立体化学原理3

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1、Chemistry,SectionE:FundamentalsofStereochemistry”图A2.12常见含不对称碳原子有机物的立体表示和符号10Cahn-Ingold-Prelog系统称为序列规则程序(SequenceRuleProcedure),把结构的手性(特别是不对称碳原子Ca,b,c,d与符号R和S联系了起来。取代基指定优先次序,约定为(见图A2.13):1.四面体原子Xa,b,c,d的取代基按精确次序规则根据优先次序(称为precedence或priorityorder)排列。如最先者

2、为a,次之为b,然后为c,最后为d,则次序表示为a>b>c>d;2.取代基这样排列:三个最优先的a,b,c放在面对观察者的空间,次序最后者d置于前三个所成面的后面,远离观察者;3.观察者从最优先基团a开始,经第二优先b至第三优先c,如为顺时针轨迹,则四面体不对称基团Xa,b,c,d的手性为R(源于拉丁语,rectus,右)相反情况为S(源于位丁语的sinister,左)。现在解释一下顺序规则。由许多细规则所组成,必须按严格的顺序直至得到确定的结果:(1)基团的优先性由直接与手性碳原子直接相连的原子序数来确

3、定:原子序数较大者优先。在1-溴-1-氯乙烷中优先次序为Br>Cl>CH3>H(见结构式50,图A2.13)。(2)如果所涉及的两个或多个原子具相同原子序数,就考察这些原子上所连取代基,从而确定其优先次序。图A2.13为一些简单例子:优先次序的决定一般仅涉及两个取代基之间的选择;所用的方法和标准也可用于涉及三个或四个取代基的不确定情形。正丁醇51中,OH>CH3,CH2CH3>H;甲基和乙基之间选择应该CH2CH3优先:因为甲基碳原子有三个氢原子,C(H,H,H),而乙基中所要讨论的碳原子与一碳原子和两氢

4、原子相连,C(C>H,H)。同样的道理,1,2-丁二醇(52)中的优先次序为:OH>C(O>H,H)>C(C>H,H)>H,对于1,2,3-三丁醇53中不对称C—2而言,在比较第二层次中C,C取代基后可推断OH>C(O>C>H>>)》C(O>H,H)。因为第一优先次序上存在两个基团中有同一原子序数的原子(即氧原子)。(3)当比较时涉及配位数小于4的原子时,比如具双键(sp2)或三键(sp)的碳原子,或者杂原子如N、O、S等,必须把配体数升至4:(a)通过对多重键的复制(成对,如54→55,56→57;成三

5、,如58→59,60→61);(b)对杂原子通过加虚拟原子E,原子序数为0(见62→63)。这些虚似原子(ghostatom)常相应于孤对电子,自然在优先次序中列入最末位置(见表A2.8)。虚拟原子概念的引入使得对于手性中心,如Xa,b,c具锥体几何(X=C-,N,P,S等)的命名可采用R,S系统。所以这些中心成为Xa,b,c,d,d=E。上述优先原则使两甘油醛38a和39(也见64)以及戊-1-烯-3醇(65)可被指定。(4)当缺乏第二级取代时(即取代基与手性中心X由双键所分离),则考虑第三级取代基,依

6、次类推。图A2.13给出了甘油单甲醚66和3-羟基-4-甲基-戊-1-烯67的例子,表A2.8以优先次序增加方式列出了有机分子中主要的基团。10图A2.13不对称四面体中心的R—S命名及序列规则的使用10图A2.13不对称四面体中心的R—S命名及序列规则的使用(续1)10图A2.13不对称四面体中心的R—S命名及序列规则的使用(续2)表A2.8根据次序规则以优先增加的方式列出的有机分子中主要基团和原子1.虚似原子15.环己基29.甲氧基2.H16.t–C4H930.苯氧基3.D17.异丙烯基31.糖氧基4

7、.T18.乙炔基32.甲酰氧基5.CH319.苯基33.乙酰氧基6.CH2CH320.甲醛基34.苯甲酰氧基7.n–C3H721.乙酰基35.氟8.n–C4H922.苯甲酰基36.巯基(—SH)9.iso–C4H923.羟基37.甲硫基(CH3S—)10.烯丙基24.氨基38.磺酰基(—SO3H)11.苄基25.甲氨基39.氯12.iso–C3H726.乙酰基40.溴13.乙烯基27.二甲基氨基41.碘14.sec–C4H928.羟基前面所述的仅涉及配体“组成”差异,配体还可因立体和同位素不同而不同。1

8、0(5)大质量同位素优先于小质量同位素。此规则在生物合成研究中很重要,因为常使用氘和氚专一性标记的化合物(T>D>H,见图A2.13)。对于立体差别的配体比较复杂,这里仅讨论X(+a),(-a),b,c体系,(+a)和(-a)为两对映基团(以分离的单元考虑时),(R)-a优先(S)-a,前缀(r)和(s)则用于假不对称X,而不使用前缀(R)和(S)。化合物名称前使用前缀可以明确表明化合物本身的立体化学。对于含不对称碳原子的化合

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