R-S系統命名法

R-S系統命名法

R-S系統命名法最初是由R、S、Cahn(倫敦化學會),c.k.Ingold(倫敦大學學院)和V.Prelog(蘇黎世,瑞士聯邦工學院)於1950年提出,1970年被國際純粹和套用化學協會(IUPAC)所採用的。

R-S系統命名法 R-S系統具體命名法如下:當連線到中心碳原子上的a、b、c、d是不同基團時,分子是手性的。假設分子中四個取代基按CIP順序規則以a>b>c>d順序排列,如果將最小d基團置於離觀察者最遠的位置,按a-b-c的先後順序觀察其他三個基團,觀察到a→b→c是順時針方向,則這個碳中心的構型被定義為R(拉丁文rectus);否則就認定為S(拉丁文sinister)。如果將R-S系統命名比喻為駕駛汽車的方向盤就很形象,也就容易理解了。以這個規則來觀察乳酸、丙氨酸、甘油醛,不難看出它們的絕對構型可認定如下:D型的甘油醛和乳酸為R構型,天然的胺基酸如丙氨酸則是S構型。

基本介紹

  • 中文名:R-S系統命名法
  • 構型:R構型,S構型
  • 提出者:R、S、Cahn,c.k.Ingold
  • 提出時間:1950年
不對稱性因素,不同的結構,判斷方法,

不對稱性因素

除上述中心手性外,還有另一種不對稱性因素稱為軸手性(axial chirality)。以聯萘酚為例,它是有空間位阻的聯芳基類化合物,其手性是由於連線兩個芳基的C—C單鍵(C1-C1')的旋轉受阻而產生的。只要其位阻足夠大,就可能以兩種形態存在,稱為阻轉異構體(atropisomer)。這類結構可以看做是中心手性的延伸。沿著C1-C1'軸方向看,比較靠近觀察者的碳中心C1上的兩邊的基團在優先順序中排在頭兩位:另—端C1’的兩邊基團排在第3位和第4位。應指出的是,從C-C軸哪一端觀察結果都是一樣的。如圖所示,從C1-C1’軸方向或從C1’-C1軸方向來觀察,按中心手性體系的相似規則來認定,得到一致的結論。
因此,在本例中14具有R構型。由於C—C軸的旋轉受阻而產生的手性化合物有天然的也有人工合成的。

不同的結構

如前所述,和它們的鏡像不能重合的分子稱為手性分子。實物分子與其不能重合的鏡像分子彼此稱為對映體。但如果分子中含一個以上手性中心,就有可能出現另一種稱為非對映體的立體異構現象。非對映體定義為具有相同的化學組成,但彼此不是實物和鏡像的手性化合物。因此,如圖1—7所示,對於2—氯—3—羥基丁烷而言,可以畫出四個不同的結構:兩對對映體化合物,四個非對映體化合物。
用R-S命名系統來表達分子中的不對稱碳原子絕對構型,優點是比較可靠,已被廣泛接受。但也有不是之處,即它不能反映立體異構體之間的構型關係。因此在碳水化合物和胺基酸中,許多命名習慣上仍用D、L來表示。

判斷方法

在Fischer投影式中,當d基團出現在豎立鍵上時,由於豎立鍵是背向紙面,d基團剛好是位於遠離觀察者的方向,此時如果基團次序為a>b>c>d時:
R-S系統命名法
如果待標記分子的Fischer投影式中d基團是在橫鍵上,則因這個是伸出於前方而不在遠離觀察者的位置上。此時依次輪看a,b,c時,如果是順時針方向旋轉的,則代表的是S構型,反時針方向則代表R構型。這於d在豎立鍵上時的結論正好相反。
R-S系統命名法
以乳酸為例:
R-S系統命名法
這個觀察規則不僅適用於Fischer投影式,也適用於模型式以及含有兩個或多個手性碳原子的化合物。

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