التسمية النظامية والمجموعات الوظيفية

2. المركبات الأروماتية: أحادية وثنائية الاستبدال

البنزين ومجموعتا الفينيل والبنزيل

البنزين (benzène) $\ce{C6H6}$ حلقة سداسية مستوية، ذراتها الست متكافئة، وإلكترونات روابطها $\pi$ موزعة على الحلقة كلها (délocalisés)؛ لذلك لا نسمّيه حلقة بثلاث روابط ثنائية. كل مركب يحوي هذه الحلقة مركب أروماتي (aromatique). الصيغة العامة لألكيل البنزين $\ce{C_nH_{2n-6}}$ مع $n \ge 6$.

| الجزء | الاسم | ملاحظة | |---|---|---| | $\ce{C6H5\bond{-}}$ | الفينيل (phényle) | حلقة نُزعت منها ذرة H واحدة | | $\ce{C6H5-CH2\bond{-}}$ | البنزيل (benzyle) | فينيل + مجموعة $\ce{CH2}$ | | $\ce{-C6H4\bond{-}}$ | حلقة ثنائية الاستبدال | نُزعت منها ذرتا H |

1. المشتقات أحادية الاستبدال

نكتب المستبدل بادئةً ثم $\text{benzène}$ دون رقم، لأن المواضع الستة متكافئة: $\ce{C6H5-Cl}$ هو $\text{chlorobenzène}$، و $\ce{C6H5-Br}$ هو $\text{bromobenzène}$، و $\ce{C6H5-NO2}$ هو $\text{nitrobenzène}$، و $\ce{C6H5-CH2-CH3}$ هو $\text{éthylbenzène}$.

وتحتفظ مواضيع البكالوريا بأسماء شائعة يجب حفظها:

| الصيغة | الاسم الشائع | الاسم النظامي | العائلة | |---|---|---|---| | $\ce{C6H5-CH3}$ | $\text{toluène}$ | $\text{méthylbenzène}$ | فحم هيدروجيني أروماتي | | $\ce{C6H5-CH=CH2}$ | $\text{styrène}$ | $\text{éthénylbenzène}$ | فحم هيدروجيني أروماتي (مونومير البوليستيران) | | $\ce{C6H5-OH}$ | $\text{phénol}$ | $\text{hydroxybenzène}$ | فينول | | $\ce{C6H5-NH2}$ | $\text{aniline}$ | $\text{phénylamine}$ | أمين أروماتي أولي | | $\ce{C6H5-COOH}$ | $\text{acide benzoïque}$ | $\text{acide benzènecarboxylique}$ | حمض كربوكسيلي | | $\ce{C6H5-CHO}$ | $\text{benzaldéhyde}$ | $\text{benzènecarbaldéhyde}$ | ألدهيد | | $\ce{C6H5-CH2-OH}$ | $\text{alcool benzylique}$ | $\text{phénylméthanol}$ | كحول أولي | | $\ce{C6H5-CO-CH3}$ | $\text{acétophénone}$ | $\text{1-phényléthanone}$ | سيتون | | $\ce{C6H5-SO3H}$ | $\text{acide benzènesulfonique}$ | — | حمض سلفوني |

> انتبه: في الفينول ترتبط $\ce{-OH}$ مباشرة بذرة من الحلقة، فهو ليس كحولاً ولا يتأكسد كالكحولات. أما في الكحول البنزيلي فترتبط $\ce{-OH}$ بذرة $\ce{CH2}$ خارج الحلقة، فهو كحول أولي يتأكسد إلى حمض البنزويك (وهذا هو النشاط التجريبي لتحضير حمض البنزويك).

2. المشتقات ثنائية الاستبدال: ortho و méta و para

نرقّم ذرات الحلقة من 1 إلى 6. حين تحمل الحلقة مستبدلين نميّز ثلاثة مواضع نسبية فقط:

| الموضعان | البادئة | الرمز | المعنى | |---|---|---|---| | 1 و 2 | $\text{ortho}$ | $\text{o-}$ | ذرتان متجاورتان | | 1 و 3 | $\text{méta}$ | $\text{m-}$ | بينهما ذرة واحدة | | 1 و 4 | $\text{para}$ | $\text{p-}$ | ذرتان متقابلتان |

الموضع 6 يكافئ الموضع 2، والموضع 5 يكافئ الموضع 3 (تناظر الحلقة)، لذلك لكل بنزين ثنائي الاستبدال ثلاثة متماكبات موضع لا أكثر.

> - إذا كان أحد المستبدلين يعطي اسماً شائعاً (toluène، phénol، aniline، acide benzoïque)، فذرته هي $C_1$ ويُسمّى المركب مشتقاً منه: $\text{4-nitrotoluène}$ أو $\text{p-nitrotoluène}$. > - إذا لم يكن كذلك، نختار أصغر الأرقام ونكتب المستبدلين أبجدياً، ويأخذ الأول أبجدياً الرقم 1 عند التساوي: $\text{1-bromo-3-chlorobenzène}$. > - مستبدلان متماثلان: $\text{1,2-diméthylbenzène}$ ويسمّى $\text{o-xylène}$.

مثال: متماكبات $\ce{C8H10}$ الأروماتية أربعة: $\text{éthylbenzène}$ $\ce{C6H5-CH2-CH3}$، وثلاثة إكزيلينات $\ce{CH3-C6H4-CH3}$: $\text{1,2-}$ (ortho) و $\text{1,3-}$ (méta) و $\text{1,4-diméthylbenzène}$ (para).

