医用化学/含两个手性碳原子的分子
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医用化学 |
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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.(100g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。
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