第一节化学法 Dete 一转化成已知构型的化合物 by Chemical 酸，被还原时得到熔点72℃的反2-丁烯-1-酸。 要使清时不手件的的季的反 。对几何异构体的构型也可按相同原理测定。 。最终确定未知化合物为反式构型。 则可通过下列代 型 。没有断裂手性碳上共价德，()-酒石酸与 ()一甘油感具有相对应的手性碳构型
7 第一节 化 学 法 Determination of Configurations by Chemical Methods 8 一、转化成已知构型的化合物 Determination of Configurations by Changing to Known-Compounds 9 （一）待测分子与已知分子手性中心上 4 个 相对应的原子为相同的分子间的化学关联 原理：通过不断裂连在手性中心上化学键的反 应，使待测分子转变成已知构型的分子。 ☞ 对几何异构体的构型也可按相同原理测定。 A B D E C A B D F C reactions unknown known 10 例：熔点114℃的 4,4,4-三氯代丁-2-烯-1-酸，其 构型未知。其水解后得到熔点286℃的反-丁烯二 酸；被还原时得到熔点72℃ 的反-2-丁烯-1-酸。 ☞ 最终确定未知化合物为反式构型。 C C H COOH Cl3C H C C H COOH HOOC H C C H COOH H3C H H2SO4 / H2O 1. Zn / AcOH 2. Na/Hg bp 286C o bp 72C o C C H COOH H HOOC C C H COOH H H3C bp 138C o bp 15.5C o ？ 11 例：若 (+)-甘油醛构型已知，则可通过下列化 学过程测知 (+)-酒石酸的构型。 ☞ 没有断裂手性碳上共价键，(+)-酒石酸与 (+)-甘油醛具有相对应的手性碳构型。 H OH COOH HO H COOH H OH COOH CH2 COOH H OH COOH CH2NH2 HNO2 H OH COOH CH2OH H OH CHO CH2OH HgO (+)-酒石酸 (+)-苹果酸 (-)-异丝氨酸 (-)-甘油酸 (+)-甘油醛 * * * * * * ？ 12 例：已知(+)-乳酸构型，用化学转化方法测定 (-)-1-苯基乙醇的构型。 H OH CH3 COOH * H OH CH3 COOEt * H OCH3 CH3 * OH H OCH3 CH3 * H OH CH3 * H OH CH3 * (+)-乳酸 (-)-1-苯基乙醇 (+) ？
例：⑤上四咪唑的构型就是由已知⑤出上董 可以围显看出化学转化法有一定的局 基乙二胺构型后，通过下列过程确定的。 接连在手性碳上相对应的原子应是相同的。 。或者要通过很多化学转化步廉，或者要通 过断裂手性碳上共价使达到化学关联，或者要 阁装2二款 找到复杂构型的关联化合物。 ★并不是所有的化合物都能找到具有关联 。产物分子构型与行测分子构型一致。 关系的化合物。 (仁)通过非对映体的化学关联 已知上癌桃酸构型确定2苯乳 两个转化后的最终产物之间彼此为己知对 映体构型，因而建立了关联关系。 一对对体 ”见下页例。 (三)通过断裂手性酸上的共价健的化学关联 L.利用Bacyer-Villiger 重排基团构习 后生成酯再水解，构型保持 只有动态立体化学清楚的化学反应，才能用 于此类方法进行构型的测定。 例：使+2苯基2甲基丁酸与2苯基2工 醇建立关联。 见下页例
13 例：(S)-(-)-四咪唑的构型就是由已知 (S)-(+)-苯 基乙二胺构型后，通过下列过程确定的。 H2N H2N H CS2 NaOH / H2O N N H HS H N H N S NaOH / H2O BrCH2CH2Br (S)-(+)-苯基乙二胺 (S)-(-)-四咪唑 * * * ？ ☞ 产物分子构型与行测分子构型一致。 14 可以明显看出化学转化法有一定的局限 性：必须要建立相互关联的两个化合物，其直 接连在手性碳上相对应的原子应是相同的。 ☞ 或者要通过很多化学转化步骤，或者要通 过断裂手性碳上共价键达到化学关联，或者要 找到复杂构型的关联化合物 。 ★ 并不是所有的化合物都能找到具有关联 关系的化合物。 