مثال محلول 1

سمِّ الحمض $\ce{HOOC-C6H4-COOH}$ إذا كانت مجموعتا الكربوكسيل في الوضع para. الحل: حلقة تحمل مجموعتي $\ce{-COOH}$ في الموضعين 1 و 4: $\text{acide benzène-1,4-dicarboxylique}$، واسمه الشائع $\text{acide téréphtalique}$، وهو أحد مونوميرَي البولي إستر PET. متماكبه ortho هو $\text{acide phtalique}$.

مثال محلول 2

سمِّ المركب $\ce{CH3-C6H4-Cl}$ الذي فيه المستبدلان في الوضع méta. الحل: الميثيل يجعل المركب مشتقاً من التولوين، فذرته $C_1$ والكلور على $C_3$: $\text{3-chlorotoluène}$ ($\text{m-chlorotoluène}$). وبالتسمية النظامية دون اسم شائع: $\text{1-chloro-3-méthylbenzène}$ (الكلور أولاً أبجدياً فيأخذ الرقم 1).

مثال محلول 3

اكتب صيغة $\text{4-aminophénol}$ مادة تحضير الباراسيتامول. الحل: المركب مشتق من الفينول: $\ce{-OH}$ على $C_1$ و $\ce{-NH2}$ على $C_4$ (para): $\ce{HO-C6H4-NH2}$، صيغته المجملة $\ce{C6H7NO}$. نسمّيه من الفينول لأن الكحول/الفينول أعلى أولوية من الأمين.

مثال محلول 4: ثلاثي الاستبدال

المركب $\text{2,4,6-trinitrotoluène}$ (TNT): الميثيل على $C_1$ وثلاث مجموعات نيترو على 2 و 4 و 6: $\ce{CH3-C6H2(NO2)3}$، صيغته المجملة $\ce{C7H5N3O6}$. لاحظ أن الحلقة لم يبقَ عليها إلا ذرتا H.

أخطاء شائعة

• الخلط بين الفينيل والبنزيل: $\ce{C6H5-CH2-Cl}$ ليس $\text{chlorobenzène}$ بل $\text{(chlorométhyl)benzène}$ ويسمّى كلور البنزيل، والكلور فيه على السلسلة الجانبية لا على الحلقة.
• كتابة $\ce{C6H5}$ لحلقة تحمل مستبدلين: الصحيح $\ce{-C6H4\bond{-}}$، وإلا اختلّ عدد الهيدروجين.
• قلب المواضع: ortho = 1,2 و méta = 1,3 و para = 1,4.
• نسيان أن ضمّ الكلور على البنزين تحت الضوء يعطي $\text{1,2,3,4,5,6-hexachlorocyclohexane}$، وهو مركب **غير أروماتي** فلا يُسمّى مشتقاً للبنزين.

> ملاحظة للامتحان: في ورقة الامتحان ارسم الحلقة السداسية وضع المستبدلين في موضعيهما، ثم اكتب الاسم؛ الرسم الواضح يغنيك عن الالتباس بين ortho و méta.

3. الوظائف الأكسجينية وأولوية المجموعات

المجموعة الوظيفية

المجموعة الوظيفية (groupe fonctionnel) ذرة أو مجموعة ذرات تحدد الخواص الكيميائية للعائلة. في الاسم تظهر المجموعة الرئيسية لاحقةً، وتظهر المجموعات الأخرى بادئات.

1. جدول الوظائف الأكسجينية

| العائلة | المجموعة | اللاحقة أو صيغة الاسم | مثال | الاسم | |---|---|---|---|---| | كحول | $\ce{R-OH}$ | $\text{-ol}$ | $\ce{CH3-CH(OH)-CH3}$ | $\text{propan-2-ol}$ | | إيثر | $\ce{R-O-R'}$ | $\text{alkoxyalcane}$ | $\ce{CH3-O-CH2-CH3}$ | $\text{méthoxyéthane}$ | | ألدهيد | $\ce{R-CHO}$ | $\text{-al}$ | $\ce{CH3-CHO}$ | $\text{éthanal}$ | | سيتون | $\ce{R-CO-R'}$ | $\text{-one}$ | $\ce{CH3-CO-CH3}$ | $\text{propanone}$ | | حمض كربوكسيلي | $\ce{R-COOH}$ | $\text{acide ...oïque}$ | $\ce{CH3-COOH}$ | $\text{acide éthanoïque}$ | | إستر | $\ce{R-COO-R'}$ | $\text{...oate de ...yle}$ | $\ce{CH3-COO-CH3}$ | $\text{éthanoate de méthyle}$ | | كلور الحمض | $\ce{R-COCl}$ | $\text{chlorure de ...oyle}$ | $\ce{CH3-COCl}$ | $\text{chlorure d'éthanoyle}$ | | بلا ماء الحمض | $\ce{(R-CO)2O}$ | $\text{anhydride ...oïque}$ | $\ce{(CH3-CO)2O}$ | $\text{anhydride éthanoïque}$ | | أميد | $\ce{R-CONH2}$ | $\text{-amide}$ | $\ce{CH3-CONH2}$ | $\text{éthanamide}$ |

2. القواعد عائلةً عائلة

الكحولات (alcools)

السلسلة الرئيسية أطول سلسلة تحمل ذرة الكربون المرتبطة بـ $\ce{-OH}$، ونرقّم ليأخذ $\ce{-OH}$ أصغر رقم: $\text{butan-2-ol}$، $\text{2-méthylpropan-2-ol}$. صنف الكحول يحدده عدد ذرات الكربون المرتبطة بالذرة الحاملة لـ $\ce{-OH}$: أولي (واحدة أو لا شيء كالميثانول) مثل $\ce{R-CH2-OH}$، وثانوي (اثنتان) مثل $\ce{R-CH(OH)-R'}$، وثالثي (ثلاث) مثل $\ce{(CH3)3C-OH}$. ولعدة مجموعات: $\text{éthane-1,2-diol}$ $\ce{HO-CH2-CH2-OH}$ (مونومير PET)، و $\text{propane-1,2,3-triol}$ (الغليسرول).

