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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