15 （二）通过非对映体的化学关联 两个转化后的最终产物之间彼此为已知对 映体构型，因而建立了关联关系。 ☞ 见下页例。 16 例：利用已知 (-)-扁桃酸构型确定 (+)-2-苯基乳 酸的构型。 H OH COOH Ph * H OH CONH2 Ph * CH3MgI H OH COCH3 Ph * PhMgI H OH Ph HO CH3 Ph * * (-)-扁桃酸 (+) HO CH3 COOH Ph * HO CH3 CONH2 Ph * HO CH3 COPh Ph * PhMgI HO CH3 Ph H OH Ph * * (+)-2-苯基乳酸 (-) NaBH4 ？ 一对对映体 17 （三）通过断裂手性碳上的共价键的化学关联 通过使手性碳上化学键的断裂，可以引起构 型的保留或转变。 ☞ 只有动态立体化学清楚的化学反应，才能用 于此类方法进行构型的测定。 ☞ 见下页例。 18 1. 利用 Baeyer-Villiger 重排 —— 重排基团构型保持不变 例：使(+)-2-苯基-2-甲基丁酸与(-)-2-苯基-2-丁 醇建立关联。 * C COOH H5C2 CH3 Ph 1. SOCl2 2. (CH3)2Cd C C H5C2 CH3 Ph O CH3 Baeyer-Villiger rearrangement C OH H5C2 CH3 Ph (+)-2-phenyl-2-methylbutyric acid (-)-2-phenyl-2-butanol * * 用过氧酸氧化后生成酯再水解，构型保持 不变。分子内重排
2.利用Beckmann重排 3.利用Stevens盒排 一重排基团构型保持不变 一重排基团构型保持不变 例：2苯基丙酸与日山苯基乙胺建立关联。 反应历程： 国F R:在重排过程中构型保持。 例：山山莲基Z腔与山3基打酸速立关联。 4.利用Claisen重排 团同面迁移 f学尝 Claisen重排的动态立体化学历程清楚，为 基团的同面迁移。 例：若已知A的构型，则B的构型也可确定。 在天然产物如：笛体、糖、蒂、生物 苏式限反等相对的测定 等化合物的结构研究中，chro-hre0(赤式 (顺式-反式)等相对构型的 若分子中的一些手性因素已知其 型 中 地对构型 有的手 子 的维 即可被推知
19 2. 利用 Beckmann 重排 —— 重排基团构型保持不变 例： (+)-2-苯基-丙酸与 (-)-1-苯基乙胺建立关联。 * C COOH H3C H Ph (+)-2-phenylpropaneoic acid C COCH3 H3C H Ph C C H3C H Ph H3C N OH C NHCOCH3 H3C H Ph C NH2 H3C H Ph B. rearr. (-)-2-phenylethylamine * * * * 20 3. 利用 Stevens 重排 —— 重排基团构型保持不变 反应历程： R* ：在重排过程中构型保持。 * N CH3 CH3 R CH2 R` Br + - NaOR`` R N CH R` H3C CH3 + CH R` R (CH3) * 2N * 21 例： (-)-1-苯基乙胺与 (-)-3-苯基丁酸建立关联。 C CH3 H NH2 Ph (-)-2-phenylethylamine Br + 1. HCHO / HCOOH - 2. PhCOCH2Br C CH3 N(CH3) H 2 Ph CH2COPh NaOH C CH3 H CHCOPh Ph N(CH3)2 Zn/Hg AcOH C CH3 H CH2COPh Ph 1. H2NOH 2. SOCl2 C CH3 H CH2CONHPh Ph H2O/H+ C CH3 H CH2COOH Ph * * * * * * (-)-3-phenylbutanoic acid 22 4. 利用 Claisen 重排 —— 基团同面迁移 Claisen 重排的动态立体化学历程清楚，为 基团的同面迁移。 例：若已知 A 的构型，则 B 的构型也可确定。 O H CH CH2 Heat CH2 H O CH A B * * 23 二、赤/苏式、顺/反等相对构型的测定 Determining to erythro/threo or cis/trans Configurations 24 在天然产物如：甾体、糖、萜、生物碱 等化合物的结构研究中，erythro-threo（赤式- 苏式）、cis-trans（顺式-反式）等相对构型的 测定是非常重要的。 ☞ 若分子中的一些手性因素已知其相对构 型（erythro 或 threo ，cis 或 trans），则只要 测知其中一个手性碳原子的绝对构型，其它 所有的手性碳原子的绝对构型即可被推知
