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含有两个手性碳原子化合物的旋光异构

时间:2023-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:酒石酸含两个相同手性碳原子,它每个手性碳原子上都连有:—OH、—COOH、—H和—CHCOOH。这种含有手性碳原子,但由于分子内存在对称因素而无旋光性的物质称为内消旋体,常用词头犻-或犿e狊狅-表示。内消旋体是纯化合物,不能拆分为两个具有旋光性的对映体;而外消旋体是混合物,可以拆分为两个具有旋光性的对映体。分子中手性碳原子数越多,旋光异构体的数目也就越多。如果含有n个不相同的手性碳原子,就有2n个旋光异构体。

1.含两个相同的手性碳原子化合物的旋光异构

酒石酸含两个相同手性碳原子,它每个手性碳原子上都连有:—OH、—COOH、—H和—CH(OH)COOH。酒石酸的费歇尔投影式似乎有下列四种结构:

(Ⅲ)和(Ⅳ)为对映体;(Ⅰ)和(Ⅱ)却不是对映体,而是相同的化合物。因为将(Ⅰ)式在纸平面上旋转180°便是(Ⅱ)式。(Ⅰ)和(Ⅱ)式分子内部存在对称面,因此就没有旋光性。这种含有手性碳原子,但由于分子内存在对称因素而无旋光性的物质称为内消旋体,常用词头犻-或犿e狊狅-表示。所以(Ⅰ)或(Ⅱ)式称内消旋酒石酸。(Ⅲ)式叫作(2S,3S)-酒石酸,(Ⅳ)式叫作(2R,3R)-酒石酸。

内消旋体虽无旋光性,但同外消旋体有本质不同。内消旋体是纯化合物,不能拆分为两个具有旋光性的对映体;而外消旋体是混合物,可以拆分为两个具有旋光性的对映体。它们的物理常数见表4-1。

表4-1 酒石酸的物理常数

2.含两个不相同的手性碳原子化合物的旋光异构体

所谓含两个不相同的手性碳原子,是指两个手性碳原子所连的原子或基团是不完全相同的。如2-氯-3-溴丁二酸(HOOCCH(Br)CH(Cl)COOH)中,第2个和第3个碳原子是手性碳原子。第2个碳原子所连的四个基团是:—COOH、—H、—Br及—CH(Cl)COOH;第3个碳原子所连的四个基团是:—COOH、—H、—Cl及—CH(Br)COOH。它的费歇尔投影式有四种不同的构型:

(Ⅰ)和(Ⅱ)、(Ⅲ)和(Ⅳ)互为镜像关系,它们是两对对映体,可以组成两种外消旋体。(Ⅰ)和(Ⅲ)或(Ⅳ)都不是镜像关系,不是对映体,称为非对映体,也属于旋光异构体。

分子中手性碳原子数越多,旋光异构体的数目也就越多。如果含有n个不相同的手性碳原子,就有2n个旋光异构体。

思考题4-5 写出下列化合物的费歇尔投影式:

(1)CH3CHCl CHCl CH3(2R,3R)  (2)C6H5CH(CH3)CH(OH)CH3(2S,3R)

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