Chem. Listy 92, 415-429 ( 1998)
(Doporučení IUPAC,1993)
Česká komise pro makromolekulární nomenklaturu* zveřejňuje se souhlasem Českého komitétu pro chemii českou verzi dokumentu vydaného Mezinárodní unií pro čistou a užitou chemii (IUPAC)** jako metodickou pomůcku pro tvorbu názvů regulárních dvoupramenných organických žebříkovitých polymerů a spiropolymerů.
Česká komise zachovala při překladu anglického originálu z roku 1993 jeho rozsah i obsah. Provedla jen takové nezbytné úpravy, aby definice a průvodní text odpovídaly duchu českého jazyka a byly zároveň co nejvýstižnější. Členové komise věří, že dokument, který je v souladu s kodifikovanou mezinárodní nomenklaturou, přispěje ke sjednocení českého názvosloví v této oblasti. Komise vyzývá autory českých odborných publikací, aby pro popis struktury dvoupramenných organických polymerů používali názvy odpovídající názvům uvedeným v tomto dokumentu.
Nomenklaturní pravidla založená na struktuře a na názvech monomerů jsou rozšířena na dvoupramenné organické žebříkovité polymery a spiropolymery. Dvoupramenný polymer je definován jako polymer, jehož molekuly jsou nepřerušeným sledem kruhů, v kterém sousední kruhy mají společný jeden atom (spiropolymer) nebo dva či více atomů (žebříkovitý polymer). Nomenklatura založená na struktuře spočívá ve výběru nejvhodnější opakující se konstituční jednotky (OKJ), jejímž je polymer násobkem. Pravidla také umožňují vyznačení substituentů a koncových skupin. Nomenklatura založená na názvech monomerů uvádí výchozí monomery, ze kterých byl dvoupramenný polymer připraven, spolu s odpovídajícími předponami „ladder-“ nebo „spiro-“.
Komise IUPAC pro makromolekulární nomenklaturu zveřejnila v roce 1976 pravidla nomenklatury jednopramenných organických polymerů [1]. Regulární jednopramenný polymer je polymer, jehož molekuly se dají popsat opakujícími se konstitučními jednotkami jen s dvěma jednoatomovými zakončeními.
Tato komise spolu s Komisí IUPAC pro nomenklaturu anorganické chemie zveřejnila v roce 1985 pravidla nomenklatury regulárních jednopramenných a kvazi-jednopramenných anorganických a koordinačních polymerů [2]. Kvazijednopramenný polymer je polymer, jehož molekuly se dají popsat opakujícími se konstitučními jednotkami spojenými s druhou totožnou opakující se konstituční jednotkou (nebo s koncovou skupinou) prostřednictvím jediného atomu na jednom zakončení a prostřednictvím dvou atomů na druhém zakončení.
V roce 1985 Komise také zveřejnila pravidla nomenklatury založené na názvech monomerů pro kopalymery [3], jež jsou dle definice polymery odvozené od více než jednoho druhu monomeru [4].
V tomto dokumentu se pravidla názvosloví založeného na struktuře a na názvech monomerů rozšiřují na regulární dvoupramenné organické žebříkovité polymery a spiropolymery. Dvoupramenné biopolymery jako DNA nejsou brány v úvahu. Pravidla pro kvazi-jednopramenné koordinační polymery, podobající se spiropolymerům bez kovalentních vazeb, zde nejsou zahrnuta.
