Grundstofnavnene i arbejde for kemien. III.
Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 6, 2019 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.
Af Ture Damhus
I de to første artikler beskæftigede vi os med støkiometriske navne [1] og stamhydridnavne [2]. Vi skal nu se på yderligere anvendelser af grundstofnavnene, hvor de bliver mishandlet på det groveste, men stadig kan genkendes. Som sædvanlig har vi en tabel med udvalgte grundstofeksempler, tabel 1. Vi skal se på udskiftningsnomenklatur, Hantzsch-Widman-systemet og nodalnomenklatur.
Udskiftningsnomenklatur [4]
Carbonatomerne i kæder og ringe kan udskiftes med heteroatomer. En meget generel teknik ved navngivning af sådanne afledte forbindelser gør brug af ‘a’-formerne af grundstofnavnene som ses i tabel 1. Figur 1 viser nogle eksempler, som vist forklarer sig selv. (Men for at lave navnene skal man vide, at nummereringerne af skeletatomerne vælges, så man får det leksikografisk laveste samlede talsæt, og at ‘a’-præfikserne derefter ordnes efter periodesystemet “læst bagfra”, altså ikke alfabetisk). For kæder har IUPAC besluttet, at man skal op på fire heteroatomer, før man begynder at bruge ‘a’-formerne. Jeg skal ikke her forsøge at forsvare den beslutning, som jeg ikke har haft nogen indflydelse på, men det betyder i hvert fald, at det ikke er muligt med smarte løsninger som at kalde diethylether for 3-oxapentan, dimethyldisulfid for 2,3-dithiabutan eller hexamethylendiamin for 1,8-diazaoctan. De systematiske navne for disse tre forbindelser er hhv. ethoxyethan, (methyldisulfanyl)methan og hexan-1,2-diamin; der anvendes altså her forskellige andre procedurer inden for organisk nomenklatur. På dette punkt var vi desværre lidt for friske i den oprindelige Kemisk Ordbog [5]. Det afsluttende ‘a’ i præfikserne fjernes ikke ved vokalsammenstød, altså for eksempel når ‘sila’ møder ‘undecan’, figur 1.
Hantzsch-Widman-systemet
For ringe anvendes teknikken ovenfor kun ved ringe med flere end ti skeletatomer. For mindre heterocykler findes der et system, som har over hundrede år på bagen, men er blevet revideret og forfinet flere gange siden: Hantzsch-Widman-nomenklatur [4]. Nogle vil muligvis mene, at det har de aldrig hørt om, men almindelige navne som dioxin og thiazol er faktisk dannet inden for dette system, som vi nu ser nærmere på.
Ideen er, at man bruger a-formerne af grundstofnavnene, tabel 1, til at betegne heteroatomer og en endelse (som sjovt nok kaldes ‘stem’ på engelsk) til at vise ringstørrelsen og om forbindelsen er mættet eller maksimalt umættet, se tabel 2.
Så for eksempel: man vil have et svovlatom og et phosphoratom i en mættet seksring i positionerne 1 og 3; det bliver til 1-thia-3-phosphinan. Man bemærker, at ‘a’ i ‘phospha’ her forsvinder ved sammenstød med endelsen ‘inan’. Det er generelt i H-W, at ved vokalsammenstød forsvinder den første. Den tilsvarende maksimalt umættede forbindelse ville hedde 1-thia-3-phosphinin.
Rækkefølgen, hvori heteroatompræfikserne anføres i H-W-navne, er oxa < thia < selena < tellura < aza < phospha < arsa < stiba < bisma < sila < germa < stanna < plumba < bora < aluma < galla < indiga < thalla, hvor ‘<‘ betyder ‘kommer før’ (læst fra venstre).
Vi lovede i [2] at vende tilbage til de mættede seksringe, hvis H-W-navne gjorde det lidt besværligt at navngive tilsvarende binære stamhydrider. De er vist i figur 2.
Et kort kursus i H-W vil derefter være at studere figurerne 3, 5, 6 og 7. Figur 4 viser eksempler på, at traditionen af og til sejrer over rationaliteten.
