2006-12-22

環集合命名法

1　環集合の定義

複数の環を持つ骨格、すなわち多環式骨格は、大きく分けて次の4種類に分類される。

1. 架橋環系。2環の共有原子が一般に3個以上（命名法の都合上、2個の場合もある）。これらは形式的に、単環に架橋したvon Baeyer環と、縮合環に架橋した架橋縮合環に二分される。
2. 縮合環。2環の共有原子が2個。
3. スピロ環。2環の共有原子が1個。
4. 環集合。2環が共有原子を持たず、結合を介して連結している。

環集合とは、複数の環が直接連結している環系をいう。この定義（IUPAC 1979）では、例えば、2-フェニルナフタレンなども含まれる。一般に、環集合は置換命名法でも表現することができる。

しかしここでは特に（IUPAC 1993）、同一の環が連結し、環集合命名法が適用可能な環系を指す。これらの環は、元の成分環または対応する基の名称に、環の数を表す特殊な接頭辞を添えて命名する。

上記の多環式骨格の分類から分かる通り、環集合のそれぞれの成分はvon Baeyer環、架橋縮合環、縮合環、スピロ環のいずれも許される。

CASにおける分子骨格の優先順位では、環集合は元の成分環のすぐ上位に位置する。

2　同一の2環が連結した環集合

同一の2環が単結合で連結している環集合は、接頭辞 bi ビの後に成分環または対応する基の名称を添えて命名する。

IUPACでは、環の名称でも基の名称でもよいため、2通りの命名が許される。ただし不飽和な炭素単環2個からなる環集合は、基名に基づいて命名する。CASの場合、炭素単環では基名に、多環系およびヘテロ環は環名に基づいて環集合の名称を構成する。

環集合の番号付けは、元の成分のそれと同じだが、2個の成分を区別するため、一方の成分の位置番号にプライムを添える。一般に、結合点の位置番号を、接頭辞 bi ビ の前に添える。

Biphenyl [IUPAC]
ビフェニル

1,1'-Biphenyl [CAS]
1,1'-ビフェニル

炭素単環2個からなる環集合で、炭素単環またはその基の名称が接頭辞cyclo　シクロで始まる場合、IUPAC 1993 [GNOC1993] では、ビシクロ環と区別するため、丸カッコで囲む。IUPAC 1979 [NOC1979] のA-52とCASでは位置番号 1,1'- により環集合であることが明らかと考え、丸カッコは付けない。

1,1'-Bi(cyclopropane) [GNOC1993]
1,1'-ビ(シクロプロパン)

1,1'-Bi(cyclopropyl) [GNOC1993]
1,1'-ビ(シクロプロピル)

1,1'-Bicyclopropane [NOC1979]
1,1'-ビシクロプロパン

1,1'-Bicyclopropyl [NOC1979, CAS]
1,1'-ビシクロプロピル

結合点の位置番号に選択肢があれば、プライムのないほうを小さくする。

2,4'-Bipyridine [IUPAC/CAS]
2,4'-ビピリジン

2,4'-Bipyridyl [IUPAC]
2,4'-ビピリジル

2,2'-Bipiperidine [IUPAC/CAS]
2,2'-ビピペリジン

2,2'-Bipiperidyl [IUPAC]
2,2'-ビピペリジル

環が多重結合を表す接尾辞をもつ場合

不飽和な炭素単環2個からなる環集合では、多重結合の位置が等しくなければならない。結合点を 1,1' 位とする。多重結合の位置が異なるなら、環集合としては命名せず、一方の環を他方の環に対する置換基として置換命名法で適切に表現する。

1,1'-Bi(cyclohex-2-en-1-yl) [GNOC1993]
1,1'-ビ(シクロヘキサ-2-エン-1-イル)

Bi-2-cyclohexen-1-yl [CAS]
ビ-2-シクロヘキセン-1-イル

※CASで結合点の位置番号を記さないのは、このように基名に基づく環集合で、成分基の結合点の位置が記されている場合に限る。

CASにおいて、多重結合を接尾辞 -ene/-yne で表す環集合を、環名に基づいて命名する場合は、多重結合の位置番号を結合点の位置番号に優先して小さくして環名を決める。