|
2.1 |
Regulární polymer |
Polymer, jehož molekuly se dají popsat jen jedním druhem konstituční jednotky v jediném sekvenčním uspořádání [4]. |
|
2.2 |
Konstituční jednotka |
Atom nebo skupina atomů v řetězci molekuly polymeru nebo oligomeru [4]. |
|
2.3 |
Opakující se konstituční jednotka |
Nejmenší konstituční jednotka, jejíž opakování popisuje regulární polymer [4]. |
|
2.4 |
Kruh (cyklus) |
Cyklické uspořádání vzájemně vázaných atomů (uzavřený řetězec). |
|
2.5 |
Systém kruh (cyklický systém) |
Kruh nebo soubor kruhů spojených společnými atomy. |
|
2.6 |
Dvoupramenný polymer |
Polymer, jehož molekuly se skládají z nepřerušených sekvencí kruhů, v nichž sousední kruhy mají společný jeden atom (spiropolymer) anebo dva či více atomů (žebříkovitý polymer). |
Příklady:
Poznámka:
Částečně žebříkovité polymery (neúplné, blokové), v nichž jsou sekvence kruhů přerušené a lze v nich identifikovat dvouvazné opakující se konstituční jednotky, nejsou dvoupramennými polymery. Pojmenovávají se jako jednopramenné polymery.
Příklad:
Naproti tomu ojediněle se vyskytující odchylky od ideálního uspořádání lze při grafickém znázornění a pojmenování dvoupramenných polymerů pominout.
Příklady dvoupramenných polymerů:
a. tvořených z opakovaně kondenzovaných karbocyklů
(i) 
b. tvořených z opakovaně kondenzovaných nebo spiro-spojených karbocyklických systémů
(ii)
(iii)
c. tvořených z opakovaně kondenzovaných heterocyklů
(iv)
d. tvořených z opakovaně kondenzovaných nebo spiro-spojených heterocyklických systémů
(v)
(vi)
(vii)
(viii)
(viiii)
Přehledné články o dvoupramenných polymerech, žebříkovitých polymerech a spiropolymerech [5-7] se jejich nomenklaturou podrobněji nezabývají.
Tato nomenklatura spočívá ve výběru preferované opakující se konstituční jednotky (OKJ) [1,4], jejímž násobkem je polymer; název polymeru je názvem opakující se jednotky s předponou „poly“. Pokud je to možné, pojmenuje se jednotka podle principů nomenklatury organické chemie [8]. U dvoupramenných polymerů je tato jednotka obvykle čtyřvaznou skupinou, která naznačuje připojení k čtyřem atomům. Jednotka může být šestivazná, protože některá spojení mohou být prostřednictvím dvojných vazeb.
Podle této nomenklatury se postupuje stejně jako u regulárních jednopramenných polymerů:
Příklady uvedené v oddíle 2 objasnily povahu opakování konstitučních jednotek v struktuře polymerů. Některé způsoby myšleného rozštěpení struktur na opakující se konstituční jednotky jsou uvedeny dále.
(i)
(ii)
(iii)
(iv)
(v)
(vi)
(vii)
(viii)
(ix)
Aby se dal sestavit jednoznačný název, musí se vybrat jediná preferovaná opakující se konstituční jednotka.
Pravidlo 1. Řetězec polymeru se přeruší rozštěpením nearomatického kruhu (aromatické kruhy, tj. kruhy se strukturou typickou pro benzen [9], se rozštěpí jen pokud se v řetězci jiné kruhy nevyskytují) podle dále uvedených kritérií v sestupném pořadí nadřazenosti:
(1) počet volných valencí opakující se konstituční jednotky se minimalizuje,
(2) počet preferovaných heteroatomů v soustavě kruhů se maximalizuje,
(3) zachovávají se nejvíce preferované cyklické systémy,
(4) pro necyklickou opakující se konstituční jednotku se vybere nejdelší řetězec.
Nadřazenost cyklických systémů (ref. [8], Pravidlo C-0.14.1.) se posuzuje postupným užitím dále uvedených kritérií, až se dosáhne rozhodnutí:
(1) Heterocyklus je nadřazen jakémukoliv uhlíkatému cyklickému systému bez ohledu na počet kruhů,
(2) Pro heterocykly jsou kriteria založena na druhu a poloze heteroatomů (ref. [8], Pravidlo B-3.1),
(3) Přednost má větší počet kruhů,
(4) Při prvním výskytu odlišnosti má přednost větší jednotlivý kruh,
(5) Vyšší počet atomů společných pro kruhy má přednost,
Další pravidla a doplňující detaily vyplývají z nomenklatury organické chemie (ref. [8], kapitola C-0.13).
