《醫(yī)用化學(xué)》 三、含一個手性碳原子的分子

含一個手性碳原子的化合物有一對對映異構(gòu)體。

（一）外消旋體

兩個對映體的等物質(zhì)的量混合物的比旋亮度為零。這種混合物叫做外消旋體。與各對映體相比較，外消旋體無旋旋光性外，其理化性質(zhì)也不同，它的生理或藥理作用與各對映體往往有明顯的差異。

除了用特殊方法外，用通?；瘜W(xué)合成的具手性碳原子的化合物，基本上是外消旋體。要想從外消旋體得到旋光純的異構(gòu)體，要采用特定的方法把左旋體與右旋體分開，這個過程叫做拆分。

（二）對映異構(gòu)體的構(gòu)型

1．

為了方便起見，對映異構(gòu)體的構(gòu)型通常采用費(fèi)歇爾投影式來表示，即把手性碳原子所連的四個原子或原子團(tuán)按規(guī)定的方法投影到紙上。這種方法包括：（1）手性碳原子寫在紙平面上，或用一個“+”字形的交叉點(diǎn)代表這個手性碳，四端分別連四個不同的原子或原子團(tuán)；（2）以垂直與手性碳相連的是伸向紙平面手后方的兩個原子或原子團(tuán)，以水平線與手性碳原相連的是伸向紙平面前方的兩上原子或原子團(tuán)；（3）通常把碳鏈放在垂直線上，并把命名時編號最小的碳原子放在上端。費(fèi)歇爾投影式是以兩維式來表示含手性碳原子的分子的三維結(jié)構(gòu)。

2．相對構(gòu)型與絕對構(gòu)型

物質(zhì)分子中各原子或原子團(tuán)在空間的實際排布叫做這種分子的絕對構(gòu)型?，F(xiàn)在已能用X射線衍射等方法測定了許多化合物分子的絕對構(gòu)型，但在1951年以前還沒有解決這個問題。1906年，羅沙諾夫建議把（+）-及（-）-甘油醛作為其他旋光性異構(gòu)體物質(zhì)的構(gòu)型的比較標(biāo)準(zhǔn)，并人為地規(guī)定，在費(fèi)歇爾投影式中，手性碳上的OH排在橫線右邊的為右旋甘油醛（Ⅰ），作為D型，手性碳上的OH排在橫線左邊的為左旋甘油醛（Ⅱ），作為L型。D-及L-分別表示它們的構(gòu)型。應(yīng)注意，D及L僅表示其構(gòu)型，與其旋光性（+）、（-）無關(guān)。當(dāng)一個旋光性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，只要手性碳上的任何一個鍵都未斷裂，則這個手性碳的構(gòu)型就沒有改變。這樣，許多其他物質(zhì)分子的構(gòu)型都可以通過直接或間接的化學(xué)轉(zhuǎn)變，與D型或L型甘油醛相聯(lián)系，其條件是相當(dāng)于甘油分子的手性碳上的每一個鍵，在轉(zhuǎn)變過程中都不發(fā)生斷裂。如果該物質(zhì)與D型甘油醛相聯(lián)系時，其分子的構(gòu)型即為D型，如與L型甘油醛相關(guān)聯(lián)時，它的分子構(gòu)型則屬于L型。用這種方法確定的構(gòu)型是相對于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)——甘油醛而來的，所以叫做相對構(gòu)型。

羅沙諾夫所作的上述規(guī)定為確定其他一些物質(zhì)分子的構(gòu)型帶來方便，但這畢竟是人為規(guī)定的。直到1951年才有人證明D-（+）-甘油醛的真正構(gòu)型與羅沙諾夫的規(guī)定是一致的。這樣一來，無論是甘油醛還是與它們相關(guān)聯(lián)的各旋光性物質(zhì)的相對構(gòu)型也都是絕對構(gòu)型了?，F(xiàn)在已有許多旋光性物質(zhì)用不同的方法確定了絕對構(gòu)型。關(guān)于D型和L型的概念目前在一些化合物如糖類及α氨基酸中仍然應(yīng)用。

現(xiàn)在認(rèn)為，構(gòu)型與旋光性之間沒有必然的聯(lián)系。物質(zhì)的旋光性仍須通過實驗測定。

（三）、對映異構(gòu)體的系統(tǒng)命名法

對映異構(gòu)體的系統(tǒng)命名法即IUPAC命名法。這是根據(jù)物質(zhì)分子的絕對構(gòu)型或其費(fèi)歇爾投影式來命名的，故無須與其他化合物聯(lián)系比較。

含一個手性碳的分子C*abcd命名時，首先把手性碳所連的四個原子或原子團(tuán)按照次序規(guī)定排列其優(yōu)先順序，如a＞b＞c＞d其次，將此排列次序中排在最后的原子或原子團(tuán)（即d）放在距觀察者最遠(yuǎn)的地方。這時，其他三個原子或原子團(tuán)就向著觀察者（圖17-8）。然后，再觀察從最優(yōu)先基a開始到b再到c的次序，如果是順時針方向排列的（圖17-8左），這個分子的構(gòu)型即用“R”標(biāo)示（R取自拉丁方Rectus，右）；如果a→b→c是逆時針方向排列的（圖17-8右），則此分子的構(gòu)型用“S”標(biāo)示（S取自拉丁方Sinister，左）。

圖17-8　R及S構(gòu)型

例１.

優(yōu)先順序

-CL>-OCH3>-CH3>-H

例2.

-NH2>C6H5>-C2H5>-CH8

用構(gòu)型的費(fèi)歇爾投影式，同樣可以確定一個分子是R還是S構(gòu)型。先要確定C*abcd中，a、b、c及d的優(yōu)先順序，如a＞b＞c＞d。在費(fèi)歇爾投影式中，如最小基d連在垂直方向，即C*-d鍵伸向紙平面的后方，則當(dāng)a→b→c為順時針方向時，此分子為R型；如a→b→c為逆時針方向時，則是S型。如最小基d連在水平方向，即C*-d鍵伸向紙平面的前方，則當(dāng)a→b→c為順時針方向時，此分子為S型；如a→b→c為逆時針方向時，為R型（圖17-9）。

圖17-9　用費(fèi)歇爾投影式確定R/S構(gòu)型

例1.

例2.

要把R/S構(gòu)型與D/L構(gòu)型分開，不能認(rèn)為D型的分子即R型的，或L型的分子即S型的。例如：