ファン命名法―IUPAC勧告

2002-12-08

ファン命名法―IUPAC勧告

# simplification と amplification
# 単純化骨格の命名
# 拡充核（amplificant）の命名
# ファン母体名の組み立て
# ファンに対するア命名法
# ファンの指示水素
# 水素化度修飾
# 置換誘導体
# 参考文献

この命名法の対象はシクロファンに限定されないので、単にファンという。シクロファン（cyclophane）という用語は、一般には、単純化骨格が環式骨格であるファン（環式ファン）であって、拡充核が芳香核であるもの（狭義にはベンゼンであるもの）を指すようである（適用範囲には多少の揺らぎがあるかもしれない）。

1　simplification と amplification

下の図を例にする。左のファンから右の単環式骨格に変換する操作を単純化（simplification）という。逆に右から左への変換を拡充（amplification）またはファン代置（phane replacement）という。

注意！訳語は仮に当てた。以下も同じ。

逆に、単純化骨格の拡充により得られる骨格をファン母体骨格（phane parent skeleton）という。ファン母体骨格に対応する水素化物をファン母体水素化物（phane parent hydride）という。ファン（phane）とは、ファン母体名から誘導して命名される化合物である。

単純化骨格（下式の右辺）中、●で記したノードを超原子（superatom）という。拡充された（つまり本来の）骨格で超原子に対応する環（下式では benzena）を拡充核（amplificant）という（substituent が置換「基」となるように「核」の字を補った。「環」は全体の骨格も環なので避けた）。

: [左式] 1,4(1,3)-Dibenzenacyclohexaphane
1,4(1,3)-ジベンゼナシクロヘキサファン; [右式] cyclohexaphane　シクロヘキサファン

2　単純化骨格の命名

単純化によって得られる骨格を単純化骨格（simplified skeleton）という。単純化骨格の原子は、超原子以外はすべて四価の炭素（骨格結合以外の余分な原子価には水素原子が結合している）と見なされる。

超原子の原子価は特に記さず、単純化骨格を形成するのに必要な値（4を超えてもよい；かつそれのみ）に一致する。超原子は骨格外結合を持たない。

単純化骨格（環式でも鎖式でもよい）の名称は、同様な飽和炭化水素（鎖式、単環式、von Baeyer環、スピロアルカン）の命名法に準じて、語尾 "-ane" の代わりに "-phane" を用いて作られる。

例:

nonaphane ノナファン
cyclohexaphane シクロヘキサファン
bicyclo[5.5.3]pentadecaphane ビシクロ[5.5.3]ペンタデカファン
spiro[4.5]decaphane スピロ[4.5]デカファン

ただし、単純化骨格の原子数が3ないし4のときは、triphane トリファン、cyclotetraphane シクロテトラファンなどのようにいう（propaphane、cyclobutaphaneではない）。しかし Beilstein（環式ファンのみ）では cyclopropaphane シクロプロパファンおよび cyclobutaphane シクロブタファンを使っている。

単純化骨格の番号付けは、炭化水素に準ずる。これを一次位置番号（primary locant）という。一次位置番号（超原子位置番号）は、この文書では、図中、太い数字で表すことにする。

3　拡充核（amplificant）の命名

拡充核は接頭辞で表す。この接頭辞は環名の末尾（e があれば落とす）を a を添えて作る（この方式はア接頭辞にならっている）。

拡充核の番号付けは、元の環系の位置番号と同じである。実際のファン名では、超原子位置番号の肩に乗せて使う。このような位置番号（1⁶など）を合成位置番号（composite locant）という。

: 1⁴,1⁵,1⁶,2,2,4⁴,4⁶-Heptachloro-1,4(1,3)-dibenzenacyclohexaphane
1⁴,1⁵,1⁶,2,2,4⁴,4⁶-ヘプタクロロ-1,4(1,3)-ジベンゼナシクロヘキサファン