Necyklická opakující se konstituční jednotka, vzniklá rozštěpením kruhu, se orientuje tak, aby nejnižší lokant volné valence byl vlevo dole.
Příklad:
Je-li možnost volby, orientuje se necyklická jednotka tak, aby při prvním rozdílu dostala nižší lokant.
Příklad:
Pravidlo 3. Obsahuje-li preferovaná opakující se konstituční jednotka cyklický systém s určeným číslováním [8], orientuje se (např. otáčením) tak, aby nejnižší lokant volné valence byl vlevo dole a další lokanty vzrůstaly ve směru hodinových ručiček.
Příklad:
Pokud by orientace cyklu s nejnižším lokantem volné valence vlevo dole vedla k tomu, že by další lokanty vzrůstaly proti směru hodinových ručiček, pozmění se orientace tak, aby vlevo dole byla volná valence s druhým nejnižším lokantem. Tím se zachová vzestupné pořadí lokantů ve směru hodinových ručiček.
Příklad:
Pravidlo 4. Skládá-li se preferovaná opakující se konstituční jednotka z cyklického systému a necyklických podjednotek, orientuje se tak, aby cyklický systém byl na levé straně a necyklické podjednotky napravo od něho. Cyklický systém se orientuje podle Pravidla 3.
Příklad:
Pravidlo 5. Název preferované opakující se konstituční jednotky se tvoří podle směru zápisu, tj. zleva doprava. Název necyklické opakující se konstituční jednotky je založen na názvu nejdelšího řetězce, tak, aby nejnižší lokant měla volná valence vlevo dole vzhledem k levé závorce. Název cyklického systému se vytvoří podle zásad pojmenováváni karbocyklických a heterocyklických systémů. Po těchto názvech následuje vhodné zakončení, např. „2,3:5,6-tetrayl“, „2,3,9-triyl-lo-yliden“, „2,3-diyl:6,7-diyliden“. Lokanty volných valencí se umístí vždy bezprostředně před příslušným zakončením a uvedou se v pořadí:
levý dolní, levý horní : pravý horní; pravý dolní
(tj. ve směru hodinových ručiček) s tím, že levé lokanty se od pravých oddělí dvojtečkou. Posléze se vyjmenují názvy necyklických podjednotek (fragmenty rozštěpeného kruhu) v pořadí - pravý horní, pravý dolní, před nimiž jsou uvedeny odpovídající lokanty (lokanty udávají polohy v cyklickém systému, kde jsou necyklické podjednotky připojeny).
Poznámka:
Lokanty jsou umístěny bezprostředně před tou částí názvu, ke které se vztahují, např. ethan-1,2:2,1-tetrayl (nikoliv 1,2:2,1-ethantetrayl), nebo buta-1,3-dien-1,4:3,2-tetrayl (nikoliv 1,3-butadien-1,4:3,2-tetrayl) [10].
Příklady:
l.
poly(ethan-1;2:2,1-tetrayl)
nikoliv ethan-1,2:2,1-diyliden)
2.
poly(naftalen-2,3:6,7-tetrayl-6,7-dimethylen)
Pravidlo 6. Název polymeru tvoří předpona „poly“ následovaná názvem preferované opakující se konstituční jednotky v kulatých nebo hranatých závorkách.
Opakující se konstituční jednotka žebříkovitého polymeru nebo spiropolymeru skládajícího se z opakujícího se karbocyklu, je čtyřvazná (vícevazná) necyklická skupina.