(一)应用不影响相对构型的反应 例：（士2,3丁二醇生成酸酯的速度比m 邻二醇化合物可用生成酸酯、碳酸酯等 体要快。 二元酸的环状酯，或与丙酮反应生成环状缩副 的方法，测定相对构型。 阴：顺12环已二醇易与丙酮形成环状缩酮。 体成环状耶后两个 。反12环已二不易形成环状缩酮。 利用环的形成也是测定一些儿何异构体构型 用HⅢO4氧化法也可确定邻二醇的相对构型 的常用方法。 例：顺式易反应成环， 此反应特点： 例：顺式易反应成环。 ①反应定量进行（试剂与反应物基本是1：1）。 ②在水溶液中进行或有水溶液（否则不反应）。 ③反应速度： 顺式>反式（顺式易形成环式中间体）。 (仁)利用历程已清楚的反应 例： 氧环形成的立体化学历程 双键的加成、消除反应及其它反应历程已 清楚的化学反应，可用来确定顺/反、 erythro/hreo等构型。 例：形成环氧化合物。 例：麻黄碱相对构型的测定， 一麻黄碱的相对构型就是通过环氧化合物的 形成而测定的 。氧环的形成立体化学历程见下页反应式 盆资阿化留风索大
25 （一）应用不影响相对构型的反应 邻二醇化合物可用生成硼酸酯、碳酸酯等 二元酸的环状酯，或与丙酮反应生成环状缩酮 的方法，测定相对构型。 例：顺-1,2-环已二醇易与丙酮形成环状缩酮。 OH OH O O C O H3C CH3 OH OH C O H3C CH3 ☞ 反-1,2-环已二醇不易形成环状缩酮。 26 H OH CH3 HO H CH3 HO H CH3 H OH CH3 (+-)体 H OH CH3 H OH CH3 优势构象 例：(±)-2,3-丁二醇生成硼酸酯的速度比 meso 体要快。 ☞ 两个羟基处于相邻侧有利于生成环状的硼酸 酯。(+/-)体生成环状的硼酸酯后两个甲基处于部 分重叠式，较稳定。而 meso 体成环状酯后两个 甲基呈全重叠式，稳定性较差。 H OH CH3 H OH CH3 HO H CH3 H OH CH3 meso体 优势构象 H3C OH H H OH CH3 反应要求构象 27 利用环的形成也是测定一些几何异构体构型 的常用方法。 例：顺式易反应成环。 C C R COOH R` R R` O COOH HO cis O C O 例：顺式易反应成环。 28 用 HIO4氧化法也可确定邻二醇的相对构型。 ① 反应定量进行（试剂与反应物基本是 1:1）。 ② 在水溶液中进行或有水溶液（否则不反应）。 ③ 反应速度： 顺式 > 反式 （顺式易形成环式中间体）。 OH OH HIO4 C O + O C 此反应特点： 29 （二）利用历程已清楚的反应 双键的加成、消除反应及其它反应历程已 清 楚 的 化 学 反 应 ， 可 用 来 确 定 顺 / 反 、 erythro/threo等构型。 例：形成环氧化合物。 ☞ 麻黄碱的相对构型就是通过环氧化合物的 形成而测定的。 ☞ 氧环的形成立体化学历程见下页反应式。 30 例：氧环形成的立体化学历程。 Cl OH H H H H OH- Cl O- H H H H O H H H H Cl _ - 例：麻黄碱相对构型的测定。 HO N(CH3)3I H Ph CH3 H O Ph H H CH3 H OH Ph H NHCH3 CH3 CH3I H OH Ph N(CH3)3 H I CH3 * * * * * * * * ☞ 经光谱测定生成的环氧化合物具有反式构 型，所以推测麻黄碱为 erythro-构型（赤式）
