rs构型的判断

rs构型的判断


2024年5月11日发(作者:酷派应用商店2021下载)

rs构型的判断

RS构型判断是有机化学的一个基础知识点,是用来表述手性

中心碳原子立体构型的一种方法,含有手性中心的化合物在命

名时需要标出手性中心的绝对构型,但是很多同学对于RS构

型的判断却十分头疼,快来看看你失误在哪里了吧。

1. RS构型的判断基本法则

(1)按次序规则给手性碳相连的各基团排列大小

从第一条来看,次序规则是RS构型判断的基

础,如果次序规则都不会判断,那你怎么来判断各基团的大小

呢?

(2)将最小的一组放在离眼睛最远的地方。

从第二条来看,将最小的基团放在离眼睛最远

的地方,看起来很简单,但是如果你立体化学没有学好,没有

立体感,看不懂一个化合物的立体结构式,无法判断各个基团

在空间中的相对位置,你又如何能把最小的基团放在离眼睛最

远的地方呢?

(3)其它三个基团按由大到小的方向旋转,旋转方向是顺时

针的,手性碳为R构型,旋转方向是逆时针的,手性碳为S构

型。

第三条与第二条同理,不能看出各个官能团的相

对位置,那肯定无法判断顺时针还是逆时针。

下面就让我们来着重地学习一下次序规则和立

体化学!

2.次序规则

(1)单原子取代基按原子序数大小排列,原子序数大的顺序

在前,原子序数小的顺序在后。同位素中质量高的顺序在前。

例如:I>Br>Cl>F>H。

(2)比较多原子基团时,从第一个原子开始比较,原子序数最

大的先来。如果第一个原子是相同的,就比较与第一个原子相

连的其他原子,从最大的原子到相同的原子,再比较中间的原

子和最小的原子,直到找出谁是第一个。

例如下面这个化合物:

手性中心与-H、-NH2、-CH2Cl和-CHF2四个基团相连,相连的

第一个原子分别是H、N、C、C,其中N原子序数最大,排第

1,H原子序数最小,排第4,剩下两个都是碳,没法比较大

小,所以要接着往下比,-CH2Cl的碳往下连接的三个原子从

大往小排分别为Cl、H、H,-CHF2的碳往下连接的三个原子从

大往小排分别为F、F、H,我们要先从最大的原子比起,那么

也就是用-CH2Cl的Cl与-CHF2的F相比,Cl比F原子序数

大,-CH2Cl比-CHF2次序高。所以-CH2Cl和-CHF2次序分别为

2和3。

再例如下面这个化合物:

星标的碳所连的1,2,3三个基团,它们的第一

个原子都是碳,所以要接着往下比,我们可以画成树状图:

我们在比较1,2,3时发现,它们都是连一个碳两个氢,接下

来再比较最大的碳,碳往下连的过程中,5连的是一个溴,一

个氯,一个碳,7连的是一个碳两个氢,8连的是三个氢,那

么大小顺序必然是5>7>8,因此三个基团的次序大小为

1>2>3。

(3)如果参与比较序列的原子键少于四个,可以补充适量的原

子序数为零的假想原子。

(4)含有双键或三键的基团可以认为有两个或三个相同的原

子。该原子第一次出现时,会被当作正常,重复出现时,不会

再连接其他原子。

我们可以看到,乙炔基第一个碳接下来相当于连了三个碳,

乙烯基第一个碳接下来相当于连了两个碳,异丙基第一个碳原

子接下来也连了两个碳,所以乙炔基肯定最大。接下来比较乙

烯基和异丙基,乙烯基中的CH2相当于接下来又连了一个碳,

而异丙基中的CH3只连了三个氢,因此乙烯基更大。

再比如拿乙炔基和叔丁基比:虽然第一个碳同样

都是连三个碳,但是接下来乙炔基中的CH相当于又接着连了

两个碳和一个氢,而叔丁基中的CH3只是连了三个氢,因此乙

炔基大于叔丁基。

我们再来比较一下下面两个基团,

同样是画出它们的树状图:

我们可以看到,A和B第一个碳都是连接三个碳,A中的连

的三个碳中最上边的碳相当于又连了两个碳和一个氢,但是前

面规则中说过,该原子首次出现时按正常情况处理,重复出现

时不再连其它原子,也就是说,括号中的那些碳,相当于没有

再连别的原子,而是连个三个原子数为零的假想原子。而B基

团中的第一个碳也是连了三个碳,这三个碳中最上边的也是连

了两个碳和一个氢,但是这两个碳又分别连了三个氢,所以比

A中括号里的碳大。所以B基团比A基团次序大。

(5)构造相同构型不同的手性基团,R优于S。构造相同的烯

烃Z优于E。

(6)对于环上具有手性的碳原子,连接有四个基团,即连接到

环上的两个基团和从手性碳延伸到环两侧的两个基团。当它延

伸到环的末端时,连接上原来的手性碳,相当于一个没有取代

基的假想碳原子。

例如下面这个化合物:

它标星号的手性碳相当于连有四个基团,与环相连的基团A和

B分别为 -CH2OCH2CH3和

-CH2CH2OCH2CH3。环上的两个基团一个从C1开始往下延申,

标记为C基团,从C1连到O再连到C2再连到C3,当连到C3

时,C3再往下连就连回了原来的手性碳,此时不能再往下连

了,相当于C3接下来连了一个假想的不连取代基的(C)。因

此C基团相当于是:

-CH2OCH2CH2-(C)。同理,从C3开始往下延申,标记为D基

团,从C3连到C2连到O连到C1,C1同样又连回了原来的手

性碳,相当于C2接下来连了一个假想的不连取代基的(C)。

因此D基团相当于是:-CH2CH2OCH2-(C)。所以按照次序规

则,环上手性碳连的四个基团大小次序为:C>A>B>D。

3.立体化学

想要判断好绝对构型,学好立体化学是必须的,

所以很多同学看完第4讲依然有很多判断绝对构型的题不会

做,那是因为你还没学好后面的立体化学,可以先看完7-10

讲的立体化学再回来做这里的难题。

比如有些题是让你判断纽曼投影式,费歇尔投影

式,伞形式中的手性碳的绝对构型,那么如果你开始立体感不

是那么强,不能直接看出来各官能团在空间的相对位置,那么

你就要学会将各立体结构式转化成锯架式,因为锯架式的立体

感最强,最容易看出各官能团之间的相对位置。

比如判断下面费歇尔投影手征中心的绝对构型,可以先把它

变成一个锯框,再把中间的键轴变成第二个锯框,这样就可以

顺着箭头方向从上往下看了。

也可以用我视频里讲的判断RS构型的一个技

巧,将小基团位于眼前,其它三个基团按由大到小的方向旋

转,旋转方向是顺时针的,手性碳反过来为S构型,旋转方向

是逆时针的,手性碳反过来为R构型。这样可以直接用第一个

锯架式来按照箭头方向从右往左看。

比如判断环烷烃手性碳的绝对构型,如果不能直接看到各官

能团在平面上的相对位置,就要换算成椅子构象。

比如判断以下化合物手性中心的绝对构型,可以转化为右边

的构象,然后按照箭头的方向把最小的基团放在离眼睛最远的

地方。


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