Příklady:
1.
poly(butan-1,4:3,2-tetrayl)
2.
poly(pentan-1,5:3,3-tetrayl) (nejdelší přímý řetězec je preferován)
3.
poly(buta-1,3-dien-1,4:3,2-tetrayl) (při rozštěpení aromatického kruhu se fixují polohy dvojných vazeb a počet volných valencí v opakující se konstituční jednotce se minimalizuje)
Opakující se konstituční jednotka žebříkovitého polymeru nebo spiropolymeru skládající se z opakujícího se polykarbocyklického (vícekruhového) systému je čtyřvazná skupina nebo kombinace čtyřvazné (vícevazné) cyklické skupiny s jednou nebo dvěma dvojvaznými (vícevaznými) necyklickými skupinami.
Příklady:
1.
poly(bicyklo[2.2.1] heptan-2,3:5,5-tetrayl)
(preferovaný bicyklický systém je 5,5 nikoliv 4,5.)
2.
poly(1,2-dihydrocyklobuta[b]naftalen-1,2:5,6-tetrayl)
3.
poly[(7,12-dihydro-7,12-dioxobenz[a]antracen-3,4:9,10-tetrayl)-9,10-dikarbonyl] (pokud je jiná volba, aromatický kruh se neštěpí)
4.
poly(cyklohexan-l,1:4,4-tetrayl-4,4-dimethylen)
5.
poly[(1,3-dioxotrispiro[3.1.1.3.1.1]tridekan-2,2:10,10-tetrayl)-10,10-dimethylen]
Opakující se konstituční jednotka žebříkovitého polymeru nebo spiropolymeru skládající se z opakujícího se heterocyklu je považována za čtyřvaznou (vícevaznou) necyklickou uhlíkatou skupinu, v níž jsou některé atomy uhlíku nahrazeny heteroatomy. Opakující se konstituční jednotka se orientuje tak, aby heteroatomy měly nejnižší lokanty a heteroatom o nejvyšší nadřazenosti (ref. [8], pravidlo B.1) měl nižší lokant než heteroatom o nejblíže nižší nadřazenosti. Opakující se konstituční jednotka se pak pojmenuje podle záměnného názvosloví.
Příklady:
1.
poly(1-azabuta-1,3-dien-1,4:3,2-tetrayl)
2.
poly(1-oxa-4-azabut-2-en-1,4:3,2-tetrayl)
3.
poly(1,3,5,7-tetraoxaheptan-1,7:4,4-tetrayl)
4.
poly(2,4-dimethyl-1,3,5-trioxa-2,4-disilapentan-1,5:4,3-tetrayl)
5.
poly(2,3-diazabutan-1,4:3,2-tetrayl)
Opakující se konstituční jednotka žebříkovitého polymeru nebo spiropolymeru tvořeného z opakujícího se hererocyklického systému je kombinací čtyřvazné (vícevazné) cyklické skupiny s jednou či dvěma dvojvaznými (vícevaznými) necyklickými skupinami. Existuje-li volba, orientuje se opakující se konstituční jednotka tak, aby necyklická podjednotka s koncovým atomem vyšší nadřazenosti byla vpravo nahoře.
1.
poly(1,4-dithiin-2,3:5,6-tetrayl-5,6-dikarbonyl)
(přednostně se rozštěpí uhlíkatý kruh, nikoliv heterocyklus, aby heteroatomy zůstaly v cyklickém systému)
2.
poly(benzo[1,4]dithiin-2,3-diyl:6,7-diyliden-6,7-dimethylidin)
3.
poly(7H fenoxazin-2,3-diyl:7-yliden-8-yl-7-nitrilo-8-oxy)
(heterocyklus se rozštěpí přednostně před uhlíkatým aromatickým kruhem, aby počet volných valencí byl co nejmenší; uvádění dvojvazných skupin zachovává pořadí „vpravo nahoře, vpravo dole“ a má přednost před hlediskem nadřazenosti heteroatomů)
poly[(2,4,8,10-tetraoxaspiro[5.5]undekan-3,3:9,9-tetrayl-9,9-di(ethylen)] (všechny heteroatomy jsou v cyklickém systému)
5.
