用于手性分子中手性碳构型的rs标记

用于手性分子中手性碳构型的rs标记

正确标记手性分子中的手性碳结构，有助于准确命名立体化学中的相关化合物，正确区分和评价相关化合物是对映体或对映体还是相同物质。这是决定立体化学的重要因素。用Fischer投影式表示的化合物中手性碳构型的R/S标记,比较容易掌握和记忆,本文不再赘述。现介绍以透视式表示的化合物中手性碳的构型,如何快捷准确地用R/S标记的3种方法:1其他7个化合物的结构表征将手性碳所连的四个不同基团a、b、c、d,按次序规则进行排队,设其顺序为a>b>c>d,将排队排在最后的基团d置于离观察者最远的位置,然后按由前到后(或由大到小)的顺序观察其它3个基团,如果轮转的方向为顺时针,则其构型标记为R,如果轮转方向为逆时针,则其构型标记为S。如图1所示:现以2-丁醇为例,就其透视式表示的对映体的R/S标记和命名说明如下:2-丁醇的手性碳是C2,与之相连的4个基团按次序规则由大到小的排列顺序是OH>C2H5>CH3>H,然后按前述原则判断手性C2的R/S构型,所得结论如图2所示。用该方法标记含一个手性碳化合物的构型比较容易,但是确定含两个以上手性碳化合物的构型时,由于每一个手性碳所连基团的空间因素和受最小基团的制约观察方向的不断变动,判断起来就比较困难。2手性碳的结构鉴定对链状透视式中手性碳的构型进行R/S标记,一律用处于虚线上(即远离观察者)的基团作为参考基,对其余3个基团按次序规则从大到小进行轮转观察,即可确定手性碳的构型。假设手性碳所连四个基团按次序规则由大到小排队的顺序为①>②>③>④,则如果虚线上的基团是②或④号基团,则由大到小观察其它三个基团的轮转方向为顺时针时,则其构型标记为R,逆时针时标记为S;如果虚线上的基团是①或③号基团,则与上述结论相反,即顺时针轮转标记为S构型,逆时针轮转标记的R构型。现以图3中乳酸为例说明如下:乳酸中手性碳所连4个基团按次序规则由大到小排队顺序为OH>COOH>CH3>H,即按编号为①>②>③>④,在透视式的Ⅰ式中,处于虚线上的基团是②号,按①→③→④观察其它3个基团为顺时针轮转,所以其构型标记为R,Ⅱ式中虚线上基团为④号,按①→②→③顺序观察时为逆时针轮转,所以其构型标记为S,如图4所示。在Ⅲ式中,处于虚线上的基团为①号基团,按②→③→④观察时为顺时针轮转,则和Ⅰ式相反,标记为S构型;同理,在Ⅳ式中处于虚线上的基团为③号,所以和Ⅱ式相反,标记为R构型。含一个手性碳的化合物的构型用此法可以顺利进行R/S标记。含多个手性碳的化合物的透视式中,每一个手性碳的构型同样容易用R/S标记。现以图5所示3-氯-2-丁醇的透视式为例说明如下:上式中手性C2上所连4个基团顺序是:OH>CHClCH3>CH3>H,手性C3上所连4个基团顺序是:Cl>CHOHCH3>CH3>H由于手性C2上连在虚线上的基团是①号,按②—③—④观察时为逆时针轮转。所以其构型标记为R;而手性C3上连在虚线上的基团为④号,按①—②—③观察时为顺时针轮转,则其构型也为R。所以该式代表2R,3R-3-氯-2-丁醇。此法不但适用于链状透视式中手性碳构型的R/S标记,而且也适用于环状透视式手性碳构型的标记。即在环状透视式中,如果手性碳所连基团有处于虚线上者,则采用与链状透视式同样方法标记即可。例如,判断图6所示环状化合物中手性C1和C2构型的方法如下:在C1中处于虚线上的基团是①号,以②—③—④观察其它三个基团,为顺时针轮转,所以C1的构型标记为S;同理C2的构型标记为R。通过上例不难看出,这种标记方法对透视式来讲,不论是链状还是环状,都可以在不改变任何基团位置的情况下,直接对手性碳的构型进行标记。即虚线基团处于②或④号位时,按由大到小观察其它3个基团,顺时针轮转为R,逆时针轮转为S;若虚线基团处于①或③号位时,与上述结论相反,顺时针轮转为S,逆时针轮转为R。3手性碳的结构此规则对链状或环状透视式都适用,简便而不易误判。左右手规则是基于R/S绝对构型标记法的基本原则,先把手性碳所连的四个不同基团a、b、c、d,按次序规则由大到小排列成序。设为a>b>c>d,则用大姆指指向最小基团d,然后用手掌和余下4个手指去环搂其余3个基团。环搂顺序是a→b→c,并指定手掌位置代表最大基团a,指关节位置代表中基团b,指尖位置代表小基团c。如果a、b、c的排列顺序符合右手规则,则其构型标记为R,如果a、b、c的排列顺序符合左手规则,则其构型标记为S。如图7所示:例如,图8中乳酸的构型用此规则判断如下:对于含两个以上手性碳化合物的透视式,其中每个手性碳的构型很容易用左右手规则判定。例如,在2-氯-3-羟基丁二酸的下述透视式中,手性C2符合左手规则,其构型标记为S,手性C3符合右手规则,其构型标记为R,如图9所示:左右手规则对手性碳构型的R/S标记,对环状化合物同样适用。例如,用该规则可以顺利判断图10所示环状化合物中手性碳C1和手性C2的构型:通过以上实例可以看出,左右手规则判断手性碳的R/S构型时,无论手性碳处于观察