用于手性分子中手性碳構(gòu)型的rs標(biāo)記

用于手性分子中手性碳構(gòu)型的rs標(biāo)記

正確標(biāo)記手性分子中的手性碳結(jié)構(gòu)，有助于準(zhǔn)確命名立體化學(xué)中的相關(guān)化合物，正確區(qū)分和評(píng)價(jià)相關(guān)化合物是對(duì)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(biāo)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(zhǔn)確地用R/S標(biāo)記的3種方法:1其他7個(gè)化合物的結(jié)構(gòu)表征將手性碳所連的四個(gè)不同基團(tuán)a、b、c、d,按次序規(guī)則進(jìn)行排隊(duì),設(shè)其順序?yàn)閍>b>c>d,將排隊(duì)排在最后的基團(tuán)d置于離觀察者最遠(yuǎn)的位置,然后按由前到后(或由大到小)的順序觀察其它3個(gè)基團(tuán),如果輪轉(zhuǎn)的方向?yàn)轫槙r(shí)針,則其構(gòu)型標(biāo)記為R,如果輪轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針,則其構(gòu)型標(biāo)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(duì)映體的R/S標(biāo)記和命名說明如下:2-丁醇的手性碳是C2,與之相連的4個(gè)基團(tuán)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(biāo)記含一個(gè)手性碳化合物的構(gòu)型比較容易,但是確定含兩個(gè)以上手性碳化合物的構(gòu)型時(shí),由于每一個(gè)手性碳所連基團(tuán)的空間因素和受最小基團(tuán)的制約觀察方向的不斷變動(dòng),判斷起來就比較困難。2手性碳的結(jié)構(gòu)鑒定對(duì)鏈狀透視式中手性碳的構(gòu)型進(jìn)行R/S標(biāo)記,一律用處于虛線上(即遠(yuǎn)離觀察者)的基團(tuán)作為參考基,對(duì)其余3個(gè)基團(tuán)按次序規(guī)則從大到小進(jìn)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(gè)基團(tuán)按次序規(guī)則由大到小排隊(duì)的順序?yàn)棰?gt;②>③>④,則如果虛線上的基團(tuán)是②或④號(hào)基團(tuán),則由大到小觀察其它三個(gè)基團(tuán)的輪轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí),則其構(gòu)型標(biāo)記為R,逆時(shí)針時(shí)標(biāo)記為S;如果虛線上的基團(tuán)是①或③號(hào)基團(tuán),則與上述結(jié)論相反,即順時(shí)針輪轉(zhuǎn)標(biāo)記為S構(gòu)型,逆時(shí)針輪轉(zhuǎn)標(biāo)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(gè)基團(tuán)按次序規(guī)則由大到小排隊(duì)順序?yàn)镺H>COOH>CH3>H,即按編號(hào)為①>②>③>④,在透視式的Ⅰ式中,處于虛線上的基團(tuán)是②號(hào),按①→③→④觀察其它3個(gè)基團(tuán)為順時(shí)針輪轉(zhuǎn),所以其構(gòu)型標(biāo)記為R,Ⅱ式中虛線上基團(tuán)為④號(hào),按①→②→③順序觀察時(shí)為逆時(shí)針輪轉(zhuǎn),所以其構(gòu)型標(biāo)記為S,如圖4所示。在Ⅲ式中,處于虛線上的基團(tuán)為①號(hào)基團(tuán),按②→③→④觀察時(shí)為順時(shí)針輪轉(zhuǎn),則和Ⅰ式相反,標(biāo)記為S構(gòu)型;同理,在Ⅳ式中處于虛線上的基團(tuán)為③號(hào),所以和Ⅱ式相反,標(biāo)記為R構(gòu)型。含一個(gè)手性碳的化合物的構(gòu)型用此法可以順利進(jìn)行R/S標(biāo)記。含多個(gè)手性碳的化合物的透視式中,每一個(gè)手性碳的構(gòu)型同樣容易用R/S標(biāo)記。現(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(gè)基團(tuán)順序是:OH>CHClCH3>CH3>H,手性C3上所連4個(gè)基團(tuán)順序是:Cl>CHOHCH3>CH3>H由于手性C2上連在虛線上的基團(tuán)是①號(hào),按②—③—④觀察時(shí)為逆時(shí)針輪轉(zhuǎn)。所以其構(gòu)型標(biāo)記為R;而手性C3上連在虛線上的基團(tuán)為④號(hào),按①—②—③觀察時(shí)為順時(shí)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(biāo)記,而且也適用于環(huán)狀透視式手性碳構(gòu)型的標(biāo)記。即在環(huán)狀透視式中,如果手性碳所連基團(tuán)有處于虛線上者,則采用與鏈狀透視式同樣方法標(biāo)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(tuán)是①號(hào),以②—③—④觀察其它三個(gè)基團(tuán),為順時(shí)針輪轉(zhuǎn),所以C1的構(gòu)型標(biāo)記為S;同理C2的構(gòu)型標(biāo)記為R。通過上例不難看出,這種標(biāo)記方法對(duì)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(tuán)位置的情況下,直接對(duì)手性碳的構(gòu)型進(jìn)行標(biāo)記。即虛線基團(tuán)處于②或④號(hào)位時(shí),按由大到小觀察其它3個(gè)基團(tuán),順時(shí)針輪轉(zhuǎn)為R,逆時(shí)針輪轉(zhuǎn)為S;若虛線基團(tuán)處于①或③號(hào)位時(shí),與上述結(jié)論相反,順時(shí)針輪轉(zhuǎn)為S,逆時(shí)針輪轉(zhuǎn)為R。3手性碳的結(jié)構(gòu)此規(guī)則對(duì)鏈狀或環(huán)狀透視式都適用,簡(jiǎn)便而不易誤判。左右手規(guī)則是基于R/S絕對(duì)構(gòu)型標(biāo)記法的基本原則,先把手性碳所連的四個(gè)不同基團(tuán)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(tuán)d,然后用手掌和余下4個(gè)手指去環(huán)摟其余3個(gè)基團(tuán)。環(huán)摟順序是a→b→c,并指定手掌位置代表最大基團(tuán)a,指關(guān)節(jié)位置代表中基團(tuán)b,指尖位置代表小基團(tuán)c。如果a、b、c的排列順序符合右手規(guī)則,則其構(gòu)型標(biāo)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(biāo)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(duì)于含兩個(gè)以上手性碳化合物的透視式,其中每個(gè)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(biāo)記為S,手性C3符合右手規(guī)則,其構(gòu)型標(biāo)記為R,如圖9所示:左右手規(guī)則對(duì)手性碳構(gòu)型的R/S標(biāo)記,對(duì)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(shí)例可以看出,左右手規(guī)則判斷手性碳的R/S構(gòu)型時(shí),無論手性碳處于觀察