2.1.2.3. Полициклоалканы

В случае полициклоалканов широкое распространение получили несистематические (тривиальные) названия, поскольку систематические названия для соединений, содержащих несколько колец, очень громоздки. Так, например, значительно проще применить название типа триамантан, чем эквивалентное ему систематическое название — гептацикло октадекан. Тривиальные названия подбирают обычно таким образом, чтобы подчеркнуть главную особенность рассматриваемой структуры, например: кубан, пропеллан, перистилан, додекаэдран, тетраэдран.

Систематические названия насыщенных алициклических систем, содержащих более одного кольца, образуют с учетом полного числа атомов углерода, входящих в систему, и способа связывания колец между собой. Название системы, включающей только два кольца, которые имеют два или более общих атома, образуют, добавляя префикс «бицикло-» к названию ациклического углеводорода, содержащего то же число атомов углерода. Два кольца соединены «мостиком». Этот термин относят к связи, атому или неразветвленной цепи атомов, соединяющих две различные части молекулы. Если мостик представляет собой просто связь, то такую систему часто называют «конденсированной» системой; если же мостик включает один или более атомов, то такую систему относят к «мостиковой» системе. Два третичных атома углерода, соединенные мостиком, называют «головами мостика». Число атомов углерода в каждом из трех мостиков, соединяющих два третичных углеродных атома, помещают в скобки и включают в название углеводорода в нисходящем порядке. Нумерацию начинают от одной из «голов» мостика и ведут по наиболее длинному пути — ко второй «голове» мостика, далее продолжают нумерацию от последнего атома по наиболее длинному непронумерованному пути к первой «голове» мостика и завершают нумерацию по наиболее короткому пути.

Применение этой системы к некоторым простым бициклоалканам показано ниже (в скобках приведены имеющиеся тривиальные названия; показаны также трехмерные перспективные формулы):

Названия насыщенных мостиковых алициклических систем, содержащих три или более цикла, могут быть образованы в соответствии с принципами, изложенными выше. Перед названием неразветвленного алкана с тем же самым числом атомов углерода вместо префикса «бицикло» используют префиксы «трицикло», «тетрацикло» и т. п. При этом число циклов считают равным числу разрывов, требуемых для превращения полициклической структуры в алифатическую. После префиска в скобках приводят в нисходящем порядке цифры, указывающие на число атомов углерода в двух ветвях главного кольца, в самом главном кольце и в побочных мостиках. Главное кольцо и главный мостик образуют бициклическую систему, которую нумеруют, как описано выше. Положение подобных мостиков обозначают надстрочными цифровыми индексами после цифр, указывающих на число углеродных атомов, входящих в состав мостиков.

Побочные мостики нумеруют в нисходящем порядке, причем нумерацию любого из мостиков начинают от пронумерованной части молекулы через «голову» мостика с наибольшим номером. Примеры, иллюстрирующие порядок нумерации для некоторых полициклоалканов, приведены ниже:

Приведенные выше правила применяют не ко всем классам полициклоалканов. Так, насыщенные циклические системы, имеющие такие же углеродные скелеты, что и соответствующие ароматические углеводороды, называют «орто-конденсированными» или «орто- и пери-конденсированными» системами. Чтобы отметить, что такие системы являются полностью гидрированными, используют префикс «пергидро». Так, продуктом полного гидрирования антрацена является пергидроантрацен, а фенантрена — пергидрофенантрен. Это правило не применяют к моно- и бициклическим системам (названия пергидробензол и пергидронафталин не используют, предпочитая названия циклогексан и . Названия пергидросистем, содержащих также и другие мостики, образуют, добавляя к названию пергидросистемы префикс, включающий название углеводорода с тем же самым числом угле» родных атомов, что и мостик, и указывая места присоединения мостика к пергидросистеме цифрами перед префиксом.

Некоторые примеры таких систем приведены ниже (стереохимия подобных сустем обсуждается в разд. 2.1.5):

Приведенные ранее правила неприменимы и к так называемым спироалканам. Спиросоединение представляет собою соединение, в котором два кольца, входящих в его состав, обладают только одним общим атомом. Названия моноспиросоединений, содержащих только два карбоциклических кольца, образуют, помещая префикс «спиро» перед названием нормального ациклического алкана, содержащего то же общее число атомов углерода. Число углеродных атомов в кольцах, соединенных через спироатом, обозначают в скобках цифрами, размещенными в восходящем порядке. Агомы углерода нумеруют последовательно, начиная с атома в кольце рядом со спироатомом, сначала в малом кольце (если кольца неодинаковы), а затем через спироатом—во втором кольце. В случае полиспиросоединений, содержащих три и более колец, перед названием алкана помещают префикс «диспиро», «триспиро» и т. д. Примеры некоторых спиросоединений даны ниже.

Некоторые группы полициклоалканов носят характерные названия; последние, хотя и не являются систематическими, облегчают понимание химической литературы. Так, Гинзбург ввел для трициклических структур, напоминающих по форме пропеллер, название пропелланы [2]. Другая группа соединений, напоминающих по форме звезды, была названа астеранами [3]. Некоторые представители этих групп соединений приведены выше. Группа полициклических углеводородов, структура которых характеризуется правильным повторением набора атомов углерода, типичного для алмаза, известна под тривиальным названием адамантаны (известны лишь первые члены этого ряда):

Особенно интересный ряд бициклических систем представляют собой катенаны [4]. Катенаны отличаются от других бициклических алканов одной важной особенностью: кольца в них связаны не валентными силами, а свободно ассоциированы, как звенья в цепи:

Реально или гипотетически существует бесчисленное множество других полациклических алканов. Некоторые из них приведены ниже:

Возможно это отражает бьющую через край фантазию химиков-органиков.