不对称合成中的Prog规则对于推定某些 羟养鞭和醇的构型是比较意的。 三、基于不对称合成的构型分配 n of C nfigurations by Asymmetry Re Vladimir Prelog 16 Winner of Nobel Prize for chemistry in 1975. "For his research into the stereochemistry of Prelog's规则：☐ Prelog's规则在测定构型时主要有两个应用： 当á围酸酯中的羰基与格氏试剂等发生加 上烷氧基构型已知时，可测定产物 成反应时，其加成产物的构型受酮酸酯基上的 烷氧基构型的影响。 烷氧基构型。 一 例：已知e上荷醇构型，可根据Prelog's规则可 知产物口2茎基乳酸的构型。 δ天为 ”加成基团R往往从最小基团R面进攻羡基 例：确定雄醇中17.0H的构型， by Dynamic Solutions 成 17醇上7手性酸
31 三、基于不对称合成的构型分配 Determination of Configurations by Asymmetry Reactions 32 不对称合成中的 Prelog’s 规则对于推定某些 羟基酸和醇的构型是比较满意的。 Vladimir Prelog （1906-1998，Sarajevo then Yugoslavia） Eidgenössische Technische Hochschule, Switzerland Winner of Nobel Prize for chemistry in 1975. “For his research into the stereochemistry of organic molecules and reactions”. 33 Prelog’s 规则： 当α-酮酸酯中的羰基与格氏试剂等发生加 成反应时，其加成产物的构型受酮酸酯基上的 烷氧基构型的影响。 ☞ 加成基团 R` 往往从最小基团 Rs面进攻羰基！ C O R C O O C RS RM RL C C O O C RS RM RL R` R OH * * * R`MgI 34 例：已知(-)-薄荷醇构型，可根据Prelog’s规则可 知产物 (-)-2-苯基乳酸的构型。 Prelog’s 规则在测定构型时主要有两个应用： 1. 当酯基上烷氧基构型已知时，可测定产物 羟基酸的构型。 2. 当产物羟基酸构型已知时，可测定酯基上 烷氧基构型。 C O Ph C O O CH3MgI * H C COOH OH Ph CH3 * + * H HO (-)-2-苯基乳酸 (-)-薄荷醇 35 例：确定雄甾醇中 17-OH 的构型。 ☞ 当雄甾17-醇的苯甲酰甲酸酯与格氏试剂反应后， 得到(+) -2-苯基乳酸。要生成(+)-2-苯基乳酸，RL→RM →RS必须是顺时针排列！所以雄甾17-醇上C-17手性碳上 的羟基一定是β-构型（S-构型）！ CH3MgI C COOH OH CH3 Ph * + (+)-2-苯基乳酸 C O Ph C O O C RS RM RL C RS RM RL HO OH H * RL RM RS 17 17 * 36 四、基于动力学拆分原理 Determination of Configurations by Dynamic Solutions
Horeau经验规则： 由于外消旋化合物中，两个对陕异映异构体 与同一手性试剂反应时，产生的非对陕中间体过 当一个光学活性仲醇具有下列构型(R) 渡态的活化能不同，因此有不同的反应速水。 时，其与外消旋的（士-2苯基丁酸酐反应时，未 反应的是③出2苯基工酸的旺。 据此可进行动力学拆分。 Q“ 。反应后可将未反应的酸酐水解后测旋光 例：（士2苯基丁酸酐与（小1苯基乙 OH 醇反应后，可得到小2苯基丁酸。 雪所以小1苯基乙醇具有⑨构型。 五、基于部分外消旋化合物的方法 by Racemic Compounds 。所以薄荷醇具有（构型。 化学行为类似面构 相反的一些化 在 物或体 若A与B形成化合物， A与B的对映体形成混 混台 合物或固体溶液，则A与B具有相反的构型 一外消旋化合数和外消旋混合物具有不同的 熔点曲线图。 利用此原理可以测定一些化合物的构型， 此方法称为部分外消旋化合物法或半外消旋化 合物法。 若A与B形成固体溶液或混合物，A与B的对 映体形成化合物，则A与B具有相同的构型
