphtho[2,1-h]quinoline [IUPAC/CAS]
ナフト[2,1-h]キノリン
※1-Azabenzo[c]phenanthrene 1-アザベンゾ[c]フェナントレンではない。なお、このヘテロ環に対応する炭化水素(NをCHに置換した構造)は、Benzo[c]phenanthrene ベンゾ[c]フェナントレンという。

2 ヘテロ環に対するア命名法

ヘテロ環は、適切なら、ア命名法を用いて命名できる。代置ヘテロ環の番号付けは、対応する炭素骨格の番号付けに矛盾しないよう行う。
ヘテロ単環の番号付けは、ヘテロ原子の位置番号に関してはHantzsch-widman命名法と同様である。
ヘテロ多環(縮合環von Baeyer環単環式成分のみを持つスピロ環)の番号付けに選択肢があれば、順に、(1) すべてのヘテロ原子(組として)、(2)優先順位の高いヘテロ原子、(3)指示水素mancude環に対して)、(4) 主基、(5) 多重結合(-ene/-yne)、(6) 二重結合(-ene)、(7) 置換基(接頭辞)の位置番号を小さくする。

2,9-Diaza-4a-azoniaanthracene [IUPAC代置]
2,9-ジアザ-4a-アゾニアアントラセン
5-Pyrazino[2,1-b]quinazolin-5-ylium [RNRI]
5-ピラジノ[2,1-b]キナゾリン-5-イリウム
Pyrazino[2,1-b]quinazolin-5-ium [CAS]
ピラジノ[2,1-b]キナゾリン-5-イウム

ヘテロ環名を元にした代置名は認められない。ただし、アルカロイドポルフィリンなど、天然物誘導体の命名に用いる母体はこの限りではない。

1H-2-Aza-1-silaindene [IUPAC代置]
1H-2-アザ-1-シラインデン
1H-2,1-Benzazasilole [ベンゾヘテロ環, CAS]
1H-2,1-ベンゾアザシロール
※1H-1-Silaisoindole 1H-1-シライソインドールではない。

CASにおける制限(ヘテロ環)

CASでは、ヘテロ環に対するア命名法は、次の場合に限られる。

  1. 十員環より大きく、ケイ素を含まないヘテロ単環。
  2. ケイ素を含まないvon Baeyer環単環式成分のみを持つスピロ環
  3. ケイ素を含む単環、von Baeyer環単環式成分のみを持つスピロ環
    ただし、(a)ケイ素のみから成る環と、(b) カルコゲンまたは窒素のうちどれか1元素とケイ素とが交互に配置する環を除く。
  4. ヘテロ原子としてケイ素のみを含み、対応する炭化水素が慣用名を持つ縮合環。例えば、1-Silanaphthalene 1-シラナフタレン。
  5. 全体を縮合環としては命名できないが、対応する炭化水素が架橋のない縮合環として命名できる環。(互いにオルトペリ縮合した3成分)
  6. カルバボランおよびヘテロポリボラン(ホウ素からの代置。炭素への代置 carba を含む)。
  7. ヘテロフラーレン
  8. 多環式立体母体(アルカロイド、ステロイド、テルペノイド)。ただし、代置は1個まで。アルカロイドでは窒素の代置 aza は不可。
  9. ポルフィリン(CAS名はPorphine)。

3 鎖式骨格に対するア命名法

ヘテロ原子を多数含む直鎖を通常の命名法(置換命名法や基官能命名法)で命名した場合、ヘテロ原子ごとに置換基として表現するしかなく、名称が複雑で長たらしくなる。また、主基を持つ一部しか母体に含めることができない。