poly(benzo[1,4]dioxino[2,3-b]fenazin-2,3:9-yl-10(12H]-yliden-9-imino-10-nitrilo) (maximální počet preferovaných heteroatomů v cyklickém systému; lokantům „2,3:9-triyl-10(12H)1-yliden“ je dána přednost před „2,3:10-triyl-9(7H)-yliden“ (nižší lokant pro vytčený vodík), aby se zachovalo pořadí uvádění lokantů ve směru hodinových ručiček)
6.
poly[1,3-dioxa-2-silacyklohexan-2,2:5,5-tetrayl-5,5-bis(methylenoxy)] (určené číslování cyklu rozhoduje o orientaci)
7.
poly(1H-perimidin-1,2:6,7-tetrayl-7-karbonyl) (nižší lokant volné valence je vlevo dole)
8.
poly[(7-oxo-7H, 10H-benz[de]imidazo[4',5':5,6]benzimidazo[2,1-a]isochinolin-3,4:10,11-tetrayl)-10-karbonyl]
9.
poly[(9,9a,10,12,13,14,15,17,17a,18-dekahydro-1,7,11,16-tetramethyl-9,8-dioxo-10,17:12,15-diepoxyfenanthro[1,2-a]pentacen-3,4:13,14-tetrayl)-13,14-dikarbonyl]
10.
poly[(hexahydrobenzo[1,2-d:4,5-d']bis[1,3]dioxol-2,2:b,6-tetrayl)-6,6-di(ethylen)] (kondenzovaný cyklický systém má přednost před spirocyklickým systémem, protože v něm mají kruhy vyšší počet společných atomů)
11.
poly[(2,3,5,8,10,11-hexahydro-5,8-dioxobenzo[lmn]diimidazo[2,1-b:l',2'-j][3,8]fenanthrolin-2,2:11,11-tetrayl)-11,11-di(ethylen)]
(kondenzovaný cyklický systém se zachová nedotčený a štěpí se spirocyklus)
Substituenty, které jsou zřejmě částí opakující se konstituční jednotky, se vyznačují jako předpony k názvu podjednotky, k níž jsou vázány.
Příklad:
poly(1,4-difenylbuta-1,3-dien-1,4:3,2-tetrayl)
poly[(1,4-dimethyl-7-azabicyklo[2.2.1]heptan-2,3:5,6-tetrayl)-5,6-dikarbonyl]
poly[[[(3',5-dimethyl-2-(2'-oxo-1'-oxabutyl)benzen]-1,3':4',3-tetrayl]-3-methylen] (u kvazi-necyklické opakující se konstituční jednotky, která zahrnuje cestu podél kruhu, se necyklická část s čárkovanými lokanty považuje za substituenty kruhu)
poly(1,10-dioxo-1,10-difenyl-2,9-dioxadeka-4,6-dien-4,7:6,5-tetrayl)
poly[[3-(acetoxymethyl)-6-karboxybenzen-1,2:4,5-tetrayl]-4,5-dimethylen] (při přiřazování nízkých lokantů u substituovaných struktur mají přednost volné valence před substituenty)
Pravidlo 7. Koncové skupiny se vyznačí předponami před názvem polymeru. Koncové skupiny označované a a a ' jsou připojeny na levé straně opakující se konstituční jednotky nakreslené a pojmenované podle dříve uvedených pravidel; koncové skupiny připojené na pravé straně se označují w a w '. Označení a názvy koncových skupin se uvádějí ve směru hodinových ručiček počínaje dole vlevo: a , a ', w , w '.
Příklady:
1.
a ,a ',-dihydro-w , w '-dihydroxypoly(2,4-difenyl-1,3,5-trioxa-2,4-disilapentan-1,5:4,2-tetrayl)
2.
a ,a ': w ,w '-bis(naftalen-1,8-diyl)poly(naftalen-4,5:8,1-tetrayl)
(aby se zachovalo vzestupné pořadí lokantů ve směru hodinových ručiček, má nejnižší možný lokant volné valence opakující se konstituční jednotky umístěné vlevo dole číslo 4, a nikoliv 1)
U mnoha polymerů nejsou struktura a sekvenční uspořádání všech opakujících se konstitučních jednotek známy, k dispozici je jen jejich obecná charakteristika, například žebříkovitý polymer nebo spiropolymer.
