。ǘ)對(duì)映異構(gòu)體的構(gòu)型
1.費(fèi)歇爾投影式
為了方便起見,對(duì)映異構(gòu)體的構(gòu)型通常采用費(fèi)歇爾投影式來(lái)表示,即把手性碳原子所連的四個(gè)原子或原子團(tuán)按規(guī)定的方法投影到紙上。這種方法包括:(1)手性碳原子寫在紙平面上,或用一個(gè)“+”字形的交叉點(diǎn)代表這個(gè)手性碳,四端分別連四個(gè)不同的原子或原子團(tuán);(2)以垂直與手性碳相連的是伸向紙平面手后方的兩個(gè)原子或原子團(tuán),以水平線與手性碳原相連的是伸向紙平面前方的兩上原子或原子團(tuán);(3)通常把碳鏈放在垂直線上,并把命名時(shí)編號(hào)最小的碳原子放在上端。費(fèi)歇爾投影式是以兩維式來(lái)表示含手性碳原子的分子的三維結(jié)構(gòu)。
2.相對(duì)構(gòu)型與絕對(duì)構(gòu)型
物質(zhì)分子中各原子或原子團(tuán)在空間的實(shí)際排布叫做這種分子的絕對(duì)構(gòu)型,F(xiàn)在已能用X射線衍射等方法測(cè)定了許多化合物分子的絕對(duì)構(gòu)型,但在1951年以前還沒有解決這個(gè)問題。1906年,羅沙諾夫建議把(+)-及(-)-甘油醛作為其他旋光性異構(gòu)體物質(zhì)的構(gòu)型的比較標(biāo)準(zhǔn),并人為地規(guī)定,在費(fèi)歇爾投影式中,手性碳上的OH排在橫線右邊的為右旋甘油醛(Ⅰ),作為D型,手性碳上的OH排在橫線左邊的為左旋甘油醛(Ⅱ),作為L(zhǎng)型。D-及L-分別表示它們的構(gòu)型。應(yīng)注意,D及L僅表示其構(gòu)型,與其旋光性(+)、(-)無(wú)關(guān)。當(dāng)一個(gè)旋光性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),只要手性碳上的任何一個(gè)鍵都未斷裂,則這個(gè)手性碳的構(gòu)型就沒有改變。這樣,許多其他物質(zhì)分子的構(gòu)型都可以通過(guò)直接或間接的化學(xué)轉(zhuǎn)變,與D型或L型甘油醛相聯(lián)系,其條件是相當(dāng)于甘油分子的手性碳上的每一個(gè)鍵,在轉(zhuǎn)變過(guò)程中都不發(fā)生斷裂。如果該物質(zhì)與D型甘油醛相聯(lián)系時(shí),其分子的構(gòu)型即為D型,如與L型甘油醛相關(guān)聯(lián)時(shí),它的分子構(gòu)型則屬于L型。用這種方法確定的構(gòu)型是相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)——甘油醛而來(lái)的,所以叫做相對(duì)構(gòu)型。
羅沙諾夫所作的上述規(guī)定為確定其他一些物質(zhì)分子的構(gòu)型帶來(lái)方便,但這畢竟是人為規(guī)定的。直到1951年才有人證明D-(+)-甘油醛的真正構(gòu)型與羅沙諾夫的規(guī)定是一致的。這樣一來(lái),無(wú)論是甘油醛還是與它們相關(guān)聯(lián)的各旋光性物質(zhì)的相對(duì)構(gòu)型也都是絕對(duì)構(gòu)型了,F(xiàn)在已有許多旋光性物質(zhì)用不同的方法確定了絕對(duì)構(gòu)型。關(guān)于D型和L型的概念目前在一些化合物如糖類及α氨基酸中仍然應(yīng)用。
現(xiàn)在認(rèn)為,構(gòu)型與旋光性之間沒有必然的聯(lián)系。物質(zhì)的旋光性仍須通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定。
。ㄈ)、對(duì)映異構(gòu)體的系統(tǒng)命名法
對(duì)映異構(gòu)體的系統(tǒng)命名法即IUPAC命名法。這是根據(jù)物質(zhì)分子的絕對(duì)構(gòu)型或其費(fèi)歇爾投影式來(lái)命名的,故無(wú)須與其他化合物聯(lián)系比較。
含一個(gè)手性碳的分子C*abcd命名時(shí),首先把手性碳所連的四個(gè)原子或原子團(tuán)按照次序規(guī)定排列其優(yōu)先順序,如a>b>c>d其次,將此排列次序中排在最后的原子或原子團(tuán)(即d)放在距觀察者最遠(yuǎn)的地方。這時(shí),其他三個(gè)原子或原子團(tuán)就向著觀察者(圖17-8)。然后,再觀察從最優(yōu)先基a開始到b再到c的次序,如果是順時(shí)針方向排列的(圖17-8左),這個(gè)分子的構(gòu)型即用“R”標(biāo)示(R取自拉丁方Rectus,右);如果a→b→c是逆時(shí)針方向排列的(圖17-8右),則此分子的構(gòu)型用“S”標(biāo)示(S取自拉丁方Sinister,左)。
圖17-8 R及S構(gòu)型
例1.
優(yōu)先順序
-CL>-OCH3>-CH3>-H
例2.
-NH2>C6H5>-C2H5>-CH8
用構(gòu)型的費(fèi)歇爾投影式,同樣可以確定一個(gè)分子是R還是S構(gòu)型。先要確定C*abcd中,a、b、c及d的優(yōu)先順序,如a>b>c>d。在費(fèi)歇爾投影式中,如最小基d連在垂直方向,即C*-d鍵伸向紙平面的后方,則當(dāng)a→b→c為順時(shí)針方向時(shí),此分子為R型;如a→b→c為逆時(shí)針方向時(shí),則是S型。如最小基d連在水平方向,即C*-d鍵伸向紙平面的前方,則當(dāng)a→b→c為順時(shí)針方向時(shí),此分子為S型;如a→b→c為逆時(shí)針方向時(shí),為R型(圖17-9)。
圖17-9 用費(fèi)歇爾投影式確定R/S構(gòu)型
例1.
例2.
要把R/S構(gòu)型與D/L構(gòu)型分開,不能認(rèn)為D型的分子即R型的,或L型的分子即S型的。例如: