卡恩-英格爾—普雷洛格規則

卡恩-英格爾—普雷洛格規則是指為了完整清晰地描述一個手性中心的絕對三維取向,20世紀50年代建立的規則(Cahn-lngold-Prelog Rule)的系統,這個規則是以連線手性中心的四個基團的大小順序規則為基礎的。按此規則,用前綴R或S來明確表示分子中不對稱中心的絕對構型。用R-S命名系統來表達分子中的不對稱碳原子的絕對構型,優點是比較可靠,已被廣泛接受。這些規則也適用於芳族體系。

這些優先順序規則如下:①有較高原子序數的原子排在有較低原子係數原子的前面,對同位素原子而言,有較高質量的同位素排在前面;②如果兩個或多個相同的原子直接連線在不對稱原子上,按相同的順序規則對側鏈原子進行比較.烷基的順序是叔基>仲基>伯基,有優先取代基的基團有最高的優先權,對於連線雜原子的基團可以套用類似的規則;③對於多重鍵,以雙鍵或叄鍵連線的原於對它所連線的原子做一次或二次重複,這些規則也適用於芳族體系;④對於取代的烯基,具有Z構型的基團比具有E構型的基團優先。

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13是手性的。假設13中四個取代基按上述CIP規則以a>b>c>d順序排列,如果從中心碳原子到最小的基團d方向,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;否則就認定為S。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。以這個規則來觀察前述的乳酸、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。

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,14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-C

1’軸方向看,比較靠近觀察者的碳中心C1上的兩邊的基閉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。

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的絕對構型,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。

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們