37 由于外消旋化合物中，两个对映异映异构体 与同一手性试剂反应时，产生的非对映中间体过 渡态的活化能不同，因此有不同的反应速率。 据此可进行动力学拆分。 基于动力学拆分原理，Horeau发现了一个测 定仲醇构型十分有用的方法，即所谓的 “Horeau 经验规则”。 38 Horeau 经验规则： 当一个光学活性仲醇具有下列构型（R-） 时，其与外消旋的 (±)-2-苯基丁酸酐反应时，未 反应的是 (S)-(+)-2-苯基丁酸的酐。 OH RL RM 观察方向 顺时针 ☞ 反应后可将未反应的酸酐水解后测旋光。 C * OH H RM RL 39 例：(±)-2-苯基丁酸酐与 (-)-1-苯基乙 醇反应后，可得到 (-)-2-苯基丁酸。 ☞ 所以(-)-1-苯基乙醇具有 (S)-构型。 C * OH H Ph CH3 例：(±)-2-苯基丁酸酐与 (-)-薄荷醇 反应后，可得到 (+)-2-苯基丁酸。 ☞ 所以 (-)-薄荷醇具有 (R)-构型。 OH 40 五、基于部分外消旋化合物的方法 Determination of Configurations by Racemic Compounds 41 化学行为类似而构型相反的一些化合物， 在固态时可以形成分子化合物（外消旋化合 物）；而构型类似的只能形成混合物或固体溶 液（外消旋混合物）。 ☞ 外消旋化合物和外消旋混合物具有不同的 熔点曲线图。 利用此原理可以测定一些化合物的构型， 此方法称为部分外消旋化合物法或 半外消旋化 合物法。 42 解 释： T C o 混合物A的熔点相图 分子化合物B的熔点相图 1：(+)-I与(+)-II 形成的混合物 2：(+)-I与(-)-II 形成的化合物 I、II为手 性化合物 示 意 图 若A与B形成化合物，A与B 的对映体形成混 合物或固体溶液，则A与B具有相反的构型。 若A与B形成固体溶液或混合物，A与B的对 映体形成化合物，则A与B具有相同的构型
在增类的几何异构体中，反式异构体的空间形 [本章目录 状与相应的饱和物类似，所以反式异构体可与相应 的饱和化合物形成固体溶液，顺式的则不能。 一节化学法 例：富马酸可与琥珀酸形成固体溶液，而马来 第二节 测定旋光度法 酸则不行。 第三节紫外光请法 第四节红外光请法 第五节 NMR被谱法 所以可知高马酸为反式构型，而马来酸为顺 第六节 旋光光谱和圆二色散光谱 第七节射线新射法（略） 第二节测定旋光度法 比较摩尔旋光的方法 Determination of Config (一)lyrac同系物摩尔旋光趋于恒定的规则 手性分子的构型与旋光性的关系，至 具有同样构型的同系物，随着碳原子数目的 今尚不完全清楚。 增加，其摩尔旋光逐渐趋于一恒定值。 随着研究资料积累，已发现一些经验 。此规则仅适用于只含一个手性碳的同系物。 规则。此类经验规则，都是以摩尔旋光进 行对比的方法。 ◆以下介绍筒要介绍几种规则
43 在烯类的几何异构体中，反式异构体的空间形 状与相应的饱和物类似，所以反式异构体可与相应 的饱和化合物形成固体溶液，顺式的则不能。 例：富马酸可与琥珀酸形成固体溶液，而马来 酸则不行。 C C COOH H H HOOC 富马酸 fummaric acid CH2 CH2 COOH HOOC 琥珀酸 succinic acid C C H COOH H HOOC 马来酸 maleic acid ☞ 所以可知富马酸为反式构型，而马来酸为顺 式构型。 44 第一节 化 学 法 第二节 测定旋光度法 第三节 紫外光谱法 第四节 红外光谱法 第五节 NMR 波谱法 第六节 旋光光谱和圆二色散光谱 第七节 x-射线衍射法（略） 本 章 目 录 45 第二节 测定旋光度法 Determination of Configurations by Optical Rotation 46 一、比较摩尔旋光的方法 Comparing to specific rotation 47 手性分子的构型与旋光性的关系，至 今尚不完全清楚。 随着研究资料积累，已发现一些经验 规则。此类经验规则，都是以摩尔旋光进 行对比的方法。 ☞ 以下介绍简要介绍几种规则。 48 （一）Чугаев 同系物摩尔旋光趋于恒定的规则 具有同样构型的同系物，随着碳原子数目的 增加，其摩尔旋光逐渐趋于一恒定值。 ☞ 此规则仅适用于只含一个手性碳的同系物。 例： COOH H C OH (CH2)n CH3 n = 0 1 2 3 4 10 [M]D -3o -7o -7o -7o -8o -8o CH3 H C OH (CH2)n CH3 n = 0 1 2 3 4 10 [M]D 0 +10o +12o +12o +12o +14o
