用于手性分子中手性碳構(gòu)型的rs標記

用于手性分子中手性碳構(gòu)型的rs標記

正確標記手性分子中的手性碳結(jié)構(gòu)，有助于準確命名立體化學(xué)中的相關(guān)化合物，正確區(qū)分和評價相關(guān)化合物是對映體或?qū)τ丑w還是相同物質(zhì)。這是決定立體化學(xué)的重要因素。用Fischer投影式表示的化合物中手性碳構(gòu)型的R/S標記,比較容易掌握和記憶,本文不再贅述?，F(xiàn)介紹以透視式表示的化合物中手性碳的構(gòu)型,如何快捷準確地用R/S標記的3種方法:1其他7個化合物的結(jié)構(gòu)表征將手性碳所連的四個不同基團a、b、c、d,按次序規(guī)則進行排隊,設(shè)其順序為a>b>c>d,將排隊排在最后的基團d置于離觀察者最遠的位置,然后按由前到后(或由大到小)的順序觀察其它3個基團,如果輪轉(zhuǎn)的方向為順時針,則其構(gòu)型標記為R,如果輪轉(zhuǎn)方向為逆時針,則其構(gòu)型標記為S。如圖1所示:現(xiàn)以2-丁醇為例,就其透視式表示的對映體的R/S標記和命名說明如下:2-丁醇的手性碳是C2,與之相連的4個基團按次序規(guī)則由大到小的排列順序是OH>C2H5>CH3>H,然后按前述原則判斷手性C2的R/S構(gòu)型,所得結(jié)論如圖2所示。用該方法標記含一個手性碳化合物的構(gòu)型比較容易,但是確定含兩個以上手性碳化合物的構(gòu)型時,由于每一個手性碳所連基團的空間因素和受最小基團的制約觀察方向的不斷變動,判斷起來就比較困難。2手性碳的結(jié)構(gòu)鑒定對鏈狀透視式中手性碳的構(gòu)型進行R/S標記,一律用處于虛線上(即遠離觀察者)的基團作為參考基,對其余3個基團按次序規(guī)則從大到小進行輪轉(zhuǎn)觀察,即可確定手性碳的構(gòu)型。假設(shè)手性碳所連四個基團按次序規(guī)則由大到小排隊的順序為①>②>③>④,則如果虛線上的基團是②或④號基團,則由大到小觀察其它三個基團的輪轉(zhuǎn)方向為順時針時,則其構(gòu)型標記為R,逆時針時標記為S;如果虛線上的基團是①或③號基團,則與上述結(jié)論相反,即順時針輪轉(zhuǎn)標記為S構(gòu)型,逆時針輪轉(zhuǎn)標記的R構(gòu)型?，F(xiàn)以圖3中乳酸為例說明如下:乳酸中手性碳所連4個基團按次序規(guī)則由大到小排隊順序為OH>COOH>CH3>H,即按編號為①>②>③>④,在透視式的Ⅰ式中,處于虛線上的基團是②號,按①→③→④觀察其它3個基團為順時針輪轉(zhuǎn),所以其構(gòu)型標記為R,Ⅱ式中虛線上基團為④號,按①→②→③順序觀察時為逆時針輪轉(zhuǎn),所以其構(gòu)型標記為S,如圖4所示。在Ⅲ式中,處于虛線上的基團為①號基團,按②→③→④觀察時為順時針輪轉(zhuǎn),則和Ⅰ式相反,標記為S構(gòu)型;同理,在Ⅳ式中處于虛線上的基團為③號,所以和Ⅱ式相反,標記為R構(gòu)型。含一個手性碳的化合物的構(gòu)型用此法可以順利進行R/S標記。含多個手性碳的化合物的透視式中,每一個手性碳的構(gòu)型同樣容易用R/S標記?，F(xiàn)以圖5所示3-氯-2-丁醇的透視式為例說明如下:上式中手性C2上所連4個基團順序是:OH>CHClCH3>CH3>H,手性C3上所連4個基團順序是:Cl>CHOHCH3>CH3>H由于手性C2上連在虛線上的基團是①號,按②—③—④觀察時為逆時針輪轉(zhuǎn)。所以其構(gòu)型標記為R;而手性C3上連在虛線上的基團為④號,按①—②—③觀察時為順時針輪轉(zhuǎn),則其構(gòu)型也為R。所以該式代表2R,3R-3-氯-2-丁醇。此法不但適用于鏈狀透視式中手性碳構(gòu)型的R/S標記,而且也適用于環(huán)狀透視式手性碳構(gòu)型的標記。即在環(huán)狀透視式中,如果手性碳所連基團有處于虛線上者,則采用與鏈狀透視式同樣方法標記即可。例如,判斷圖6所示環(huán)狀化合物中手性C1和C2構(gòu)型的方法如下:在C1中處于虛線上的基團是①號,以②—③—④觀察其它三個基團,為順時針輪轉(zhuǎn),所以C1的構(gòu)型標記為S;同理C2的構(gòu)型標記為R。通過上例不難看出,這種標記方法對透視式來講,不論是鏈狀還是環(huán)狀,都可以在不改變?nèi)魏位鶊F位置的情況下,直接對手性碳的構(gòu)型進行標記。即虛線基團處于②或④號位時,按由大到小觀察其它3個基團,順時針輪轉(zhuǎn)為R,逆時針輪轉(zhuǎn)為S;若虛線基團處于①或③號位時,與上述結(jié)論相反,順時針輪轉(zhuǎn)為S,逆時針輪轉(zhuǎn)為R。3手性碳的結(jié)構(gòu)此規(guī)則對鏈狀或環(huán)狀透視式都適用,簡便而不易誤判。左右手規(guī)則是基于R/S絕對構(gòu)型標記法的基本原則,先把手性碳所連的四個不同基團a、b、c、d,按次序規(guī)則由大到小排列成序。設(shè)為a>b>c>d,則用大姆指指向最小基團d,然后用手掌和余下4個手指去環(huán)摟其余3個基團。環(huán)摟順序是a→b→c,并指定手掌位置代表最大基團a,指關(guān)節(jié)位置代表中基團b,指尖位置代表小基團c。如果a、b、c的排列順序符合右手規(guī)則,則其構(gòu)型標記為R,如果a、b、c的排列順序符合左手規(guī)則,則其構(gòu)型標記為S。如圖7所示:例如,圖8中乳酸的構(gòu)型用此規(guī)則判斷如下:對于含兩個以上手性碳化合物的透視式,其中每個手性碳的構(gòu)型很容易用左右手規(guī)則判定。例如,在2-氯-3-羥基丁二酸的下述透視式中,手性C2符合左手規(guī)則,其構(gòu)型標記為S,手性C3符合右手規(guī)則,其構(gòu)型標記為R,如圖9所示:左右手規(guī)則對手性碳構(gòu)型的R/S標記,對環(huán)狀化合物同樣適用。例如,用該規(guī)則可以順利判斷圖10所示環(huán)狀化合物中手性碳C1和手性C2的構(gòu)型:通過以上實例可以看出,左右手規(guī)則判斷手性碳的R/S構(gòu)型時,無論手性碳處于觀察