الإيثرات (éthers)

المجموعة الأقصر تصبح بادئة $\text{alkoxy}$ والأطول ألكاناً: $\ce{CH3-O-CH2-CH2-CH3}$ هو $\text{1-méthoxypropane}$، و $\ce{C2H5-O-C2H5}$ هو $\text{éthoxyéthane}$، وهو «الإيثر» المذيب الذي يُحضَّر فيه المركب المغنزيومي.

الألدهيدات والسيتونات

ذرة $\ce{-CHO}$ في الألدهيد طرفية دائماً فهي $C_1$ ولا يُكتب رقمها: $\text{méthanal}$ $\ce{HCHO}$، $\text{propanal}$، $\text{2-méthylpropanal}$ $\ce{CH3-CH(CH3)-CHO}$. أما السيتون فمجموعته $\ce{C=O}$ داخل السلسلة، ونكتب رقمها حين يتعدّد موضعها: $\text{pentan-2-one}$ و $\text{pentan-3-one}$. في $\text{propanone}$ (الأسيتون) و $\text{butanone}$ للمجموعة موضع واحد ممكن فيُستغنى عن الرقم، والكتابة $\text{propan-2-one}$ مقبولة أيضاً.

الأحماض الكربوكسيلية ومشتقاتها

ذرة كربون $\ce{-COOH}$ تُحسب في السلسلة وهي $C_1$: $\ce{CH3-CH2-COOH}$ هو $\text{acide propanoïque}$ (ثلاث ذرات). أسماء شائعة: $\text{acide méthanoïque}$ (الفورميك) $\ce{HCOOH}$، و $\text{acide éthanoïque}$ (حمض الخل)، و $\text{acide hexanedioïque}$ $\ce{HOOC-(CH2)4-COOH}$ (حمض الأديبيك، مونومير النايلون 6-6).

• **الإستر** $\ce{R-COO-R'}$: الكلمة الأولى من الحمض ($\ce{R-COO-}$ → $\text{...oate}$) والثانية من الكحول ($\ce{R'}$ → $\text{...yle}$). مثلاً $\ce{CH3-COO-CH2-CH2-CH(CH3)2}$ هو $\text{éthanoate de 3-méthylbutyle}$ (رائحة الموز)، ويُرقَّم الجذر $\ce{R'}$ ابتداءً من الذرة المرتبطة بالأكسجين.
• **كلور الحمض**: $\ce{C6H5-COCl}$ هو $\text{chlorure de benzoyle}$، و $\ce{ClOC-(CH2)4-COCl}$ هو $\text{dichlorure d'hexanedioyle}$ (نشاط النايلون 6-6).
• **الأميد**: $\ce{CH3-CONH-CH3}$ هو $\text{N-méthyléthanamide}$؛ الحرف N يعني أن الميثيل على ذرة الآزوت.

3. أولوية المجموعات

حين يحمل الجزيء عدة وظائف، الأعلى أولوية تعطي اللاحقة وتأخذ أصغر رقم، والباقي بادئات:

| الترتيب | الوظيفة | لاحقة | بادئة | |---|---|---|---| | 1 | حمض كربوكسيلي | $\text{acide ...oïque}$ | $\text{carboxy}$ | | 2 | بلا ماء الحمض | $\text{anhydride}$ | — | | 3 | إستر | $\text{...oate de ...yle}$ | — | | 4 | كلور الحمض | $\text{chlorure de ...oyle}$ | — | | 5 | أميد | $\text{-amide}$ | — | | 6 | نتريل | $\text{-nitrile}$ | $\text{cyano}$ | | 7 | ألدهيد | $\text{-al}$ | $\text{oxo}$ | | 8 | سيتون | $\text{-one}$ | $\text{oxo}$ | | 9 | كحول | $\text{-ol}$ | $\text{hydroxy}$ | | 10 | أمين | $\text{-amine}$ | $\text{amino}$ |

الروابط المضاعفة تبقى في جذر الاسم ($\text{-én-}$، $\text{-yn-}$)، أما الهالوجينات ومجموعة النيترو والجذور الألكيلية ومجموعات $\text{alkoxy}$ فهي بادئات دائماً.

أمثلة محلولة

• $\ce{CH3-CH(OH)-COOH}$: الحمض رئيسي ($C_1$)، و $\ce{-OH}$ على $C_2$: **$\text{acide 2-hydroxypropanoïque}$** (حمض اللبن).
• $\ce{CH3-CO-CH2-COOH}$: الحمض رئيسي، ومجموعة السيتون على $C_3$ تصبح $\text{oxo}$: **$\text{acide 3-oxobutanoïque}$**.
• $\ce{CH3-CH(OH)-CH2-CHO}$: الألدهيد أعلى من الكحول، و $\ce{-CHO}$ هي $C_1$: **$\text{3-hydroxybutanal}$**.
• $\ce{CH2=CH-CH2-OH}$: الكحول يعطي اللاحقة ويأخذ الرقم 1، والرابطة الثنائية بين 2 و 3: **$\text{prop-2-én-1-ol}$**.
• $\ce{CH3-CH(CH3)-CH2-CH2-OH}$: نرقّم من ذرة $\ce{-OH}$: **$\text{3-méthylbutan-1-ol}$**.
• إستر الأسترة بين $\text{acide propanoïque}$ والإيثانول: $\ce{CH3-CH2-COO-CH2-CH3}$ هو **$\text{propanoate d'éthyle}$**.