★现已知下列构型的化合物均为右旋： (二)Freudenberg's位移规则 气嘴唯 。若两个相同的衍生物在相同方向发生旋光改 变，则此两个手性化合物可能具有相同的构型。 注意： 基玻珀酸为右旋性质时， 推知其为(R-构型 应用此规则时常常需要考察较多数量的衍 生物，否则有可能出现错误。 (球珀酸即丁二酸) 例：山扇桃酸和差 (三)Hudson糖驶内酯规则 基乳酸的 些衍生物的 摩尔旋光数据。 侧（指用】 伍生物 比精较为右 反之，若在左侧，则酯将比糖酸较为左旋。 。此规则为Freudenberg's位移规则在糖类 眠酸，丙副新生物 化合物中的延伸。 +395 见下页例. Kne将H▣ds0m的酸内酯经骑扩大成用 于其它内酯化合物 Hudson-Kvme规则： 在内酯环如下式表示法中，若环上最后一个 PA 热内 手性碳上的氢原子位于内酯环平面下方（取代基 在上方)，则此内酯比母体羟基酸较为右旋：反 心 之，氢在环上边则牧为左旋。 D率装内半精6内 y-内酯 6-内酯
49 ★现已知下列构型的化合物均为右旋： (CH2)m C (CH2 H )nCH3 CH3 (CH2)k CH3 （k>m>n） (CH2)m H C OH CH3 (CH2)k CH3 （k>m） (CH2)m CH3 C H CH3 CH2 CH3 COOH CH3 C H (CH2)k CH3 例：已知 (+)-n-烷基琥珀酸的构型均为(R)-构 型，当测定出 n-庚基琥珀酸为右旋性质时，可 推知其为 (R)-构型。 （*琥珀酸即丁二酸） 50 （二）Freudenberg`s 位移规则 两个类似结构的手性化合物，各被制成相同 的衍生物。 ☞ 若两个相同的衍生物在相同方向发生旋光改 变，则此两个手性化合物可能具有相同的构型。 应用此规则时常常需要考察较多数量的衍 生物，否则有可能出现错误。 注 意： 51 例：(-)-扁桃酸和 (-)-苯 基乳酸的一些衍生物的 摩尔旋光数据。 H OH COOH Ph * (R)-(-)-扁桃酸 Ph OH COOH CH3 * (R)-(-)-苯基乳酸 +395 ++ o +290 甲醚，二甲基酰胺 o +110 +和++ o -197 甲醚，甲酯 o +103 +和++ o -181 酰胺，丙酮衍生物 o +9 ++ o -137 酰胺 o -59 + o -210 乙酯 o -86o -240o (-)-扁桃酸 (-)-苯基乳酸 位移 方向 衍生物的旋光度 衍 生 物 52 （三）Hudson 糖酸内酯规则 构成糖酸γ-内酯或δ-内酯的羟基，若在右 侧（指用 Fischer 投影式表示构型时），则酯将 比糖酸较为右旋； 反之，若在左侧，则酯将比糖酸较为左旋。 ☞ 此规则为 Freudenberg`s 位移规则在糖类 化合物中的延伸。 ☞ 见下页例。 53 H OH COOH HO H H OH H OH CH2OH D-葡萄糖酸 [M]D= -13o O OH OH HO H CH2OH O O CH2OH OH OH OH O 例： D-葡萄糖酸-δ-内酯 [M]D= +121o D-葡萄糖酸-γ-内酯 [M]D= +121o H OH COOH HO H HO H H OH CH2OH D-半乳糖酸 [M]D= -24o O OH OH O H OH CH2OH O CH2OH OH OH OH O D-半乳糖酸-γ-内酯 [M]D= -137o D-半乳糖酸-δ-内酯 [M]D= +310o 54 Klyne 将 Hudson 的糖酸内酯经验扩大应用 于其它内酯化合物。 Hudson-Klyne 规则： 在内酯环如下式表示法中，若环上最后一个 手性碳上的氢原子位于内酯环平面下方（取代基 在上方），则此内酯比母体羟基酸较为右旋；反 之，氢在环上边则较为左旋。 O O R H * O R O H * γ-内酯 δ-内酯