2,2'-Bi(bicyclo[2.2.1]hept-5-en-2-yl) [GNOC1993]（左式）
2,2'-ビ(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ-5-エン-2-イル)

5,5'-Bibicyclo[2.2.1]hept-2-ene [CAS]（右式）
5,5'-ビビシクロ[2.2.1]ヘプタ-2-エン

※2,2'-Bibicyclo[2.2.1]hept-5-ene　2,2'-ビビシクロ[2.2.1]ヘプタ-5-エンではない。

※それぞれ、基名 Bicyclo[2.2.1]hept-5-en-2-yl　ビシクロ[2.2.1]ヘプタ-5-エン-2-イル、環名 Bicyclo[2.2.1]hept-2-ene　ビシクロ[2.2.1]ヘプタ-2-エンとして適切な位置番号を決め、その後で環集合としての結合位置を決める。

二重結合で連結した環集合

二重結合で連結した環集合は、IUPACでは二価基名に基づいて命名する。CASでは環集合と見なさず、一方を置換基として表現する。IUPAC 1979 [NOC1979] では環名に基づいて命名するときに、環の間の二重結合をデルタ記号で表示することもできたが、現在は認めない。

1,1'-Bi(cyclopenta-2,4-dien-1-ylidene) [GNOC1993]
1,1'-ビ(シクロペンタ-2,4-ジエン-1-イリデン)

1,1'-Bicyclopentadienylidene [NOC 1979]
1,1'-ビシクロペンタジエニリデン

5-(2,4-Cyclopentadien-1-ylidene)-1,3-cyclopentadiene [CAS]
5-(2,4-シクロペンタジエン-1-イリデン)-1,3-シクロペンタジエン

3　同一の3個以上の環が連結した環集合

同一の3個以上の環が単結合で枝分かれせずに連結した環集合は、環の数を表す次の接頭辞を、成分環の名称の前を添えて命名する。ただしベンゼンの環集合は、phenyl フェニルの前にこれらの接頭辞を添える。

※接頭辞 quinque の字訳は、文献 J1 では「キンク」、文献 J2 では「キンクエ」となっている。文献 J1 による「キンク」という字訳は、語尾の e を除いたものとも思われるが、子音字としての "qu" の字訳が字訳規準表には記載されていないので、「キンク」が字訳規準表どおりの字訳というのは、いささか無理があるのではないかと思われる。

これらの接頭辞の前に、結合点の位置番号を添える。各結合の位置番号の組はコロンで区切る。番号付けは、各成分を区別するため、一方の末端成分から順にプライムの数を増やす。

1,1':3',1''-Tercyclohexane [IUPAC/CAS]
1,1':3',1''-テルシクロヘキサン

2,2':5',2''-Terthiophene [IUPAC/CAS]
2,2':5',2''-テルチオフェン

2,2':6',2''-Terpyridine [IUPAC/CAS]
2,2':6',2''-テルピリジン

2,2':6',2'':6'',2'''-Quaterpyridine [IUPAC/CAS]
2,2':6',2'':6'',2'''-クアテルピリジン

4,4':4',4''-Terpyrazolidine [IUPAC/CAS]
4,4':4',4''-テルピラゾリジン

結合点の位置番号に選択肢があれば、それが小さいほうを選ぶ。

2,2':6',3'':5'',2'''-Quaterpyridine [IUPAC/CAS]
2,2':6',3'':5'',2'''-クアテルピリジン

※2,3':5',2'':6'',2'''-Quaterpyridine　2,3':5',2'':6'',2'''-クアテルピリジンではない。
（この番号付けは誤り）

IUPACでは、ベンゼン3個以上の環集合に対して、中間のフェニレン基の遊離原子価原子の位置に従い、結合点の位置番号の代わりに o-, m-, p- を用いることもできる（フェニレン基が2個以上ある場合は、遊離原子価原子の位置がすべて同一であることが必要である。）が、IUPAC 1993 [GNOC1993] では、その場合でも位置番号を（1,1':4',1''- などのように）数字で表す方が好ましい。

