1、摇第27卷第1期2012年2月摇 摇大学化学UNIVERSITY CHEMISTRY Vol.27 No.1Feb.2012 摇介绍一种确定R/ S构型的简易方法索福喜摇徐建强(南京信息工程大学环境科学与工程学院化学系摇江苏南京210044)摇 摇摘要摇介绍一种确定R/ S构型的简易方法,该方法可方便地用于费歇尔投影式、锯架式和纽曼投影式等。摇 摇关键词摇 R/ S构型标记摇手性碳原子摇费歇尔投影式摇锯架式摇纽曼投影式摇 摇在有机化学教学中,手性化合物的构型标记是重要内容之一。教科书中介绍的R/ S构型标记方法通常是:依照次序规则将手性碳原子上的4个原子或基团按优先性排序,排序结果一般从高到低
2、用a、b、c、d表示1鄄8;然后将优先性最低的原子或基团远离观察者,再对剩余原子或基团按优先性由高到低的顺序进行旋转,顺时针方向为R型,反之则为S型。然而在教学实践中,依照上述方法进行构型标记时,由于实际构型式中优先性最低的基团往往并非处于远离观察者的位置(图1),直接进行构型标记很不方便。尤其是对锯架式或纽曼投影式,常常需要将之变换为费歇尔投影式再进行标记,颇为麻烦。图1摇优先性最低的基团非远离观察者的3个化合物构型式摇 摇针对上述问题,笔者总结出一种改进的R/ S构型标记法。该法可直接对锯架式和纽曼投影式等进行构型标记,用于费歇尔投影式时也较为便利。该方法的具体步骤是:摇 摇 淤按次序规则
3、将手性碳原子上的4个原子或基团进行优先性排序,从高到低依次记为4、3、2、1。摇 摇 于任意选取3个就近而便于观察旋向的基团,按优先性从高到低的顺序进行旋转,当未被选取的基团优先性顺序为奇数时,顺时针方向为R构型,反时针方向为S构型;如果未被选取的基团优先性顺序为偶数则结果相反。摇 摇需要指出的是,对于纽曼投影式中位置在后的那个手性碳原子,选取后面的3个基团观察旋向显然最为方便,但因此时未被选取的基团不是远离而是靠近观察者,故需将按步骤淤和于所得的标记结果取反,即按步骤淤和于标记的结果为R构型时应记为S构型,而按步骤淤和于标记的结果为S构型时应记为R构型。摇 摇下面通过几个例子加以具体说明。例
4、1摇 L鄄2鄄氨基丙酸的费歇尔投影式。摇 摇选NH2(4)、CH3(2)和H(1)作为观察基团,按(4) (2) (1)顺序旋转,方向为反时针;未被选取的远离基团COOH(3)优先性顺序为奇数,该化合物的手性碳原子为S构型。例2摇一种2鄄羟基丁烷的透视式。摇 摇可选C2H5(3)、CH3(2)和H(1)作为观察基团,按(3) (2) (1)顺序旋转,方向为顺时针,但远离基团OH(4)的优先顺序为偶数;所以该化合物的手性碳原子为S构型。例3摇一种2,3鄄二羟基丁二酸的费歇尔投影式。摇 摇对2号碳原子,选COOH(3)除外的3个基团OH(4)、CH(OH)CH2OH(2)和H(1)进行观察,旋转方
5、向为反时针,其为S构型;对3号碳原子,选OH(4)、CH2OH(2)和H(1)进行观察,旋转方向为顺时针,故为R构型。例4摇一种2鄄羟基鄄3鄄氯丁二酸的纽曼投影式。摇 摇对前面的手性碳原子,选OH(4)、COOH(2)和H(1)进行观察,旋转方向为顺时针,其构型为R;对后面的手性碳原子,选Cl(4)、COOH(3)和H(1)进行观察,旋转方向为顺时针,同时考虑到未被选取的基团既优先顺序为偶数又非远离而是靠近观察者两个因素,可知其构型为R。例5摇一种2鄄羟基鄄3鄄氯丁酸的锯架式。摇 摇对2号碳原子,选OH(4)、COOH(2)和H(1)进行观察,旋转方向为反时针,其构型为S;对3号碳原子,选CH
6、(OH)COOH(3)、CH3(2)和H(1)进行观察,旋转方向为顺时针,其构型为S。例6摇一种3鄄甲基鄄2鄄戊醇的透视式。摇 摇对2号碳原子,选OH(4)、CH(CH3)C2H5(3)和H(1)进行观察,旋转方向为顺时针,故为S构型;对3号碳原子,选CH(OH)CH3(4)、CH3(2)和H(1)进行观察,旋转方向为顺时针,故为R构型。例7摇一种顺式2鄄氯环戊甲酸分子。 摇 摇摇 摇对1号碳原子,选CHCl(4)、COOH(3)和H(1)进行观察,旋转方向为顺时针,故为S构型;对2号碳原子,选Cl(4)、CHCOOH(3)和H(1)进行观察,旋转方向为顺时针,故为S构型。例8摇 D鄄葡萄糖的
7、飞楔式如下,试标记其各手性碳原子的构型。 摇 摇摇 摇对2号碳原子,选OH(4)除外的其他3个基团CHO(3)、C4H9O4(2)和H(1)进行观察,旋转方向为反时针,故为R构型;对3号和4号碳原子,同样选OH(4)除外的其他3个基团进行观察,旋转方向分别为顺时针和反时针,它们的构型分别为S和R构型;对5号碳原子,选H(1)外的其他3个基团进行观察,易知其为R构型。即D鄄葡萄糖手性碳原子的构型为(2R,3S,4R,5R)。参摇考摇文摇献1摇徐寿昌.有机化学.第2版.北京:高等教育出版社,19932摇倪沛州.有机化学.第6版.北京:人民卫生出版社,20073摇傅建熙.有机化学.第2版.北京:高等教育出版社,20054摇付建龙,李红.有机化学.北京:化学工业出版社,20095摇章烨.有机化学.北京:科学出版社,20066摇陈洪超.有机化学.第3版.北京:高等教育出版社,20097摇郭书好,李毅群.有机化学.北京:清华大学出版社,20078摇高吉刚,付蕾.有机化学.北京:科学出版社,200919摇第1期索福喜等:介绍一种确定R/ S构型的简易方法