Пурпурная книга IUPAC

Пурпурная книга IUPAC — это общепринятое неофициальное название сборника терминологических рекомендаций Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC) по номенклатуре макромолекулярной химии. Полное официальное название издания — «Compendium of Polymer Terminology and Nomenclature» (Сборник терминологии и номенклатуры полимеров). Пурпурная книга является одним из ключевых справочных изданий IUPAC, наряду с Синей книгой (органическая химия), Красной книгой (неорганическая химия), Зелёной книгой (величины, единицы и символы) и Оранжевой книгой (аналитическая химия). Она устанавливает единые правила наименования полимеров, определения терминов, связанных с макромолекулами, и классификации полимерных структур.

История

Первая версия Пурпурной книги была опубликована IUPAC в 1991 году под названием «Compendium of Macromolecular Nomenclature» (Сборник макромолекулярной номенклатуры). Этот труд обобщил многолетнюю работу комиссий IUPAC по номенклатуре полимеров, начавшуюся ещё в 1950-х годах. Необходимость создания единой системы названий для полимеров была обусловлена бурным развитием химии высокомолекулярных соединений и появлением тысяч новых синтетических и природных макромолекул, для которых требовались однозначные и воспроизводимые наименования.

В 2008 году вышло второе, значительно расширенное и переработанное издание, которое получило название «Compendium of Polymer Terminology and Nomenclature». Именно это издание чаще всего называют Пурпурной книгой. Оно включило в себя не только правила номенклатуры, но и обширный глоссарий терминов, используемых в науке о полимерах, а также рекомендации по представлению структур полимеров. В 2012 году была опубликована исправленная версия (исправления и дополнения), а в 2014 году — второе издание на китайском языке, что отражает глобальный характер этого документа.

Структура и содержание

Пурпурная книга IUPAC состоит из нескольких основных разделов, каждый из которых посвящён определённому аспекту полимерной терминологии и номенклатуры.

Основные разделы

1. Номенклатура полимеров на основе структуры (Structure-based Nomenclature). Этот раздел содержит правила построения систематических названий полимеров по их химическому строению. Основой является принцип «конституционной повторяющейся единицы» (CRU — constitutional repeating unit). Название полимера строится как поли(название CRU), где CRU — это наименьшая структурная единица, повторением которой может быть описана вся макромолекула. В книге подробно описаны правила идентификации CRU, определения её границ и присвоения названия, включая случаи с разветвлёнными, циклическими и гетероатомными фрагментами.

1. Номенклатура полимеров на основе исходных мономеров (Source-based Nomenclature). Для многих практически важных полимеров, особенно промышленных, систематические названия по структуре могут быть громоздкими. Поэтому Пурпурная книга сохраняет и регламентирует использование традиционных названий, образованных от названий мономеров. Например, полиэтилен — это полимер, полученный из этилена, а полистирол — из стирола. В книге указаны правила для гомополимеров (из одного мономера) и сополимеров (из двух и более мономеров). Для сополимеров вводятся специальные префиксы, указывающие на тип распределения мономерных звеньев: стат- (статистический), алт- (чередующийся), блок- (блочный) и графт- (привитой).

1. Терминология (Glossary of Basic Terms in Polymer Science). Это один из наиболее востребованных разделов. Он содержит определения фундаментальных понятий науки о полимерах, таких как «макромолекула», «полимер», «олигомер», «мономер», «степень полимеризации», «молекулярная масса», «полидисперсность», «конфигурация», «конформация», «стереорегулярность», «тактичность», «сшивание» и многие другие. Каждое определение сопровождается ссылкой на первоисточник (рекомендации IUPAC) и, в некоторых случаях, примечаниями, поясняющими границы применения термина.

1. Представление структур полимеров (Graphic Representation of Polymer Structures). В этом разделе даются рекомендации по изображению полимерных молекул в научных публикациях. Описываются правила записи структурных формул, использования скобок для обозначения повторяющихся звеньев, указания концевых групп, а также способы изображения разветвлённых, циклических и сшитых полимеров.

1. Номенклатура специальных типов полимеров. Отдельные главы посвящены номенклатуре неорганических полимеров, полимеров с регулярной последовательностью звеньев, а также полимеров, содержащих в основной цепи гетероатомы (например, полиэфиры, полиамиды, полиуретаны). Для каждого класса приводятся специфические правила построения названий.

Значение и применение

Пурпурная книга IUPAC является обязательным стандартом для всех научных публикаций в области химии полимеров, а также для патентной документации, учебных курсов и промышленных регламентов. Её использование обеспечивает:

• Однозначность идентификации: учёные и инженеры из разных стран могут быть уверены, что под одним и тем же названием понимается одно и то же химическое соединение.
• Воспроизводимость результатов: точное описание структуры полимера позволяет воспроизвести его синтез и свойства.
• Автоматизацию поиска: единые правила позволяют создавать базы данных и поисковые системы, способные обрабатывать названия полимеров.
• Образовательные цели: книга служит основой для преподавания номенклатуры полимеров в университетах.

Критика и ограничения

Несмотря на свой авторитет, Пурпурная книга не лишена критики. Основные замечания касаются:

• Сложности и громоздкости: систематические названия для сложных полимеров (например, сополимеров с нерегулярной структурой или полимеров с множеством функциональных групп) могут быть чрезвычайно длинными и трудными для восприятия.
• Неполноты охвата: некоторые типы полимеров, особенно биополимеры (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды), имеют свои собственные, исторически сложившиеся системы номенклатуры, которые лишь частично пересекаются с правилами IUPAC.
• Иногда неоднозначности: в отдельных случаях, особенно для полимеров с нерегулярным строением, выбор конституционной повторяющейся единицы может быть неочевидным, что приводит к появлению нескольких допустимых названий.

Тем не менее, Пурпурная книга остаётся наиболее авторитетным и широко используемым руководством по номенклатуре и терминологии полимеров в мире. Её положения регулярно пересматриваются и обновляются комитетами IUPAC для отражения новых достижений в науке о полимерах.

Источники

1. IUPAC. «Compendium of Polymer Terminology and Nomenclature» (Purple Book). 2nd ed. Cambridge: Royal Society of Chemistry, 2008.
2. IUPAC. «Compendium of Macromolecular Nomenclature» (Purple Book). 1st ed. Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1991.
3. Jenkins, A. D.; Kratochvíl, P.; Stepto, R. F. T.; Suter, U. W. «Glossary of Basic Terms in Polymer Science (IUPAC Recommendations 1996)». Pure and Applied Chemistry, 1996, 68 (12), 2287–2311.
4. Jones, R. G.; Wilks, E. S.; Metanomski, W. V.; Kahovec, J.; Hess, M.; Stepto, R. F. T.; Kitayama, T. «Compendium of Polymer Terminology and Nomenclature». Pure and Applied Chemistry, 2008, 80 (10), 2169–2200.