1,1':4',1''-Terphenyl [IUPAC/CAS]
1,1':4',1''-テルフェニル

p-Terphenyl [IUPAC]
p-テルフェニル

1,1':3',1''-Terphenyl [IUPAC/CAS]
1,1':3',1''-テルフェニル

m-Terphenyl [IUPAC]
m-テルフェニル

1,1':3',1'':3'',1'''-Quaterphenyl [IUPAC/CAS]
1,1':3',1'':3'',1'''-クアテルフェニル

m-Quaterphenyl [IUPAC]
m-クアテルフェニル

1,1':3',1'':4'',1'''-Quaterphenyl [IUPAC/CAS]
1,1':3',1'':4'',1'''-クアテルフェニル

1,1':4',1'':4'',1''':4''',1''''-Quinquephenyl [IUPAC/CAS]
1,1':4',1'':4'',1''':4''',1''''-キンクフェニル

p-Quinquephenyl [IUPAC]
p-キンクフェニル

1,1':2',1'':2'',1''':2''',1''''-Quinquephenyl [IUPAC/CAS]
1,1':2',1'':2'',1''':2''',1''''-キンクフェニル

o-Quinquephenyl [IUPAC]
o-キンクフェニル

多重結合を表す接尾辞をもつ同一の3個以上の環が連結した環集合

CASにおいて、多重結合を接尾辞 -ene/-yne で表す環系の環集合では、多重結合の位置番号を結合点の位置番号に優先して小さくして環名を決める。

3,3':5',3'':5'',3'''-Quatercyclopentene [CAS]
3,3':5',3'':5'',3'''-クアテルシクロペンテン

※シクロペンテンでの二重結合の番号付けを優先して小さくする。

4　主基や枝分かれのある環集合

環集合名に結合位置を表す位置番号が添えられていれば、後ろに主基または遊離原子価に対する接尾辞があるとき、環集合名を角カッコで囲んで区別する。

Biphenyl-3,4',5-triol [IUPAC]
ビフェニル-3,4',5-トリオール

[1,1'-Biphenyl]-3,4',5-triol [CAS]
[1,1'-ビフェニル]-3,4',5-トリオール

枝分かれのある環集合は、CASでは次の規則を順に適用して（枝分かれのない）母体環集合を決め、残りの環を置換基として表現する。

1. 成分環の数が最も多い列を選ぶ。
2. 環集合の結合点の位置番号が最も小さい列を選ぶ。
3. 主基、または（環集合基では）遊離原子価の位置番号が最も小さい列を選ぶ。これらは末端環にある必要はない。
4. 置換基の数が最も多い列を選ぶ。
5. 置換基の位置番号が最も小さい列を選ぶ。

5'-Phenyl[1,1':3',1''-terphenyl]-2'-ol [IUPAC/CAS]
5'-フェニル[1,1':3',1''-テルフェニル]-2'-オール

5'-Phenyl-m-terphenyl-2'-ol [IUPAC 1979]
5'-フェニル-m-テルフェニル-2'-オール

※この化合物はしばしば 2,4,6-トリフェニルフェノールと呼ばれるが、より大きな母体骨格を優位とする立場からは好ましくない。2,2-ジエチルブタン酸をトリエチル酢酸と呼ぶようなものである。

(5'-Phenyl[1,1':3',1''-terphenyl]-2'-yl)silane [IUPAC/CAS]
(5'-フェニル[1,1':3',1''-テルフェニル]-2'-イル)シラン

(5'-Phenyl-m-terphenyl-2'-yl)silane [IUPAC 1979]
(5'-フェニル-m-テルフェニル-2'-イル)シラン

付表―ベンゼン、ピリジン、チオフェンの環集合

参考文献

1. [GNOC1993] IUPAC. A Guide to IUPAC Nomenclature of Organic Compounds, Recommendations 1993. Blackwell Scientific Publications, Oxford, UK (1993); Corrections: Pure Appl. Chem. 71, 1327-1330 (1999); R-2.4.4.
2. [NOC1979] IUPAC. Nomenlature of Organic Chemistry, Sections A, B, C, D, E, F, and H, 1979 edition. Pergamon Press, Oxford, UK (1979).
3. [CAS] CAS. Chemical Abstracts, Index Guide, 1992. Appendix IV, ¶157.
4. [J1] 日本化学会化合物命名小委員会、化合物命名法。補訂5版 (1995)；補訂6版 (1998)；補訂7版 (2000).
5. [J2]平山健三、平山和雄訳著、有機化学・生化学命名法上。改訂第2版。南江堂、東京 (1988).

メニュー