例：萝芙木碱结构中有关骏基和羟基的构型就 (四)Van'tHof旋光叠加规则 是应用Hudson-Kyne规则确定的。 一个手性化合物的比旋光度由该分子所含 各手性碳原子所分担，即一个手性化合物的比 旋光度是其所含各手性碳原子的比旋光度的代 数和。 但一个手姓瑞所担伤的比旋光受其邻折 手性碳构型的影响较大，所以上规则只有在“邻 芙木内 近作用”比较固定或者分子内各手性碳原子的距 柔酸具有构从面确定了 离较远、影响甚微时，对测定构型才有价值。 1.Hds0n-O-糖苷端基异构体的等旋规则 第二：同一种糖的不同苷元的0-塘苷，不 第一：不同糖的具有相同苷元的O糖苷， 不管苷元在糖上C1的位向如何，只要其与邻近 :D-葡萄吡喃苷的b值平均为 (a)绝 D-甘吡喃糖苷的b值平均为 。一般来说，D葡萄吡哺型糖的a值平均为 +10士 88,D-甘属此喃型糖的a值平均为43。 。具体例子及数据略。 。a糖苷的C1旋光分担a值一般为(+)， B 。可根据本规则及所已知数据来推断某糖的 糖苷的C1旋光分担a值一般为日。 C1甚至C2的构型。 2.“意尔旋光差异”法 旋光叠加规则在甾体化合物中应用较满意的 异孕甾3a6 的摩尔旋光 是摩尔旋光差异法”。 为+351，因此C60H对摩尔旋光的贡献为 设X是淄体分子中特定手性中心对摩尔旋光 (+351).(4309m)=42 的贡献，Y是分子其余部分对摩尔旋光的贡献， 另外，从大量的已知构型 它们的值可以从已知构型的其它留体中获知。 的异系笛体化合物中得到6a 所以，将观寨到的未知构型留体的摩尔旋光 0H对旋光的贡献是+53,6B. 与+K、X比较，就可以得知未知X的构型。 OH对旋光的贡献是-S0”。 。现已积黑相当多的有关笛体化合物的旋光数 。确定异孕甾-3a-6.二醇-20服的结构为： 异孕缁3a.6a-二醇20盟
55 例：萝芙木碱结构中有关羧基和羟基的构型就 是应用 Hudson-Klyne 规则确定的。 ☞ 萝芙木酸的 [M]D= -692o（吡啶），相应萝 芙木内酯 [M]D = +300o（吡啶）。内酯比母体羟 基酸较为右旋，具有上式构型，从而确定了萝芙 木碱结构中羧基和羟基的构型。 CH3O N N H H H OCH3 OR` ROOC H H 萝芙木碱 R = CH3 R` = C O OCH3 OCH3 萝芙木酸 OCH3 R = H R` = H CH3O N N H H H OCH3 H H O O 萝芙木内酯 56 （四）Van’t Hoff 旋光叠加规则 一个手性化合物的比旋光度由该分子所含 各手性碳原子所分担，即一个手性化合物的比 旋光度是其所含各手性碳原子的比旋光度的代 数和。 ☞ 但一个手性碳所担负的比旋光度受其邻近 手性碳构型的影响较大，所以上规则只有在“邻 近作用”比较固定或者分子内各手性碳原子的距 离较远、影响甚微时，对测定构型才有价值。 57 1. Hudson-O-糖苷端基异构体的等旋规则 第一：不同糖的具有相同苷元的 O-糖苷， 不管苷元在糖上 C1 的位向如何，只要其与邻近 的 C2-OH 位向相同（如同为α型或β型），那 么这些糖苷的 C1 手性中心所分担的比旋光度 （a）绝对值接近于一个常数。 ☞ 一般来说，D-葡萄吡喃型糖的 a 值平均为 88o， D-甘露吡喃型糖的 a 值平均为 43o。 ☞ α-糖苷的 C1 旋光分担 a 值一般为 (+)，β- 糖苷的 C1 旋光分担 a 值一般为 (-) 。 58 第二：同一种糖的不同苷元的 O-糖苷，不 管苷元的组成和位向如何，对分子其余部分的 旋光性（b）影响不大，但不同糖的b值有明显 差别。 如 ： D- 葡 萄 吡 喃 糖 苷 的 b 值 平 均 为 +120o±8o ， D- 甘 露 吡 喃 糖 苷 的 b 值 平 均 为 +10o±1o。 ☞ 具体例子及数据略。 ☞ 可根据本规则及所已知数据来推断某糖的 C1 甚至 C2 的构型。 59 2. “摩尔旋光差异”法 旋光叠加规则在甾体化合物中应用较满意的 是“摩尔旋光差异法”。 设X是甾体分子中特定手性中心对摩尔旋光 的贡献，Y是分子其余部分对摩尔旋光的贡献， 它们的值可以从已知构型的其它甾体中获知。 所以，将观察到的未知构型甾体的摩尔旋光 与Y+X、Y-X比较，就可以得知未知 X 的构型。 ☞ 现已积累相当多的有关甾体化合物的旋光数 据，可用来推测甾体化合物的构型。 ☞ 详见有关文献。 60 例：已知异孕甾-3α-醇-20-酮的摩尔旋光为 +309o ，异孕甾-3α-6?-二醇-20-酮的摩尔旋光 为 +351o，因此 C6-OH 对摩尔旋光的贡献为： （+351o）-（+309o） = 42o 另外，从大量的已知构型 的异系甾体化合物中得到6α- OH对旋光的贡献是+55o，6β- OH对旋光的贡献是 -50o。 ☞ 确定异孕甾-3α-6?-二醇-20-酮的结构为： 异孕甾-3α,6α-二醇-20-酮。 HO OH O 3 6