أخطاء شائعة

• كتابة $\text{butan-1-al}$ أو $\text{acide butan-1-oïque}$: لا رقم للألدهيد ولا للحمض لأن مجموعتهما $C_1$ دائماً.
• كتابة $\text{butan-1-one}$: مجموعة $\ce{C=O}$ في طرف السلسلة ألدهيد لا سيتون، فالمقصود $\text{butanal}$.
• قلب اسم الإستر: $\ce{CH3-COO-CH3}$ هو $\text{éthanoate de méthyle}$، أما $\ce{H-COO-CH2-CH3}$ فهو $\text{méthanoate d'éthyle}$.
• نسيان ذرة كربون $\ce{-COOH}$ عند العدّ: $\ce{CH3-COOH}$ إيثانويك لا ميثانويك.
• الخلط بين صنف الكحول وموضع $\ce{-OH}$: $\text{2-méthylpropan-1-ol}$ أولي رغم تفرعه.

> ملاحظة للامتحان: الصيغ العامة تختصر لك البحث عن المتماكبات: $\ce{C_nH_{2n+2}O}$ للكحولات والإيثرات المشبعة، و $\ce{C_nH_{2n}O}$ للألدهيدات والسيتونات، و $\ce{C_nH_{2n}O2}$ للأحماض والإسترات.

4. الوظائف الآزوتية والهالوجينية

1. الأمينات (amines)

الأمين مشتق من النشادر $\ce{NH3}$ بإحلال جذر أو أكثر محل ذرات الهيدروجين. صنف الأمين يحدده عدد ذرات الكربون المرتبطة بذرة الآزوت (لا بذرة الكربون كما في الكحولات):

| الصنف | الصيغة العامة | مثال | الاسم النظامي | الاسم الشائع | |---|---|---|---|---| | أولي | $\ce{R-NH2}$ | $\ce{CH3-CH2-NH2}$ | $\text{éthanamine}$ | $\text{éthylamine}$ | | ثانوي | $\ce{R-NH-R'}$ | $\ce{CH3-NH-CH2-CH3}$ | $\text{N-méthyléthanamine}$ | $\text{éthylméthylamine}$ | | ثالثي | $\ce{R-N(R')-R''}$ | $\ce{(CH3)3N}$ | $\text{N,N-diméthylméthanamine}$ | $\text{triméthylamine}$ | | ملح أمونيوم رباعي | $\ce{R4N+ X\bond{-}}$ | $\ce{(CH3)4N+ I-}$ | $\text{iodure de tétraméthylammonium}$ | — |

قواعد التسمية: > - الأمين الأولي: نستبدل e الألكان بـ $\text{-amine}$ مع رقم ذرة الكربون الحاملة لـ $\ce{-NH2}$: $\text{propan-2-amine}$ $\ce{CH3-CH(NH2)-CH3}$. > - الأمين الثانوي والثالثي: أطول جذر على الآزوت يعطي اسم الأمين، والجذور الأخرى بادئات مسبوقة بالحرف N: $\ce{CH3-N(CH3)-CH2-CH2-CH3}$ هو $\text{N,N-diméthylpropan-1-amine}$.

الأنيلين $\ce{C6H5-NH2}$ أمين أروماتي أولي. والصيغة العامة للأمينات المشبعة غير الحلقية $\ce{C_nH_{2n+3}N}$.

مثال محلول 1: متماكبات $\ce{C3H9N}$

| الصيغة | الاسم | الصنف | |---|---|---| | $\ce{CH3-CH2-CH2-NH2}$ | $\text{propan-1-amine}$ | أولي | | $\ce{CH3-CH(NH2)-CH3}$ | $\text{propan-2-amine}$ | أولي | | $\ce{CH3-NH-CH2-CH3}$ | $\text{N-méthyléthanamine}$ | ثانوي | | $\ce{(CH3)3N}$ | $\text{N,N-diméthylméthanamine}$ | ثالثي |

> فخّ الامتحان: $\ce{(CH3)3C-NH2}$ اسمه $\text{2-méthylpropan-2-amine}$ وهو أمين أولي، لأن الآزوت مرتبط بذرة كربون واحدة، ولو كانت تلك الذرة ثالثية.

2. النتريلات (nitriles)

النتريل $\ce{R-C#N}$: ذرة كربون المجموعة تُحسب في السلسلة وهي $C_1$، واللاحقة $\text{-nitrile}$ تُضاف إلى اسم الألكان كاملاً:

| الصيغة | الاسم النظامي | الاسم الشائع | |---|---|---| | $\ce{CH3-C#N}$ | $\text{éthanenitrile}$ | $\text{acétonitrile}$ | | $\ce{CH3-CH2-C#N}$ | $\text{propanenitrile}$ | — | | $\ce{CH2=CH-C#N}$ | $\text{propènenitrile}$ | $\text{acrylonitrile}$ (مونومير PAN) | | $\ce{C6H5-C#N}$ | $\text{benzonitrile}$ | — |

