为什么有两个手性碳原子?怎么判断绝对构型?

Question

为什么有两个手性碳原子?怎么判断绝对构型?

Answer 1

当连接到中心碳原子上的a、b、c、d是不同基团时,分子是手性的.假设分子中四个取代基按CIP规则以a>b>c>d顺序排列,如果从中心碳原子到最小的基团d方向,观察到a→b→c是顺时针方向,则这个碳中心的构型被定义为R；否则就认定为S.如果将R-S系统命名比喻为驾驶汽车的方向盘就很形象,也就容易理解了.以这个规则来观察前述的乳酸、丙氨酸、甘油醛,不难看出它们的绝对构型可认定如下：D型的甘油醛和乳酸为R构型,天然的氨基酸如丙氨酸则是S构型.
　　除上述中心手性外,还有另一种不对称性因素称为轴手性(axial chirality).以联萘酚为例,它是有空间位阻的联芳基类化合物,其手性是由于连接两个芳基的C—C单键(C1-C1')的旋转受阻而产生的.只要其位阻足够大,就可能以两种形态存在,称为阻转异构体(atropisomer).这类结构可以看做是中心手性的延伸.沿着C1-C1'轴方向看,比较靠近观察者的碳中心C1上的两边的基闭在优先顺序中排在头两位：另—端C1’的两边基团排在第3位和第4位.应指出的是,从C-C轴哪一端观察结果都是一样的.如图所示,从C1-C1’轴方向或从C1’-C1轴方向来观察,按中心手性体系的相似规则来认定,得到一致的结论.
　　因此,在本例中14具有R构型.由于C—C轴的旋转受阻而产生的手性化合物有天然的也有人工合成的.
　　如前所述,和它们的镜像不能重合的分子称为手性分子.实物分子与其不能重合的镜像分子彼此称为对映体.但如果分子中含一个以上手性中心,就有可能出现另一种称为非对映体的立体异构现象.非对映体定义为具有相同的化学组成,但彼此不是实物和镜像的手性化合物.因此,如图1—7所示,对于2—氯—3—羟基丁烷而言,可以画出四个不同的结构：两对对映体化合物,四个非对映体化合物.
　　用R-S命名系统来表达分子中的不对称碳原子的绝对构型,优点是比较可靠,已被广泛接受.但也有不是之处,即它不能反映立体异构体之间的构型关系.因此在碳水化合物和氨基酸中,许多命名习惯上仍用D、L来表示