索福喜 徐建强

(南京信息工程大学环境科学与工程学院化学系 江苏南京 210044)

在有机化学教学中，手性化合物的构型标记是重要内容之一。教科书中介绍的R/S构型标记方法通常是：依照次序规则将手性碳原子上的4个原子或基团按优先性排序，排序结果一般从高到低用a、b、c、d表示[1-8]；然后将优先性最低的原子或基团远离观察者，再对剩余原子或基团按优先性由高到低的顺序进行旋转，顺时针方向为R型，反之则为S型。然而在教学实践中，依照上述方法进行构型标记时，由于实际构型式中优先性最低的基团往往并非处于远离观察者的位置(图1)，直接进行构型标记很不方便。尤其是对锯架式或纽曼投影式，常常需要将之变换为费歇尔投影式再进行标记，颇为麻烦。

图1 优先性最低的基团非远离观察者的3个化合物构型式

针对上述问题，笔者总结出一种改进的R/S构型标记法。该法可直接对锯架式和纽曼投影式等进行构型标记，用于费歇尔投影式时也较为便利。该方法的具体步骤是：

① 按次序规则将手性碳原子上的4个原子或基团进行优先性排序，从高到低依次记为4、3、2、1。

② 任意选取3个就近而便于观察旋向的基团，按优先性从高到低的顺序进行旋转，当未被选取的基团优先性顺序为奇数时，顺时针方向为R构型，反时针方向为S构型；如果未被选取的基团优先性顺序为偶数则结果相反。

需要指出的是，对于纽曼投影式中位置在后的那个手性碳原子，选取后面的3个基团观察旋向显然最为方便，但因此时未被选取的基团不是远离而是靠近观察者，故需将按步骤①和②所得的标记结果取反，即按步骤①和②标记的结果为R构型时应记为S构型，而按步骤①和②标记的结果为S构型时应记为R构型。

下面通过几个例子加以具体说明。

例1L-2-氨基丙酸的费歇尔投影式。

选NH2(4)、CH3(2)和H(1)作为观察基团，按(4)—(2)—(1)顺序旋转，方向为反时针；未被选取的远离基团COOH(3)优先性顺序为奇数，该化合物的手性碳原子为S构型。

例2一种2-羟基丁烷的透视式。

可选C2H5(3)、CH3(2)和H(1)作为观察基团，按(3)—(2)—(1)顺序旋转，方向为顺时针，但远离基团OH(4)的优先顺序为偶数；所以该化合物的手性碳原子为S构型。

例3一种2，3-二羟基丁二酸的费歇尔投影式。

对2号碳原子，选COOH(3)除外的3个基团OH(4)、CH(OH)CH2OH(2)和H(1)进行观察，旋转方向为反时针，其为S构型；对3号碳原子，选OH(4)、CH2OH(2)和H(1)进行观察，旋转方向为顺时针，故为R构型。

例4一种2-羟基-3-氯丁二酸的纽曼投影式。

对前面的手性碳原子，选OH(4)、COOH(2)和H(1)进行观察，旋转方向为顺时针，其构型为R；对后面的手性碳原子，选Cl(4)、COOH(3)和H(1)进行观察，旋转方向为顺时针，同时考虑到未被选取的基团既优先顺序为偶数又非远离而是靠近观察者两个因素，可知其构型为R。

例5一种2-羟基-3-氯丁酸的锯架式。

对2号碳原子，选OH(4)、COOH(2)和H(1)进行观察，旋转方向为反时针，其构型为S；对3号碳原子，选CH(OH)COOH(3)、CH3(2)和H(1)进行观察，旋转方向为顺时针，其构型为S。

例6一种3-甲基-2-戊醇的透视式。

对2号碳原子，选OH(4)、CH(CH3)C2H5(3)和H(1)进行观察，旋转方向为顺时针，故为S构型；对3号碳原子，选CH(OH)CH3(4)、CH3(2)和H(1)进行观察，旋转方向为顺时针，故为R构型。

例7一种顺式2-氯环戊甲酸分子。

对1号碳原子，选CHCl(4)、COOH(3)和 H(1)进行观察，旋转方向为顺时针，故为S构型；对2号碳原子，选Cl(4)、CHCOOH(3)和H(1)进行观察，旋转方向为顺时针，故为S构型。

例8D-葡萄糖的飞楔式如下，试标记其各手性碳原子的构型。

对2号碳原子，选OH(4)除外的其他3个基团CHO(3)、C4H9O4(2)和H(1)进行观察，旋转方向为反时针，故为R构型；对3号和4号碳原子，同样选OH(4)除外的其他3个基团进行观察，旋转方向分别为顺时针和反时针，它们的构型分别为S和R构型；对5号碳原子，选H(1)外的其他3个基团进行观察，易知其为R构型。即D-葡萄糖手性碳原子的构型为(2R,3S,4R,5R)。

参 考 文 献

[1] 徐寿昌.有机化学.第2版.北京:高等教育出版社,1993

[2] 倪沛州.有机化学.第6版.北京:人民卫生出版社,2007

[3] 傅建熙.有机化学.第2版.北京:高等教育出版社,2005

[4] 付建龙,李红.有机化学.北京:化学工业出版社,2009

[5] 章烨.有机化学.北京:科学出版社,2006

[6] 陈洪超.有机化学.第3版.北京:高等教育出版社,2009

[7] 郭书好,李毅群.有机化学.北京:清华大学出版社,2007

[8] 高吉刚,付蕾.有机化学.北京:科学出版社,2009