そこで、鎖式骨格にもア命名法を用いると便利である。

IUPACにおける鎖式代置骨格

IUPACでは鎖式骨格にア命名法を用いるための条件を厳密には決めていないが、ヘテロ原子は少なくとも2個か3個は必要だろう。末端原子は炭素とする必要がある。

主鎖にア命名法を用いたとき、その側鎖が(末端ヘテロ原子を除いて)2個以上のヘテロ原子を含むなら、側鎖にもア命名法を適用するのがよいとされている。

主鎖とその番号付けに選択肢がある場合、IUPACでは、次の規則を順に適用して決める。

  1. 主基の数が最も多い鎖を選ぶ。
  2. ヘテロ原子の数が最も多い鎖を選ぶ。
  3. 多重結合(二重結合と三重結合)の数が最も多い鎖を選ぶ。
  4. 骨格原子の数が最も多い鎖を選ぶ。
  5. 優先順位の高いヘテロ原子の数が最も多い鎖を選ぶ。
  6. 二重結合の数が最も多い鎖を選ぶ。
  7. 主基の位置番号が最小となる鎖を選ぶ。
  8. ヘテロ原子の位置番号が、組として最小となる鎖を選ぶ。
  9. 優先順位の高いヘテロ原子の位置番号が最小となる鎖を選ぶ。
  10. 多重結合の位置番号が、組として最小となる鎖を選ぶ。
  11. 二重結合の位置番号が最小となる鎖を選ぶ。
  12. 置換基(接頭辞)の数が最多の鎖を選ぶ。
  13. 置換基(接頭辞)の位置番号が、組として最小となる鎖を選ぶ。

CASにおける制限(鎖式骨格)

CASでは鎖式骨格に対するア命名法の適用の要件が決められており、これに従って適用の可否を決める。この要件と主鎖の選択、および番号付けについては次のようにする。
CASでは鎖式骨格にア命名法を適用するには、次の要件をすべて満たさなければならない。

  1. 少なくとも1個の炭素原子を含むこと。
  2. ヘテロ原子として O, S, Se Te, N, P, As, Sb, Bi, Si, Ge, Sn, Pb, B 以外の元素を含まないこと。
  3. ヘテロ単位(hetero unit)を4個以上含むこと。それらは接尾辞で示される主基やCarbonic acidなどの見出しに、一部でも含まれていてはならない。
    ただし、ヘテロ単位とは、単純基の名称1個に対応する単位である。

    例えば -O-(oxy)、-S-(thio)、-SS-(dithio)、-NH-(imino)、-N=(nitrilo)、-NHNH-(hydrazo)、-N=N-(azo)、-AsH-(arsinidene)、-SiH2-(silylene)、-SiH2OSiH2-(1,3-disiloxanediyl)、-SiH2NHSiH2-(1,3-disilazanediyl)などは1個のヘテロ単位であり、-S-O-、-O-NH-、-O-SiH2-O- 等は、1個のヘテロ単位ではない。

  4. 通常の命名法によるよりも化合物クラスが下がらないこと。すなわち、少なくとも同じ順位の主基を同数表現できること。
  5. すべてのヘテロ原子がその基準原子価状態にあるか、異常原子価があっても oxide 等の付加命名法の術語で明確に示せること(例えばスルホンやホスフィンオキシド)。
  6. 末端原子が C または P, As, Sb, Bi, Si, Ge, Sn, Pb, B であること。すなわち O, S, Se, Te, N を末端としてはいけない。

以上の要件を満たせば、CASでは必ず、ア命名法を適用する。また、置換基としても上記の条件を満たせばアルキル基やアルカンジイル基などを元にしてア命名法で命名する。ゆえに、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアミド、ポリカルバシランの他、ポリ炭酸誘導体(五核以上)なども、ア命名法で表現されることになる。

主鎖とその番号付けに選択肢がある場合、CASでは次の規則を順に適用して決める。

  1. 主基の数が最も多い鎖を選ぶ。
  2. ヘテロ原子の数が最も多い鎖を選ぶ。
  3. 骨格原子の数が最も多い鎖を選ぶ
  4. 優先順位の高いヘテロ原子の数が最も多い鎖を選ぶ。
  5. 多重結合(二重結合と三重結合)の数が最も多い鎖を選ぶ。
  6. 二重結合の数が最も多い鎖を選ぶ。
  7. ヘテロ原子の位置番号が、組として最小となる鎖を選ぶ。
  8. 優先順位の高いヘテロ原子の位置番号が最小となる鎖を選ぶ。
  9. 主基の位置番号が最小となる鎖を選ぶ。
  10. 多重結合の位置番号が、組として最小となる鎖を選ぶ。
  11. 二重結合の位置番号が最小となる鎖を選ぶ。
  12. 置換基(接頭辞)の数が最も多い鎖を選ぶ。
  13. 置換基(接頭辞)の位置番号が最小となる鎖を選ぶ。

例示

鎖式骨格に対するア命名法の例を示す。

2,5,8,11-Tetraoxadodecane [IUPAC/CAS]
2,5,8,11-テトラオキサドデカン
4-(3,5,7,9-Tetraoxadecyloxy)benzoic acid [IUPAC 1979]
4-(3,5,7,9-テトラオキサデシルオキシ)安息香酸
4-(3,5,7,9-Tetraoxadec-1-yloxy)benzoic acid [CAS]
4-(3,5,7,9-テトラオキサデカ-1-イルオキシ)安息香酸
※CASでは、代置鎖の置換基は、遊離原子価原子を1位とするが、その位置番号は必ず記す。