拡充核として認められるのは次の環系である。例とともに示す。

mancude単環
benzena ベンゼナ、pyridina ピリジナ、furana フラナ、1,2-oxazola 1,2-オキサゾラ
縮合環
naphthalena ナフタレナ、1,4-benzodithiina 1,4-ベンゾジチイナ、benzo[cd]pyrena ベンゾ[cd]ピレナ, 1-benzothiophena 1-ベンゾチオフェナ
架橋縮合環
9,10-methanoanthracena 9,10-メタノアントラセナ
飽和単環
cyclotetradecana シクロテトラデカナ、piperidina ピペリジナ、pyrrolidina ピロリジナ
von Baeyer環
bicyclo[2.2.1]heptana ビシクロ[2.2.1]ヘプタナ
スピロアルカン
spiro[4.4]nonana スピロ[4.4]ノナナ、dispiro[4.1.2.5]tetradecana ジスピロ[4.1.2.5]テトラデカナ

逆に、拡充核として認められないのは次の環系である。

部分不飽和環
cyclohexene、indan(e)、chroman(e)、9,10-dihydroanthracene
多環式成分を持つスピロ環
spiro[1,3-dioxolane-2,1'-indene]、1,1'-spirobi[indene]
環集合
2,2'-binaphthalene、1,1':3',1''-terphenyl
ア命名法で命名した環
1,4,7,10,13-pentaoxacyclopentadecane、1-azabicyclo[2.2.2]octane
官能基や置換基を持つ環
toluene、phenol、anisole、aniline、benzeneacetic acid、benzoyl chloride

4　ファン母体名の組み立て

単純化骨格名の前に、拡充核の接頭辞を添え、適切な超原子位置番号および結合位置番号と組み合わせることによりファン母体名（phane parent name）が作られる。

超原子の位置番号は、拡充核の接頭辞の前に置かれる。超原子の位置番号は、単純化骨格の命名法に矛盾しない限り、全体でできるだけ小さくする。

結合位置の番号は丸カッコで囲み、対応する超原子の位置番号の直後に置く。丸カッコの中での順序は、単純化骨格内での隣の原子（または超原子）の位置番号の小さい順とする。

例えば下の例では、ナフタレナ拡充核の超原子位置番号は1であり、結合位置番号は (2,7) である。

: 1(2,7)-Naphthalena-4(1,4)-benzenacycloheptaphane
1(2,7)-ナフタレナ-4(1,4)-ベンゼナシクロヘプタファン

上の例で明らかな通り、拡充核の接頭辞を単純化骨格名の前に並べる順序はアルファベット順ではない（ア接頭辞と比較せよ）。環系として優先性の高い順とする。 IUPAC では環の優先順位はまだ完全に決定していないが、主な規則として次の6ヵ条を挙げている。

すべてのヘテロ環は炭素環に優先する。
例えば、pyridine はphenanthrene より優先する。
次の系列で最も早いヘテロ原子を含む環を優先する。
N, O, S, Se, Te, P, As, Sb, Bi, Si, Ge, Sn, Pb, B
例えば、pyrrolidine、furan、thiophene の順。
環の数が多いものを優先する。
例えば、quinoline は pyridine より前。
個々の環を比較し、違いの現れる最初の環が大きいものを優先。
例えば、azulene、naphthalene、indene、pentalene の順。
種類にかかわらず、ヘテロ原子の多いものを優先する。
例えば、1,2,5-oxadiazole、pyrimidine、pyridine の順。
水素化度の低いものを優先する。
例えば、pyridine は piperidine より前、benzene は cyclohexane より前。

結合位置番号が異なっても、環として同一ならば、拡充核の接頭辞は一度だけ記し、倍数接頭辞でまとめる。この場合、超原子位置番号を小さいほうから記し、それぞれの直後に結合位置番号を記すが、もし同じ結合位置番号が2度以上出てくるなら、最初に記すべきところ1度だけ記し、対応する超原子位置番号をまとめる。例えば、3(5,2),6(5,2) は 3,6(5,2) になり、3(1,4),6(1,4,2,5),9(1,2,5,4),12(1,4)- は 3,12(1,4),6(1,4,2,5),9(1,2,5,4)- になる。

: 1(4)-Pyrimidina-3,6(5,2),9(3)-tripyridinanonaphane
1(4)-ピリミジナ-3,6(5,2),9(3)-トリピリジナノナファン
: 1,4(1,2,3,4,5,6)-Dibenzenapentacyclo[2.2.2.2^1,4.2^1,4.2^1,4]tetradecaphane
1,4(1,2,3,4,5,6)-ジベンゼナペンタシクロ[2.2.2.2^1,4.2^1,4.2^1,4]テトラデカファン