الصيغة العامة للنتريلات المشبعة $\ce{C_nH_{2n-1}N}$. إرجاع النتريل (بالهيدروجين بوجود النيكل أو بـ $\ce{LiAlH4}$ ثم الماء) يحافظ على عدد ذرات الكربون: $\text{propanenitrile}$ يعطي $\text{propan-1-amine}$: $ \ce{CH3CH2CN + 2H2 ->[Ni] CH3CH2CH2NH2} $

3. مركبات النيترو (dérivés nitrés)

المجموعة $\ce{-NO2}$ مرتبطة بالكربون عبر ذرة الآزوت، ولا تكون لاحقة أبداً، بل بادئة $\text{nitro}$: $\ce{CH3-NO2}$ هو $\text{nitrométhane}$، و $\ce{CH3-CH(NO2)-CH3}$ هو $\text{2-nitropropane}$، و $\ce{C6H5-NO2}$ هو $\text{nitrobenzène}$. إرجاعه بالحديد في وسط حمضي يعطي الأنيلين، فيتغيّر الاسم من بادئة $\text{nitro}$ إلى $\text{aniline}$.

4. المشتقات الهالوجينية (dérivés halogénés)

الهالوجين بادئة: $\text{fluoro}$، $\text{chloro}$، $\text{bromo}$، $\text{iodo}$، ويدخل في الترتيب الأبجدي مع الجذور الألكيلية. صنف المشتق الهالوجيني يحدده، كالكحول، عدد ذرات الكربون المرتبطة بالذرة الحاملة للهالوجين. وتستعمل المواضيع أيضاً التسمية الوظيفية «halogénure d'alkyle».

| الصيغة | الاسم النظامي | الاسم الوظيفي أو الشائع | الصنف أو الاستعمال | |---|---|---|---| | $\ce{CH3-CH2-Br}$ | $\text{bromoéthane}$ | $\text{bromure d'éthyle}$ | أولي (النشاط التجريبي 1) | | $\ce{CH3-CHCl-CH3}$ | $\text{2-chloropropane}$ | $\text{chlorure d'isopropyle}$ | ثانوي | | $\ce{(CH3)3C-Br}$ | $\text{2-bromo-2-méthylpropane}$ | $\text{bromure de tert-butyle}$ | ثالثي | | $\ce{CHCl3}$ | $\text{trichlorométhane}$ | $\text{chloroforme}$ | مذيب | | $\ce{CH2=CHCl}$ | $\text{chloroéthène}$ | $\text{chlorure de vinyle}$ | مونومير PVC | | $\ce{CF2=CF2}$ | $\text{tétrafluoroéthène}$ | — | مونومير PTFE |

مثال محلول 2: هالوجين وميثيل

$ \ce{CH3-CH(CH3)-CHCl-CH3} $ الحل: سلسلة رباعية؛ الترقيم من الطرفين يعطي $\{2,3\}$، فنحتكم إلى الترتيب الأبجدي: $\text{chloro}$ قبل $\text{méthyl}$ فيأخذ الرقم الأصغر: $\text{2-chloro-3-méthylbutane}$.

المركبات المغنزيومية

تُسمّى «halogénure d'alkylmagnésium»: $\ce{CH3-MgBr}$ هو $\text{bromure de méthylmagnésium}$، و $\ce{C2H5-MgCl}$ هو $\text{chlorure d'éthylmagnésium}$، و $\ce{C6H5-MgBr}$ هو $\text{bromure de phénylmagnésium}$.

5. وظائف آزوتية مع وظائف أخرى

حسب جدول الأولوية (الحمض > الأميد > النتريل > الألدهيد > السيتون > الكحول > الأمين):

• $\ce{H2N-CH2-CH2-OH}$: الكحول أعلى من الأمين: **$\text{2-aminoéthanol}$**.
• $\ce{CH3-CH(NH2)-COOH}$: **$\text{acide 2-aminopropanoïque}$**، وهو الحمض الأميني الألانين.
• الباراسيتامول $\ce{HO-C6H4-NH-CO-CH3}$ (para): الأميد أعلى، فاسمه **$\text{N-(4-hydroxyphényl)éthanamide}$**.

أخطاء شائعة

• تصنيف الأمين حسب ذرة الكربون كالكحول؛ الصواب: عدد الجذور على الآزوت.
• نسيان ذرة كربون المجموعة $\ce{-C#N}$: $\ce{CH3-CH2-CN}$ هو $\text{propanenitrile}$ لا $\text{éthanenitrile}$.
• كتابة النيترو لاحقةً، أو الخلط بين $\ce{C6H5-NO2}$ (نيتروبنزين) و $\ce{C6H5-NH2}$ (أنيلين).
• اختيار جذر قصير أساساً لاسم الأمين الثانوي: $\ce{CH3-NH-CH2-CH2-CH3}$ هو $\text{N-méthylpropan-1-amine}$.

5. الصيغ والتماكب البنيوي والهندسي والضوئي

1. أنواع الصيغ

| الصيغة | ما تُظهره | مثال: الإيثانول | |---|---|---| | المجملة (formule brute) | نوع الذرات وعددها فقط | $\ce{C2H6O}$ | | نصف المفصلة (semi-développée) | الروابط بين الذرات الثقيلة، وذرات H مجمّعة | $\ce{CH3-CH2-OH}$ | | المفصلة (développée) | كل الروابط | انظر الرسم أدناه |

الصيغة المفصلة للإيثانول: $ \begin{array}{ccccccccc} & & \ce{H} & & \ce{H} & & & & \\ & & | & & | & & & & \\ \ce{H} & - & \ce{C} & - & \ce{C} & - & \ce{O} & - & \ce{H} \\ & & | & & | & & & & \\ & & \ce{H} & & \ce{H} & & & & \end{array} $ الصيغة التي تطلبها البكالوريا عادةً هي نصف المفصلة. وفي الأحماض الدهنية تُستعمل أيضاً الصيغة الطوبولوجية (خط منكسر، كل رأس فيه ذرة كربون وذرات H غير مكتوبة).