IUPACでは主基の番号付けをヘテロ原子の番号付けに先立って決めるのに対して、CASでは順序が逆である。

CH3CH2-O-CH2CH2-O-CH2CH2-O-CH2-O-CH2CO2H
3,5,8,11-Tetraoxatridecanoic acid [IUPAC/CAS]
3,5,8,11-テトラオキサトリデカン酸
CH3CH2-O-CH2-O-CH2CH2-O-CH2CH2-O-CH2CO2H
3,6,9,11-Tetraoxadodecanoic acid [IUPAC]
3,6,9,11-テトラオキサドデカン酸
3,5,8,11-Tetraoxatridecan-13-oic acid [CAS]
3,5,8,11-テトラオキサトリデカン-13-酸
※-oic acid, -al のような、通常は位置番号が不要な接頭辞でも、位置番号の大きい末端にあれば、位置番号を添える。
3,5,7-Trioxo-2,4,6,8-tetraazanonanediamide [CAS]
3,5,7-トリオキソ-2,4,6,8-テトラアザノナンジアミド
Pentauret [IUPAC慣用名]
ペンタウレット
※番号付けはCASの場合。
N,N'-Dimethyl-3,6,9,12-tetraazatetradecane-1,14-diamine [CAS]
N,N'-ジメチル-3,6,9,12-テトラアザテトラデカン-1,14-ジアミン
※この例では通常の命名法でもジアミンとして命名できるため、両端の窒素をアミンとして表現しなればならない。これを 2,5,8,11,14,17-Hexaazaoctadecane 2,5,8,11,14,17-ヘキサアザオクタデカンと命名してはいけない。

CASでは、ア命名法を適用するためにはヘテロ単位が4個以上なければならない。このとき、主基となるヘテロ原子は当然ながら除外される。

N,N'-Dimethyl-3,6,9-triazaundecane-1,11-diamine [IUPAC]
N,N'-ジメチル-3,6,9-トリアザウンデカン-1,11-ジアミン
N-[2-(Methylamino)ethyl]-N'-[2-[[2-(methylamino)ethyl]amino]ethyl]-1,2-ethanediamine [CAS]
N-[2-(メチルアミノ)エチル]-N'-[2-[[2-(メチルアミノ)エチル]アミノ]エチル]-1,2-エタンジアミン
※CASではヘテロ単位が3個なので、置換命名法によって命名する。

炭素以外のヘテロ原子を末端とする代置鎖

CASでは代置鎖の末端原子として、P, As, Sb, Bi, Si, Ge, Sn, Pb, B があってもよい。

よって、例えば二リン酸や三リン酸のエステルも、分子の他の部分に化合物クラスのより高い官能基があれば、ア命名法に基づいて命名する。
IUPACでは末端が炭素でない鎖式骨格にア命名法を適用しないので、違和感があるかもしれない。

{[Hydroxy(phosphonooxy)phosphoryl]oxy}acetic acid [IUPAC置換名]
{[ヒドロキシ(ホスホノオキシ)ホスホリル]オキシ}酢酸
Glycolic acid diphosphate [IUPAC官能種類名]
グリコール酸=二リン酸エステル
グリコール酸=ジホスファート
1,1,3-Trihydroxy-2,4-dioxa-1,3-diphosphahexan-6-oic acid 1,3-dioxide [CAS]
1,1,3-トリヒドロキシ-2,4-ジオキサ-1,3-ジホスファヘキサン-6-酸 1,3-ジオキシド
※番号付けはCAS名の場合。
※4,6,6-Trihydroxy-3,5-dioxa-4,6-diphosphahexanoic acid 4,6-dioxide 4,6,6-トリヒドロキシ-3,5-ジオキサ-4,6-ジホスファヘキサン酸 4,6-ジオキシドではない。

参考文献

  1. IUPAC Commission on Nomenclature of Organic Chemistry, "Revised Nomenclature for Radicals, Ions, Radical Ions, and Related Species (Recommendations 1993)", Pure Appl. Chem. 65, 1357-1455 (1993). [RNRI]
  2. CAS. Chemical Abstracts, Index Guide, 1992. Appendix IV, ¶¶142, 153, 184.

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