Kæder og ringe nok en gang
I princippet kan kæder og ringe med heteroatomer navngives ved metoderne omtalt ovenfor. Men jo flere heteroatomer, des mere kunstigt føles det at navngive ud fra carbonbaserede stamhydrider. Når alt carbon er udskiftet, har vi en rent uorganisk forbindelse. I sådanne er det ofte også kunstigt at opretholde en konvention om klart definerede enkelt-, dobbelt- og tripelbindinger. De indgående grundstoffer har ofte ikke de standardvalenser, som den organiske nomenklatur er baseret på. Endelig får man hurtigt brug for at navngive systemer med adskillige ringe, der på kompliceret vis er sat sammen med hinanden. Et helt generelt system til navngivning af sådanne strukturer er nodalnomenklatur [3, afsnit IR-7.4]. Her anskues en kæde eller ring, eller et system af flere (evt. forgrenede) kæder og/eller ringe, i bedste matematikerstil som en graf, der specificeres ved hjælp af en grafteoretisk deskriptor, og når den først er på plads, nævner man simpelthen alle atomer med deres positioner og ved brug af ‘y’-fragmenterne fra tabel 1. Til sidst anføres vha. ‘catena’ og/eller ‘cyclus’ (engelsk ‘cycle’), hvor mange kæder og ringe der indgår. (Grafens hjørner eller knudepunkter er nodes på engelsk, deraf nodal nomenclature og nodal descriptor).
Nodalnomenklatur er altså karakteriseret ved, at en struktur bygges op helt fra grunden. Nogle atomer eller atomgrupper kan betragtes som ligander og navngives som sådanne ligesom i koordinationsnomenklatur, som vi stadig skubber foran os til en senere artikel. Der skal selvfølgelig nogle regler til om, hvilke atomer eller grupper der betragtes som ligander. Typisk vil dette i hvert fald gælde hydrogen.
Det er nørdet, og det giver som regel meget lange navne, men det tilbyder altså letforståelige navne, hvor andre metoder må give op eller fører til særdeles kringlede navne. Vi vil ikke gøre mere ved det her, men læserne kan fornøje sig med eksemplerne i figur 8 og 9.
Som afslutning kan man lige snuppe figur 10, der repeterer tre af de nomenklaturtyper, vi har beskæftiget os med indtil nu.
Ture Damhus (turedamhus@outlook.dk) er formand for Kemisk Forenings Nomenklaturudvalg og medlem af IUPAC’s Division VIII, der udarbejder IUPAC’s nomenklaturanbefalinger.
Referencer
1. T. Damhus: Grundstofnavnene i arbejde for kemien. I. Dansk Kemi 100 #3 (2019) 20-22 (del 1); 100 #4 (2019) 26-27 (del 2).
2. T. Damhus: Grundstofnavnene i arbejde for kemien. II. Dansk Kemi 100 #5 (2019) 34-38.
3. “The Red Book 2005”, IUPAC Nomenclature of Inorganic Chemistry [N. Connelly, T. Damhus, R.M. Hartshorn. A.T. Hutton (red.); RSC Publishing 2005].
4. “The Blue Book 2013”, IUPAC Nomenclature of Organic Chemistry [H.A. Favre, W.H. Powell (red.); Royal Society of Chemistry 2013]. Check altid rettelseslisten på https://www.qmul.ac.uk/sbcs/iupac/bibliog/BBerrors.html, som løbende opdateres.
Vedrørende H-W se også Pure Appl. Chem. 55 (1983) 409-416 eller https://www.qmul.ac.uk/sbcs/iupac/hetero/HW.html.
5. Kemisk Ordbog [Redigeret af Kemisk Forenings Nomenklaturudvalg. Teknisk Forlag 1996]. Afsnit 1.3.8.3 og ordlisten.
6. T. Damhus: Blegesystemer i vaskemidler. 4 siders indstik i Dansk Kemi 86 (10) 2005.
7. T. Damhus: Fra vaskefiasko til tekstilsucces – en overraskende udvikling med en industriel oxidoreductase, i: Kemi & Klæ’r – Tekstilkemi i historisk perspektiv [T. Damhus, A. Kildebæk Nielsen, C.B. Knudsen (red.), Historisk-kemiske skrifter nr. 20, udgivet af Dansk Selskab for Historisk Kemi 2011 (https://www.historisk-kemi.dk)].
8. G. Reinhardt, M. Best, M. Ladwig: MnTACN – A New Catalyst in Automatic Dishwashing Applications, artikel i SOFW Journal (10) 2012. Artiklen synes desværre lidt besværlig at komme i nærheden af for ikke-abonnenter.
9. Produktblad for WeylClean MnTACN fundet august 2019 på https://www.weylchem.com/weylclean-mntacn.html.
10. C.E. Housecroft, A.G. Sharpe: Inorganic Chemistry [5th Ed., Pearson, 2018]. Section 16.10.