> قاعدة سريعة: كل رابطة $\pi$ وكل حلقة تُنقص ذرتي H عن الصيغة $\ce{C_nH_{2n+2}}$. فالمركب $\ce{C4H8}$ فيه رابطة ثنائية واحدة أو حلقة واحدة.

2. التماكب (isomérie)

> المتماكبات مركبات لها الصيغة المجملة نفسها وتختلف في الصيغة المفصلة (تماكب بنيوي) أو في ترتيب ذراتها في الفضاء (تماكب فراغي: هندسي أو ضوئي).

2.1 التماكب البنيوي (isomérie de constitution)

| النوع | ما يتغيّر | أمثلة | |---|---|---| | تماكب السلسلة | الهيكل الكربوني | $\text{butane}$ و $\text{2-méthylpropane}$ ($\ce{C4H10}$) | | تماكب الموضع | موضع الوظيفة أو الرابطة | $\text{propan-1-ol}$ و $\text{propan-2-ol}$؛ $\text{but-1-ène}$ و $\text{but-2-ène}$ | | تماكب الوظيفة | العائلة (المجموعة الوظيفية) | $\text{éthanol}$ و $\text{méthoxyméthane}$؛ $\text{propanal}$ و $\text{propanone}$؛ $\text{acide propanoïque}$ و $\text{éthanoate de méthyle}$ |

مثال محلول 1: متماكبات $\ce{C4H10O}$

الصيغة $\ce{C_nH_{2n+2}O}$ تعني كحولاً أو إيثراً مشبعاً. سبعة متماكبات:

• أربعة كحولات: $\text{butan-1-ol}$ (أولي)، $\text{butan-2-ol}$ (ثانوي)، $\text{2-méthylpropan-1-ol}$ (أولي)، $\text{2-méthylpropan-2-ol}$ (ثالثي).
• ثلاثة إيثرات: $\text{1-méthoxypropane}$، $\text{2-méthoxypropane}$، $\text{éthoxyéthane}$.

2.2 التماكب الهندسي cis/trans

الرابطة الثنائية تمنع الدوران حولها. يظهر التماكب الهندسي بشرطين: رابطة $\ce{C=C}$ (أو حلقة)، وكل ذرة من ذرتي الرابطة تحمل مجموعتين مختلفتين. نقول cis إذا كانت ذرتا H (أو المجموعتان المتماثلتان) في جهة واحدة من الرابطة، و trans إذا كانتا في جهتين متقابلتين.

$\text{cis-but-2-ène}$: $ \begin{array}{ccccc} \ce{H3C} & & & & \ce{CH3} \\ & \diagdown & & \diagup & \\ & & \ce{C=C} & & \\ & \diagup & & \diagdown & \\ \ce{H} & & & & \ce{H} \end{array} $ $\text{trans-but-2-ène}$: $ \begin{array}{ccccc} \ce{H3C} & & & & \ce{H} \\ & \diagdown & & \diagup & \\ & & \ce{C=C} & & \\ & \diagup & & \diagdown & \\ \ce{H} & & & & \ce{CH3} \end{array} $ لا تماكب هندسي في $\text{but-1-ène}$ ($C_1$ يحمل ذرتي H) ولا في $\text{2-méthylpropène}$ ($C_2$ يحمل ميثيلين). للمتماكبين cis و trans خواص فيزيائية مختلفة (درجة الغليان والانصهار)، والروابط الثنائية في الأحماض الدهنية الطبيعية من النوع cis.

2.3 التماكب الضوئي

> الكربون اللامتناظر $C^*$ ذرة كربون مرتبطة بأربع ذرات أو مجموعات مختلفة مثنى مثنى.

الجزيء الذي فيه $C^*$ واحد يوجد في شكلين، كلٌّ منهما صورة الآخر في المرآة ولا ينطبق عليه: هما مماكبان ضوئيان (énantiomères). لهما الخواص الفيزيائية نفسها، لكنهما يديران مستوي الضوء المستقطب بزاويتين متساويتين ومتعاكستين: يميني (dextrogyre، +) و يساري (lévogyre، −). المزيج المتساوي المولات منهما مزيج راسيمي (racémique) غير فعال ضوئياً. والجزيء الذي فيه $n$ ذرة لا متناظرة له $2^n$ مماكب فراغي على الأكثر.

| الجزيء | هل فيه $C^*$؟ | السبب | |---|---|---| | $\text{butan-2-ol}$ $\ce{CH3-C^*H(OH)-CH2-CH3}$ | نعم | H و OH و ميثيل و إيثيل | | $\text{propan-2-ol}$ | لا | ميثيلان متماثلان | | $\text{3-méthylhexane}$ | نعم ($C_3$) | H وميثيل وإيثيل وبروبيل | | الغليسين $\ce{H2N-CH2-COOH}$ | لا | ذرتا H |

2.4 إسقاط فيشر

> - الكربون $C^*$ في المركز؛ الروابط الأفقية متجهة نحو الناظر، والروابط العمودية خلف مستوى الورقة. > - السلسلة الكربونية عمودية، والذرة الأكثر أكسدة ($\ce{-COOH}$ أو $\ce{-CHO}$) في الأعلى. > - إذا كانت $\ce{-OH}$ أو $\ce{-NH2}$ على اليمين فالشكل D، وعلى اليسار فالشكل L.