(五)Clough-Lutz-Jirgensons规则 例：氨基酸在不同pH条件下的摩尔旋光图。 当 ·当向正方向（向右）改变时，此氨基酸是】 (即S)构型： -当向负方向（向左）改变时，此氨基酸是D (即R)构型。 。此规则是关于确定a-氨基酸构型的规则。 对于氢基酸构型的测定是一个非常方便方法。 例：D葡萄精胺中C2NH,的构型就是采用此规 则测定的。 重 生、子不高导不 Confo nmetry rule 性集件下 ，即D一葡胺 中的C2. 型为R枸型，世 说明D葡萄塘盛中的C2NH,的构 ”的研究工作及共总 (一）原子不对称规则（Atomic asymme rule) 的旋 性碳上基团白 从某种意义上讲这可以被认为是对分子构 起的， 此现象称为原子不 型与旋光性之间关系的初步斓明。 阴： 。Brewster's原子不对意想则和构象不对称规 右旋 (Atomic asymmetry Rule Conformational symmetry Rule)对一些较简单化合物的构型 确定是很有带助的。 a>b>c>d,则构型与旋光有上关系
61 （五）Clough-Lutz-Jirgensons 规则 氨基酸的摩尔旋光都是在中性中测定的，当 加入酸或碱时可引起氨基酸摩尔旋光的改变 ： ►当向正方向（向右）改变时，此氨基酸是 L （即 S）构型； ►当向负方向（向左）改变时，此氨基酸是 D （即 R）构型。 ☞ 此规则是关于确定α-氨基酸构型的规则。 对于氨基酸构型的测定是一个非常方便方法。 62 6 4 2 0 2 4 6 0 +20 +40 +60 -20 -40 -60 氨基酸在不同 pH条件下的摩尔旋光图 HCl / mol NaOH / mol [M]D A B C D 例：氨基酸在不同 pH 条件下的摩尔旋光图。 H2N H COOH H H H H COOH A: L-谷氨酸 * H2N H COOH H H H CH3 CH3 B: L-亮氨酸 * H2N H COOH H H C: L-组氨酸 * N NH H NH2 COOH HO H H OH H OH CH2OH D: D-葡萄糖胺酸 * 63 H NH2 CHO HO H H OH H OH CH2OH D-葡萄糖胺 H NH2 COOH HO H H OH H OH CH2OH D-葡萄糖胺酸 * * 例：D-葡萄糖胺中 C2-NH2 的构型就是采用此规 则测定的。 ☞ 将 D-葡萄糖胺转化成 D-葡萄糖胺酸，在中性和酸 性条件下测定其摩尔旋光，发现 D-葡萄糖胺酸在酸性 条件下的摩尔旋光向负方向改变，说明其为 D-氨基 酸，即 D-葡萄糖胺酸中的 C2-NH2 的构型为 R 构型，也 说明 D-葡萄糖胺中的 C2-NH2 的构型为 R。 64 二、原子不对称和构象不对称规则 Atomic Asymmetry Rule & Conformational Asymmetry Rule 65 Brewster 的研究工作及其总结的规则，就 是试图从分子的构型推测旋光方向，或者从旋 光方向推测分子的构型。 从某种意义上讲这可以被认为是对分子构 型与旋光性之间关系的初步阐明。 ☞ Brewster`s 原子不对称规则和构象不对称规 则（Atomic asymmetry Rule & Conformational asymmetry Rule）对一些较简单化合物的构型 确定是很有帮助的。 66 （一）原子不对称规则（Atomic asymmetry rule） 分子的旋光性与极化度不对称密切相关， 而极化度不对称主要是由连在手性碳上基团的 不同极化而引起的，此现象称为原子不对称。 ☞ 在含手性碳原子不对称的化合物中，若分 子中基团 C-a-b-c-d 的基团极化度顺序为： a>b>c>d，则构型与旋光有上关系。 例： a C c b d 右 旋 c C a b d 左 旋