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第三节 对映异构(2)

时间:2006-07-01 21:42来源:大众医药网 作者:admin 点击: 386次

  罗沙诺夫所作的上述规定为确定其他一些物质分子的构型带来方便,但这毕竟是人为规定的。直到1951年才有人证明D-(+)-甘油醛的真正构型与罗沙诺夫的规定是一致的。这样一来,无论是甘油醛还是与它们相关联的各旋光性物质的相对构型也都是绝对构型了。现在已有许多旋光性物质用不同的方法确定了绝对构型。关于D型和L型的概念目前在一些化合物如糖类及α氨基酸中仍然应用。

  现在认为,构型与旋光性之间没有必然的联系。物质的旋光性仍须通过实验测定。

  (三)、对映异构体的系统命名法

  对映异构体的系统命名法即IUPAC命名法。这是根据物质分子的绝对构型或其费歇尔投影式来命名的,故无须与其他化合物联系比较。

  含一个手性碳的分子C*abcd命名时,首先把手性碳所连的四个原子或原子团按照次序规定排列其优先顺序,如a>b>c>d其次,将此排列次序中排在最后的原子或原子团(即d)放在距观察者最远的地方。这时,其他三个原子或原子团就向着观察者(图17-8)。然后,再观察从最优先基a开始到b再到c的次序,如果是顺时针方向排列的(图17-8左),这个分子的构型即用“R”标示(R取自拉丁方Rectus,右);如果a→b→c是逆时针方向排列的(图17-8右),则此分子的构型用“S”标示(S取自拉丁方Sinister,左)。

图17-8 R及S构型

  例1.

优先顺序

-CL>-OCH3>-CH3>-H

  例2.

-NH2>C6H5>-C2H5>-CH8 

  用构型的费歇尔投影式,同样可以确定一个分子是R还是S构型。先要确定C*abcd中,a、b、c及d的优先顺序,如a>b>c>d。在费歇尔投影式中,如最小基d连在垂直方向,即C*-d键伸向纸平面的后方,则当a→b→c为顺时针方向时,此分子为R型;如a→b→c为逆时针方向时,则是S型。如最小基d连在水平方向,即C*-d键伸向纸平面的前方,则当a→b→c为顺时针方向时,此分子为S型;如a→b→c为逆时针方向时,为R型(图17-9)。

图17-9 用费歇尔投影式确定R/S构型

  例1.

例2.

  要把R/S构型与D/L构型分开,不能认为D型的分子即R型的,或L型的分子即S型的。例如:

  四、含两个手性碳原子的分子

  在有机化合物中,随着手性碳原子数目的增加,对映异构现象也愈杂。

  (一)含两个不同的手性碳原子的分子

  这类分子中,两个手性碳不同,即一个手性碳上所连的四个原子或原子团与另一个手性 碳上所连的不同或不完全相同。这种分子有四种具有旋光性的异构体,例如,2-羟基-3-氯丁二酸 。它的C-2上连的

  是-H,-OH,--COOH及-CHCLCOOH,C-3上连的是-H,CL,-COOH及-CHOHCOOH,这是两个不同的手性碳。它们的费歇尔投影式如下:

Ⅰ与Ⅱ是一对对映体,Ⅲ与Ⅳ是另一对对映体。Ⅰ(或Ⅱ)与Ⅲ(或Ⅳ)虽是具有旋光性的异构体,但并不是对映体,而是非对映异构体(非对映体)。非对映体之间不仅旋光性不同,理化性质也有一定的差异(表17-2)。

表17-2 2-羟基-3-氯丁二酸的一些物理性质

化合物构型 熔点/℃ [α]20D Ⅰ(2S,3S) 173(±)146 +31.3(乙酸乙酯) Ⅱ(2R,3R) 173 (±)146 -31.3(乙酸乙酯) Ⅲ(2R,3S) 167 (±)153 -9.4(水) Ⅳ(2S,3R) 167 (±)153 +9.4(水)

  任何含两个不同的手性碳原子的分子都有四个立体异构体,即两对对映体。

  含两个或两个以上手性碳的分子中,每个手性碳的构型都须用R/S标示,写在化合物名称之前,并标以该手性碳的位次。例如,Ⅰ为(2S,3S)-2-羟基-3-氯丁二酸。

  (二)含两个相同的手性碳原子的分子

  这类分子中,两个手性碳相同。例如,酒石酸的

  C-2与C-3都是手性碳,且各连有-H,-OH,-COOH及-CHOHCOOH,这是两个相同的手性碳原子。它们的费歇尔投影式如下:

  Ⅴ与Ⅵ是一对对映体。Ⅶ的两个费歇尔投影式是等同的。因为将任何一个在纸平面上旋转180°即得另一个。Ⅶ虽有两个手性碳原子,却不具旋光性。这是由于这个分子是对称的,它有一个对称面,即垂直于C(2)-C(3)键的平面。这种异构体叫做内消旋体,用meso-或i-表示。

内消旋酒石酸与外消旋酒石酸虽然都不具旋光性,但它们有本质上的不同。内消旋体是纯物质,不能拆分;外消旋体则能拆分为左旋体及右旋体。内消旋体的性质与左旋体或右旋体也有差异(表17-3)。

表17-3 几种酒石酸的性质

酒石酸 熔点/℃ [α]25D(水) 溶解度/g·(100 g水)-1 相对密度(20℃) PKa1 PKa2 (+) 170 +12° 147 1.760 2.93 4.23 (-) 170 -12° 147 1.760 2.93 4.23 i- 140 0 125 1.666 3.2 4.80 (±) 205 0 24.6 1.687 2.96 4.24

  含n个不同的手性碳原子的分子有2n个立体异构体,成为2n-1对对映体。

  五、光学活性物质在医学上的意义

  在生物体中存在的许多化合物都是手性的。例如,在生物体中普遍存在的α-氨基酸主要是L-型,从天然产物中得到的单糖多为D-型。生物体对某一物质的要求常严格地限定为某个单一的构型。所以与生物物质有关的合成物质,如果有旋光性的异构体,也往往只有其中之一具较强的生理效应,其对映体或是无活性或活性很小,有些甚至产生相反的生理作用。例如;作为血浆代用品的葡萄糖酐一定要用右旋糖酐,因为其左旋体会给病人带来较大的危害;右旋的维生素C具有抗坏血病作用,而其对映体无效。左旋肾上腺素的升高血压作用是右旋体的20倍;左旋氯霉素是抗生素,但右旋氯霉素几乎无抗生作用。

  由于旋光性物质的左、右旋体还可能有不同类型的生理作用,所以在临床医学上有不同的应用。例如,右旋四咪唑为抗抑郁药,其左旋体则是治疗癌症的辅助药物;右旋苯丙胺是精神兴奋药,其左旋体则具抑制食欲作用。

  临床医学还须考虑对映体之一的毒副作用。例如,(R)-(+)-反应停是镇静剂,用于各种麻疯反应,而其对映体(S)-(-)-反应停则有致畸作用。

(责任编辑:泉水)
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