الألانين: الشكل L (يسار) والشكل D (يمين): $ \begin{array}{ccc} \ce{COOH} & & \ce{COOH} \\ | & & | \\ \ce{H2N-C-H} & \qquad & \ce{H-C-NH2} \\ | & & | \\ \ce{CH3} & & \ce{CH3} \end{array} $ تبديل مجموعتين على $C^*$ يعطي المماكب الآخر. والرمزان D و L يصفان البنية فقط، ولا علاقة لهما بإشارة الدوران (+) أو (−) التي تُقاس تجريبياً.

أخطاء شائعة

• اعتبار ذرة $\ce{CH2}$ أو $\ce{CH3}$ لا متناظرة: تحمل ذرتي H على الأقل.
• البحث عن cis/trans في $\text{but-1-ène}$ أو في رابطة طرفية $\ce{=CH2}$.
• نسيان الإيثرات عند تعداد متماكبات $\ce{C_nH_{2n+2}O}$، أو الإسترات عند $\ce{C_nH_{2n}O2}$، أو الألكانات الحلقية عند $\ce{C_nH_{2n}}$.
• الظن أن المزيج الراسيمي فعال ضوئياً.

6. تمارين محلولة بنمط البكالوريا

التمرين الأول: ألسان ومتماكباته

المعطيات: فحم هيدروجيني غير حلقي (A) يحوي رابطة ثنائية واحدة، كتلته المولية $M = 70\ g/mol$ ($C = 12$، $H = 1\ g/mol$).

• أوجد صيغته المجملة.
• اكتب الصيغ نصف المفصلة لكل الألسانات الموافقة وسمّها.
• أيّها يُظهر تماكباً هندسياً؟ مثّل شكليه.
• هدرجة (A) تعطي $\text{2-méthylbutane}$، وأكسدته بالأوزون (ثم الماء بوجود Zn) تعطي البروبانون والإيثانال. حدّد (A).
• إماهة (A) في وسط حمضي تعطي الكحول (B) ناتجاً رئيسياً. اكتب المعادلة، سمِّ (B) وحدّد صنفه، وهل فيه كربون لا متناظر؟

الحل:

1. صيغة الألسانات $\ce{C_nH_{2n}}$، فـ $M = 14n = 70$ ومنه $n = 5$: $\ce{C5H10}$.

2. خمسة ألسانات:

| الصيغة نصف المفصلة | الاسم | |---|---| | $\ce{CH2=CH-CH2-CH2-CH3}$ | $\text{pent-1-ène}$ | | $\ce{CH3-CH=CH-CH2-CH3}$ | $\text{pent-2-ène}$ | | $\ce{CH2=C(CH3)-CH2-CH3}$ | $\text{2-méthylbut-1-ène}$ | | $\ce{CH2=CH-CH(CH3)-CH3}$ | $\text{3-méthylbut-1-ène}$ | | $\ce{CH3-C(CH3)=CH-CH3}$ | $\text{2-méthylbut-2-ène}$ |

الهيكل $\ce{C(CH3)4}$ لا يقبل رابطة ثنائية لأن ذرته المركزية مرتبطة بأربع ذرات كربون.

3. وحده $\text{pent-2-ène}$: كل ذرة من ذرتي الرابطة تحمل H ومجموعة ألكيلية مختلفة. $ \begin{array}{ccccc} \ce{H3C} & & & & \ce{C2H5} \\ & \diagdown & & \diagup & \\ & & \ce{C=C} & & \\ & \diagup & & \diagdown & \\ \ce{H} & & & & \ce{H} \end{array} $ هذا هو الشكل cis، والشكل trans نحصل عليه بتبديل $\ce{C2H5}$ و H على الذرة اليمنى.

4. الهدرجة تحفظ الهيكل: $\text{2-méthylbutane}$ يعني هيكلاً متفرعاً، فـ (A) أحد الألسانات الثلاثة المتفرعة. القطع بالأوزون يعطي من كل طرف للرابطة مركباً كربونيلياً: البروبانون $\ce{(CH3)2C=O}$ يأتي من الطرف $\ce{(CH3)2C=}$، والإيثانال $\ce{CH3-CHO}$ من الطرف $\ce{=CH-CH3}$. إذن (A) هو $\text{2-méthylbut-2-ène}$ $\ce{(CH3)2C=CH-CH3}$.

5. حسب قاعدة ماركوفنيكوف ترتبط $\ce{-OH}$ بذرة الكربون الأكثر استبدالاً: $ \ce{(CH3)2C=CH-CH3 + H2O} $ $ \ce{->[H+] (CH3)2C(OH)-CH2-CH3} $ (B) هو $\text{2-méthylbutan-2-ol}$، كحول ثالثي (ذرته الحاملة لـ $\ce{-OH}$ مرتبطة بثلاث ذرات كربون). لا كربون لا متناظر فيه: ذرة $C_2$ تحمل ميثيلين متماثلين.

التمرين الثاني: من الصيغة المجملة إلى الإستر

المعطيات: مركب عضوي (E) صيغته العامة $\ce{C_nH_{2n}O2}$ وكتلته المولية $M = 88\ g/mol$ ($C = 12$، $H = 1$، $O = 16\ g/mol$).

