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手性碳原子的化合物的構型判定--R、S構型

2023.7.18

R、S構型

在楔形透視式觀察法中,將排序最后的原子或基團放在離觀察者最遠的位置,剩余三個原子或基團排序確定手性碳構型:按順時針方向排列為R-構型;按逆時針方向排列為S-構型。類似地,知道一個化合物分子的費歇爾投影式,可以利用它來確定手性碳化合物的R、S構型。下面分兩種情況來討論。

(1)若優序性最小的基團,位于投影式的上方或下方,可以直接從紙平面上判斷它的構型。因為,豎線上的基團位于觀察者最遠的位置,這時優序性較大的三個基團在空間的實際排列形狀與它們在投影式中的排列形狀是一致的。

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優序性最小的基團位于下方,直接判斷它的構型

在(一)式中,-F是優序性最小的基團,它位于投影式的下方。其余各個基團的優序性降序排列為:-I>-Br>-Cl,從圖中可以看出按順時針方向旋轉。因此,(一)式為R-構型。根據同樣的方法可以判定,(二)式為S-構型。

將費歇爾投影式在紙平面上旋轉180°得到下圖,同理右邊為R-構型,左邊為S-構型。這也驗證了構象相同判據(1)的正確性。

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優序性最小的基團位于上方,直接判斷它的構型

(2)若優序性最小的基團位于投影式的左方或右方,這一點其實尤為重要,因為通常氫原子最小且寫在投影式的左右。

這時,它們的構型不能直接從紙平面上來制定,可以采用交換法:將優序性最小的基團-F和位于投影式上方或下方的基團交換位置,如下圖所示。

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優序性最小的基團位于投影式的左方或右方

(四)式的構型可以直接判定,是S-構型。(三)式和(四)式的區別在于-F和-Cl兩個基團交換了位置。根據書寫費歇爾投影式注意事項(2)可知,它們互為對映體。既然,(四)式為S-構型,因此,可以判定:(三)式為R-構型。

將這個規律歸納為反推法:與當優序性最小的基團在投影式的左方或右方時,其余三個基團在空間的實際排列形狀與它們在投影式中的排列形狀剛好相反。在(三)式中,序性較大的三個基團的降序旋轉方向從-I-Br-Cl為逆時針方向,是S-型,但優序性最小的基團-F位于投影式的左方,所以需要反推一次,故原物質的構型為R-型。?

此外,還可以用形象地用手型比劃:排序最后的原子或基團用手臂代表,在橫線左方的用左臂,在橫線右方的用右臂,拇指代表另一橫線方向上的原子或基團;此時掌心面對觀察者,即手臂轉到離觀察轉到觀察者最遠的位置,拇指、食指、中指都指向觀察者,食指朝上代表上方原子、中指朝下代表下方原子,最后拇指、食指、中指所代表原子或基團的排序確定其構型。?下圖為常見的基團次序表:

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基團次序表


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