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1、, 沈 阳 黄金学院学报 八 兀 总第期 入 手性碳原子 , 构型确定法 姚丹妹商出油 基础部 摘要对映异构体用 , 来标记手性碳原子的空间构型 以 规定的 , 构型表示方法为荃础 , 文章提供了用手螺旋法和由投 影式直接判定手性碳原子 , 构型的两种直观 、 简便方法 , 并对环状 化合物中手性碳原子 , 的标记做了解释说明 , 同时对次序规则进行 了总结与补充 关键词手性碳原子构型 , 构型次序规则 中图分类号 有机立体化学中 , 涉及到对映异构体的命名 , 主要是怎样能将其中手性碳原子的构型表 示出来 , 由此来表示各基团在空间的不同排列顺 序历史上曾经用 , 标记法 , 即人为地 规定
2、甘油醛的旋光方 向 , 将其它旋光化合物与甘油醛联系起来 , 以确定其它旋光化合物的构 型此法在糖类 、 氨基酸 、 肤类及其衍生物中使用较多 , 但它有一定的局限性 , 对不能直接 与甘油醛发生联系的旋光性物质就无法用 , 法来标记 , 有时对含有多个手性碳原子的化合 物 会造 成混乱因 此 , 年根 据 。 一 国际纯粹与应 用化学联合会的规定 , 对映异构体中手性碳原子的构型用 , 来 表示 对手性碳原子 , 构型确定法 把与手性碳原子相连的四个原子或基团 , , 。 , 按照取代基的次序规则确定先后顺序 , 如在排列最 后的原子 或原子团 “” 的对面去观察其余三个基团的排列顺序 ,
3、从 最优先的基 团到第二优先的基 团到第三优先的基团即 , 如果它们是按顺 时针方 向排 列 , 那么这个构型称为型 , 如果它们逆时针方向排列 , 那么这个构型称为型如图 仁,二 一一收到第一作者女 , 岁 , 讲师 沈阳黄金学院学报年 手螺旋法确定手性碳原子 , 构型 对于一个 有 机 分 子 的立体模型可利 用 的规定较快给出手性碳原子 的 , 构 型但对于用透视式在书面上表示的立体分子 构型 , 如一丁醇的下列透视式如图则较 难用法来判定构型 , 因为观察者很难 处于恰 当的位置 此时若用手 螺旋法 , 则较方 便给出它 们的构型本方法的内容是设手性碳 原子上连有 、 。、 四个不同原
4、子或基 团 , 根 据次序规则设 。 , 用大拇指指向最小 的基 团 “”, 然后观察其余三个基团由、 。 认广 才 、 丫 构 型 一顺时针 , 构型 一逆时针 图确定 , 构型的方法 , 的排列顺序是和右手四指弯曲方向一样 , 还是和左手四指弯曲方向一样从手腕到手掌到手 指表示由大到中到小的基 团顺序与右手一样者为 , 与左手一样者为对于上述一丁醇 的透视式如图所示 , 应用手螺旋法很易给出正确的判定 亏 一 , 士一了 右手四指 弯 曲方 向与 一 , 一 一致 型 左手四指弯曲方向与 一 一一 一 一致 澹争 型 图手螺旋法确定一丁醉 , 构型 一 , 对于用 。 投影式表示的手性分子
5、也可用手螺旋法来判定其 中手性碳原子 的构型 而且不论最小基团是 在横 向上还是竖向上 , 观察者不论处于什么位置 , 只要根据次序规则排 列 出手性碳上各原子或基 团的先后顺序 , 利用左手 、 右手便可很快判定出手性碳的构型如 图所示 , 判定乳酸分子的构型 对于含 有手 性 碳原 子的环状 化合物 , 用手 螺 旋法来确 定分子中手 性碳原 子的构 型 , 也十分 容易 、 方便如 图 。 所示 , 以顺一 , 一二氯环 丁烷为例 , 判 定其 中 , 的 构型 卷期 姚丹妹等手性破原子 , 构型确 定法 邵 右手口士 百变 曲方向与 一一洲一 , 一致 右前后 上一后下 型 甲厂 寸
6、厂 迄 。 左手四指弯曲方向 与 一一 一 , 一致 左前后上后下 型 命 右手四指奄曲 方向与 一一洲一 一致 右 前左 前一后 上 如 。 左手四指 弯曲方向与 一 一一 一 一致 右前左的一 后于 型 图手绍旋法确定乳酸的 , 构型 , 厂刻 命 以 右手四指 弯 曲 方 向 与 一 一 一日 一致 型 为 左手四指弯曲方向与 一【一 一 一致 才 型 图 。 手螺旋法确定顺一 , 一二抓环丁烷的 , 构型 一 , 一 , 沈阳黄金学院学报年 由投影式直接确定手性碳原子的 , 构型 由投影式直接判定手性碳原子 的 , 构型 , 对于缺乏立体概念的人来说 , 容易出错而 此 方法规定与手性