• أوجد صيغته المجملة.
• اكتب الصيغ نصف المفصلة للأحماض والإسترات الموافقة وسمّها.
• (E) إستر، حلمهته تعطي حمضاً (X) وكحولاً (Y)، وأكسدة (Y) بوفرة من برمنغنات البوتاسيوم المحمضة تعطي (X). حدّد (E) و (X) و (Y)، واكتب معادلة الحلمهة.
• يتفاعل (X) مع كلور التيونيل ثم يُعالَج الناتج بالنشادر. اكتب المعادلتين وسمِّ الناتجين.

الحل:

1. $M = 14n + 32 = 88$ ومنه $n = 4$: $\ce{C4H8O2}$.

2. ستة متماكبات:

| الصيغة | الاسم | العائلة | |---|---|---| | $\ce{CH3-CH2-CH2-COOH}$ | $\text{acide butanoïque}$ | حمض | | $\ce{CH3-CH(CH3)-COOH}$ | $\text{acide 2-méthylpropanoïque}$ | حمض | | $\ce{H-COO-CH2-CH2-CH3}$ | $\text{méthanoate de propyle}$ | إستر | | $\ce{H-COO-CH(CH3)2}$ | $\text{méthanoate de 1-méthyléthyle}$ | إستر | | $\ce{CH3-COO-CH2-CH3}$ | $\text{éthanoate d'éthyle}$ | إستر | | $\ce{CH3-CH2-COO-CH3}$ | $\text{propanoate de méthyle}$ | إستر |

3. أكسدة كحول أولي بوفرة من المؤكسد تعطي حمضاً بالهيكل نفسه. إذن (X) و (Y) لهما العدد نفسه من ذرات الكربون، ومجموعهما 4: ذرتان لكل منهما. (Y) هو الإيثانول، و (X) هو $\text{acide éthanoïque}$، و (E) هو $\text{éthanoate d'éthyle}$. $ \small\ce{CH3COOC2H5 + H2O CH3COOH + C2H5OH} $

4. كلور التيونيل يحوّل الحمض إلى كلور الحمض: $ \small\ce{CH3COOH + SOCl2 -> CH3COCl + SO2 + HCl} $ الناتج $\text{chlorure d'éthanoyle}$. ثم يتفاعل مع النشادر (جزيئتان: الثانية تثبّت $\ce{HCl}$): $ \small\ce{CH3COCl + 2NH3 -> CH3CONH2 + NH4Cl} $ الناتج $\text{éthanamide}$ (أميد أولي) مع كلور الأمونيوم.

التمرين الثالث: كحول أروماتي فعال ضوئياً

المعطيات: مركب (B) صيغته $\ce{C8H10O}$، فيه حلقة بنزين أحادية الاستبدال، ومجموعة $\ce{-OH}$ على السلسلة الجانبية، وهو فعال ضوئياً.

• اكتب صيغتي الكحولين الممكنين وسمّهما، ثم حدّد (B).
• مثّل مماكبَي (B) بإسقاط فيشر.
• نزع الماء من (B) بحمض الكبريت المركز عند 170 °C يعطي مركباً (C). سمّه، واذكر البوليمير الذي يعطيه.
• تمرير بخار (B) على النحاس المسخّن عند 300 °C يعطي مركباً (D) وغاز الهيدروجين. اكتب المعادلة، سمِّ (D) وحدّد عائلته.

الحل:

1. الحلقة $\ce{C6H5\bond{-}}$ تترك ذرتي كربون للسلسلة الجانبية الحاملة لـ $\ce{-OH}$:

• $\ce{C6H5-CH(OH)-CH3}$: **$\text{1-phényléthanol}$**، ذرته $C_1$ تحمل H و $\ce{-OH}$ و $\ce{-CH3}$ و $\ce{-C6H5}$ فهي $C^*$.
• $\ce{C6H5-CH2-CH2-OH}$: **$\text{2-phényléthanol}$**، لا كربون لا متناظر فيه.

(B) فعال ضوئياً، إذن (B) هو $\text{1-phényléthanol}$، وهو كحول ثانوي.

2. نضع الفينيل في الأعلى والميثيل في الأسفل: $ \begin{array}{ccc} \ce{C6H5} & & \ce{C6H5} \\ | & & | \\ \ce{H-C-OH} & \qquad & \ce{HO-C-H} \\ | & & | \\ \ce{CH3} & & \ce{CH3} \end{array} $ الشكلان صورتان في المرآة لا تنطبقان.

3. نزع الماء عند 170 °C يعطي ألساناً: $ \ce{C6H5-CH(OH)-CH3 ->[H2SO4][170^\circ C]} $ $ \ce{C6H5-CH=CH2 + H2O} $ (C) هو $\text{styrène}$ ($\text{éthénylbenzène}$)، وبلمرته بالضم تعطي البوليستيران (PS).

4. النحاس عند 300 °C ينزع الهيدروجين من الكحول الثانوي فيعطي سيتوناً: $ \small\ce{C6H5CH(OH)CH3 ->[Cu][300^\circ C] C6H5COCH3 + H2} $ (D) هو $\ce{C6H5-CO-CH3}$، أي $\text{1-phényléthanone}$ ($\text{acétophénone}$)، من عائلة السيتونات. لو كان الكحول أولياً ($\text{2-phényléthanol}$) لأعطى ألدهيداً.

> ملاحظة للامتحان: في كل سلسلة تفاعلات تحقّق من عدد ذرات الكربون بين المتفاعل والناتج، ثم سمِّ كل مركب: الاسم الصحيح يكشف لك أخطاء الصيغة قبل أن يكشفها المصحّح.