Někdy je také užitečné uvádět výchozí monomery, zvláště u složitých dvoupramenných polymerů, jejichž syntéza je často vícestupňovou reakcí zahrnující kondenzaci, cyklizaci a síťování.
Někdy může být též užitečné uvádět pro týž polymer jak název založený na struktuře, tak i název založený na názvech monomerů. V příkladech 6 a 11 (viz dále) se v rámci tohoto dokumentu odkazuje na odpovídající opakující se konstituční jednotky a jejich názvy.
Nomenklatura založená na názvech monomerů určuje výchozí látky, z nichž se žebříkovitý polymer nebo spiropolymer připraví. Je odvozena od nomenklaturního systému pro kopolymery [3]. Tento systém je založen na těchto principech:
(1) Homopolymer se popíše předřazením předpony „poly“ před název použitého monomeru. Názvy monomerů, skládající se z dvou nebo více slov, a názvy, které obsahují substituenty, se uvedou v kulatých nebo hranatých závorkách.
(2) Kopolymer, i polymer získaný ze dvou komplementárních monomerů, se popíše předřazením předpony „poly“ před názvy použitých monomerů uvedených v kulatých nebo hranatých závorkách. Pro názvy monomerů, skládajících se z dvou neb více slov, a pro názvy které obsahují substituenty, se použijí další kulaté nebo hranaté závorky. Názvy monomerů se spojí pomocí vsuvek (infixů) „-alt-“, „-per-“, nebo „-co-“.
Poznámka: „-co-“ se používá v případech, kdy nelze prokázat alternující nebo periodickou strukturu.
(3) Typ struktury polymeru se vyznačí kurzivou psanými předponami „ladder-“ nebo „spiro-“ před předponou „poly“.
(4) Pořadí názvů monomerů nemá stanovená pravidla.
(5) Běžně používané semisystematické a triviální názvy monomerů jsou povoleny.
Příklady:
Poznámka: Odpovídající název založený na struktuře je uveden v oddíle 3.9, příklad 4.
Komise s uznáním konstatuje, že prvá pravidla názvosloví pro organické žebříkovité polymery a spiropolymery založená na struktuře navrhl názvoslovný výbor divize polymerní chemie Americké chemické společnosti [11].
Structure-based and source-based nomenclature rules are extended to regular double-strand (ladder and spiro) organic polymers. A double-strand polymer is defined as a polymer the molecules of which are formed by an uninterrupted sequence of rings with adjacent rings having one atom in common (spiro polymer) or two or more atoms in common (ladder polymer). The structure-based nomenclature rests upon the selection of a preferred constitutional repeating unit (CRU) of which the polymer is a multiple. Rules are also provided for denoting substituents and end groups. The source-based nomenclature identifies the starting monomer(s) from which the double-strand polymer is prepared with addition of an appropriate prefix “ladder” or “spiro”.
*Členové komise: M. Beneš, P. Čefelín, J. Kahovec, J. Kotas, P. Kratochvíl, B. Meissner, J. Roda, J. Vohlídal.
**IUPAC: Nomenclature of regular double-strand (ladder and spiro) organic polymers, Pure Appl. Chem. 65, 1561-1580 (1993)
***Snahou překladatelů bylo co nejvíce užívat české ekvivalenty anglických terminů. Proto byla, v souladu s Nomenklaturou organické chemie, substantiva ring a cycle překládána českým kruh, a přívlastky ring a cyclic jako kruhový a cyklický.
****Podjednotka je největší část opakující se konstituční jednotky, která obsahuje jeden nebo více atomů hlavního řetězce a kterou lze pojmenovat podle pravidel organického názvosloví (lit. [10]) jako jedinou jednotku. Může to být kruh, cyklický systém, heteroatom nebo soubor heteroatomů, nebo necyklický uhlíkatý řetězec.