7、碳原子相连 的不 同原子或基团分为 , 。 , 且设 , 若 “” 位于竖向位置不论在上 或在下 , 当由、 。 的顺序为顺时针方 向时 , 则为构型若为 逆 时针方向时 , 则为构型如果 “” 位于横向位置时不论在左或在右 , 当由、 。 为 顺时针方向时 , 则为构型 , 若为逆时针方向时 , 则为构型 们 。 。 。 型型型型 此方法 的依据为投影式规定以水平线相连的基团表示伸 向纸前 , 以垂直线相连 的基团表示伸 向纸后 , 即横 前竖后当 “” 在竖向时 , 实际位置在纸面后方 , 根据规 则 , 置位于视线最远处 , 于是只要从前向后观测 , 在纸平面上对其它三个基团排列顺序进
8、行标记 , 即可得到正 确结论当 “” 在横向时 , 实际位置在纸平面前方 , 观测者须在纸后面 向前看 , 把 “” 置于视线最远处 , 观察其余三个基团从 。 的顺序 , 顺时针为型 , 逆 时针为型而当观察者从纸面前方向后观测时 , 则手性碳原子的构型转化 , 所以需要把从 前向后观测得到的结果转化 , 才能恢复到原来的构型 最小基团气 ” 在横向上 。 乎 。型 最小基团 ” 位于竖 向上 型 守 型 型 对于环状化合物 中手性 碳原子 , 构型的标记 , 则是由最优先的基团开始 , 按其优先顺 序依次连接其余两个较不优基 团 , 然后再回到最优先基团 , 组成一个平面三角形 , 判定
9、其三 角形连 线走向是顺时针还是逆时针此时若最小基 团处于环平面的下方或在环平面上 , 则三 角形连线走向就是该化合物的构型 , 即顺时针走向为 , 逆时针走向为 , 若最小基团处于环 平面的上方 , 那么三角形连线走 向和该化合物构型相反 , 即顺时针走向为 , 逆时针走 向为 如图所示 , 以反一 , 一二 竣基环丙烷为例 , 判定其 中 , 的构型 卷期 姚丹妹等手性破 原子 , 构型确 定 法 对于 , , 由一 一 厂一 一 一 一 , 其三角 形连线走向为顺 时针的 , 而最小基团 “” 位于环下方 , 故此三角形连线走向与 , 构型相同 为型 对于 穿 , 由一、一 一一 厂 冲
10、一 , 判其三 角形连线走向为逆时针的 , 而处于环上方 , 故三角形连线走向与构型相反 , 即 为 型 次序规则 上述三种方法都要求排列出与手性碳原子相连 的四个不同原子或基团的先后顺序基团 的优先次序是根据一一三人 拟定 的次 序规则来定的 将各种取代基的原子按其原子序数大小排列 , 大 者为 “ 较优 ” 基团若为同位素 , 则质量高的定 “ 较优 ” 基 团例如 如果两个基团的第一原子相同 , 则比较与它直接 相连的第一个原子的原子序数 , 若第一个原子的原子序数 相同时 , 则比较第二个原子的原子序数例如 一一一一 当取代基中含有双键和参键时 , 可认为它以单键 和多个原子相连接例如
11、 图由投影式直接判定反一 一二狡基环丙烷的构型 刃 口 一 , 一 勿 见一 与 井 一 相当 一 三 与一 一 相“ 需要补充说明的是 一个大原子序数的原子要比两个或三个小原子序数的原子优先 , 例如 一一 一 一 若原子的键不到四个氢除外可以补加原子序数为零其次序排列在最后 的 “ 假想原 子 ”, 使之达到四个 , 在一些骨架固定的含氮化合物中 , 氮的 “ 弧电子 对 ”即属 于这种情况例 如一一一一犷一 沈阳黄金学院 学报 年 当一和一一或者一三和一一同为取代基时 , 习惯上使不饱 和的基团居优 】 即一 一 一一一三一一 不对称原子 上的取代基 互为异构基 团时 , 顺式和型基团相
12、应地比反式和型基团 优先 例 一 已已 一 属型 根据次序规则 , 用 , 符号来表示对映异构体中手性碳原子的构型 , 并提供了标 定构型的基本方法以此为基础 , 发展的利用左 、右手螺旋 法来判定透视式 、投影 式和环状化合 物 中手性碳原子的 , 构型 , 把碳原子的四面体结构同人们熟悉的手势联系起来 , 便于掌握 和利 用 至 于 由投 影式直接来判定手性碳原子的 , 构型 , 更是简便易行 , 它避开 了 手性碳原子的空间构型 , 只根据平面的投影式就可进行准确的判断 参考文献 王文 清用手作 模型来确定构型的方法化学通报 , 汪 小兰 有机化学北京 高等教育出版社 , 张立芳手螺旋法确 定手性碳原子构型化学通报 , ” 奉腾蛟构 型 的弧 向快速确定 法化学通报 叶秀林立休化学北京高等教育出版社 , , , 一 , , 一 , , ,