鎖式単純化骨格から誘導される非環式ファンは、単純化骨格の両末端に拡充核がなければならない。末端拡充核上の置換基により単純化骨格を延長してはならない。

: 1³,7³-Diethyl-1,7(1),3,5(1,3)-tetrabenzenaheptaphane
1³,7³-ジエチル-1,7(1),3,5(1,3)-テトラベンゼナヘプタファン; ※3,5,7,9(1,3)-tetrabenzenaundecaphane　3,5,7,9(1,3)-テトラベンゼナウンデカファンではない。

5　ファンに対するア命名法

ファン名に対してア命名法を必要とする状況は、2種類ある。

超原子以外の原子（特に記さなければ、四価の炭素と見なされる）がヘテロ原子を含むとき。
拡充核としてア命名法で命名すべき環を想定していたとき。ア命名法で命名すべき環を拡充核とすることは認められないので、対応する炭化水素環を拡充核とし、ヘテロ原子をア命名法で示す。

ア接頭辞は通常の順序で、すべての拡充核接頭辞の前に記す。

: 1,5,9⁷-Trithia-3(2,5)-thiophena-9(1,4)-bicyclo[2.2.1]heptana-6(2,3,1,4)-benzenaspiro[5.5]undecaphane
1,5,9⁷-トリチア-3(2,5)-チオフェナ-9(1,4)-ビシクロ[2.2.1]ヘプタナ-6(2,3,1,4)-ベンゼナスピロ[5.5]ウンデカファン

6　ファンの指示水素

拡充核の指示水素は、常法どおりに表示すればよい。位置番号には合成位置番号が用いられる。[PhII]

: 4²H-1(2,6)-Pyridina-4(2,6)-pyranacyclohexaphane
4²H-1(2,6)-ピリジナ-4(2,6)-ピラナシクロヘキサファン

7　水素化度修飾

水素化度修飾は、基本的には、常法どおりに命名すればよい。[PhII]

接尾辞 -ene/-yne の使用

飽和部分（拡充されない単純化骨格部分および飽和な拡充核部分）の不飽和化は、接尾辞 -ene/-yne で表す。但し、-phane の -ane を置き換えるのではなく、そのまま付ける（必要に応じ、末尾の e は除く）。つまり、-phene や -phadiene などではなく、-phan-ene　-ファン-エンや -phane-diene　-ファン-ジエンなどとする。

不飽和結合の位置番号は、2原子の位置番号が連番であって、かつ、(a) 2原子の位置番号がいずれも一次位置番号である（つまり拡充核に含まれない）場合。(a) 2原子の位置番号が同じ拡充核に含まれ、いずれの原子も一次位置番号をもつ原子に隣接しない場合（言い換えれば、結合位置にない場合）、小さい方の位置番号のみを示す。それ以外の場合、複合位置番号（compound locant）が用いられる。

: 1,4(1,3)-Dibenzenacyclohexaphan-2-ene
1,4(1,3)-ジベンゼナシクロヘキサファン-2-エン
: 1,4(1,3)-Dibenzenacyclohexaphane-2,5-diene
1,4(1,3)-ジベンゼナシクロヘキサファン-2,5-ジエン
: 1(1,3)-Benzena-4(1,3)-cyclohexanacyclohexaphane-3(4¹),4³(5)-diene
1(1,3)-ベンゼナ-4(1,3)-シクロヘキサナシクロヘキサファン-3(4¹),4³(5)-ジエン
: 1(1,3)-Benzena-4(1,3)-cyclohexanacyclohexaphane-4¹(4⁶),4⁴-diene
1(1,3)-ベンゼナ-4(1,3)-シクロヘキサナシクロヘキサファン-4¹(4⁶),4⁴-ジエン; ※-4¹(4⁶),4⁴(4⁵)-ジエンではない。4⁴位も4⁵位も、骨格中の隣接原子はすべて当該拡充核に属する。
: 1(1,3)-Benzena-4(1,3)-cyclohexanacyclohexaphane-4¹(4⁶),4³(4⁴)-diene
1(1,3)-ベンゼナ-4(1,3)-シクロヘキサナシクロヘキサファン-4¹(4⁶),4³(4⁴)-ジエン; ※-4¹(4⁶),4³-ジエンではない。4³位は、一次位置番号の原子（つまり当該拡充核外の原子）である5位に隣接する。
: 1(1,3)-Benzena-4(1,3)-cyclohexanacyclohexaphane-2,4¹(4⁶),4³(5)-triene
1(1,3)-ベンゼナ-4(1,3)-シクロヘキサナシクロヘキサファン-2,4¹(4⁶),4³(5)-トリエン
: 1,4(1,3)-Dibenzenacyclodecaphan-2-en-7-yne
1,4(1,3)-ジベンゼナシクロデカファン-2-エン-7-イン

接頭辞 hydro/dehydro の使用

mancudeな拡充核部分の水素化度修飾は、接頭辞 hydro/dehydroで表す。必要に応じて指示水素、付加水素が用いられる。

: 1¹,1⁴-Dihydro-1,4(2,6)-dipyridinacyclohexaphane-2,5-diene
1¹,1⁴-ジヒドロ-1,4(2,6)-ジピリジナシクロヘキサファン-2,5-ジエン
: 1⁴,1⁵-Didehydro-1(1,3)-benzenacyclononaphane
1⁴,1⁵-ジデヒドロ-1(1,3)-ベンゼナシクロノナファン

Hydro 接頭辞は、一般には飽和へテロ環の命名に用いることができる（例えばテトラヒドロフランなど）が、飽和へテロ環性拡充核の場合、hydro 接頭辞を用いて不飽和拡充核の水素化を示すよりも、飽和へテロ環名（oxolane, piperidine など）に基づいて命名するのがよい。

: 1(2,5)-Oxolanacyclononaphane
1(2,5)-オキソラナシクロノナファン; ※1²,1³,1⁴,1⁵-Tetrahydro-1(2,5)-furanacyclononaphane　1²,1³,1⁴,1⁵-テトラヒドロ-1(2,5)-フラナシクロノナファンではない。

8　置換誘導体

置換誘導体は、置換命名法などによって常法どおりに命名する。ファンから誘導される置換基は、接尾辞 -ylなどによって常法どおりに命名する。[PhII]

: 3-Methoxy-6-methyl-1⁵,1⁶,1⁷,1⁸-tetrahydro-2-oxa-1,4(2,7)-dinaphthalenacyclohexaphan-5-en-1⁴(1¹H)-one
3-メトキシ-6-メチル-1⁵,1⁶,1⁷,1⁸-テトラヒドロ-2-オキサ-1,4(2,7)-ジナフタレナシクロヘキサファン-5-エン-1⁴(1¹H)-オン; 3-Methoxy-6-methyl-1¹,1⁴,1⁵,1⁶,1⁷,1⁸-hexahydro-2-oxa-1,4(2,7)-dinaphthalenacyclohexaphan-5-en-1⁴-one
3-メトキシ-6-メチル-1¹,1⁴,1⁵,1⁶,1⁷,1⁸-ヘキサヒドロ-2-オキサ-1,4(2,7)-ジナフタレナシクロヘキサファン-5-エン-1⁴-オン; ※第1例は付加水素を用いた場合であり、第2例は非分離の hydro接頭辞を用いた場合である。なお、hydro/dehydro 接頭辞は、勧告2002（[PhII]）では、常に非分離として扱われ、置換接頭辞などの分離接頭辞より後に、かつア接頭辞より前に、置かれる。

参考文献

IUPAC Commission on Nomenclature of Organic Chemistry. "Phane Nomenclature Part I: Phane Parent Names (IUPAC Recommendations 1998)", Pure Appl. Chem. 70, 1513-1545 (1998). [PhI]
IUPAC Commission on Nomenclature of Organic Chemistry. "Phane Nomenclature Part II: Modification of the Degree of Hydrogenation and Substitution Derivatives of Phane Parent Hydrides (IUPAC Recommendations 2002)", Pure Appl. Chem. 74, 809-834 (2002). [PhII]

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