手性化合物的命名

第２２卷第４期　大学化学　２００７年８月　手性化合物的命名　王永梅张文昊翟玉平　（南开大学材料化学系天津３０００７１）　

摘要在总结各种手性化合物命名的基础上，加入了硅，氮，磷，硫，砷手性化合物的命名，着　重阐述了新型手性分子的命名法则，并配以实例说明。　

随着不对称合成的快速发展，手性化合物的结构和类型日渐丰富。手性碳化合物绝对构　型的命名已为人们熟知，而新的手性化合物，如平面手性、螺手性的命名成为需要解决的问题。　本文在总结前人工作的基础上，较全面地归纳了各种手性化合物的命名。　

１手性化合物的分类　分子存在手性的条件是分子实物和镜像不能重合。　分子结构是整个命名系统的基础，是命名法的根据。按分子结构可以把手性分子分为６类。　１．１　中心手性　图１显示了几种不同的手性中心，以手性中心为特征的分子称为中心手性化合物。特点　是中心原子连有４个不同的基团（或孤对电子）。中心原子可以是主族的Ｃ，Ｓｉ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｓ，Ｇｅ　等，也可是副族的Ｍｎ，Ｃｕ，Ｂｉ，Ｚｎ等。　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　＼　’　＼　＼　ｉ　ｉ　。　

图１不同的手性中心　１．２轴手性　轴手性在结构上可看作中心手性的衍生。分子中的４个　基团分为两对排列在手性轴的两端。当每对中的两个基团都　不相同时，分子有手性。这类化合物包括：丙二烯型，环己烷　型，螺环型和联芳型（图２）。　１．３平面手性　分子中某一平面两侧的结构不对称，这类化合物称为平　面手性化合物。图３分子中苯环所在平面为手性平面。　

５２　

：　图２轴手性化合物（丙二烯）　ｃＨ２　Ｏ　Ｂｒ　图３平面手性化合物　

维普资讯 http://www.cqvip.com １．４螺手性　螺手性化合物是化合物中比较特殊的情况，分子成右手螺旋或左手螺旋。分子不在一个　平面上，产生手性（图４）。　１．５八面体结构　八面体结构多出现在配位化合物中，配体结构差异与空间排列顺序可以产生手性（图５）。　１．６其他手性结构　其他结构的化合物也可能有手性，比如手性二茂铁（图６）。　

图４螺手性化合物　２手性化合物的命名　｛　Ｈ２ｃ／ＮＨ２＂、Ｆ　＼　，一：　Ⅷ：　Ｈ２Ｎ＼ｃ／ｃＨ　Ｈ　图５八面体结构金属配合物　Ｆｅ　图６手性二茂铁化合物　

２．１中心手性　当Ｃｘｙｚｗ系统（图７）中的Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗ是互不相同的基团时，为中心手性系统。　假定根据ＣＩＰ顺序规则，取代基ｘ，ｙ，ｚ，Ｗ的顺序为　ｘ＞Ｙ＞ｚ＞Ｗ。现在从Ｗ基团的对面看手性中心，ｘ—ｙ—ｚ是顺时针　／　方向，定义手性中心为Ｒ构型，否则定义手性中心为Ｓ构型。图７　的Ｃｘｙｚｗ系统为Ｒ构型。　图７　Ｃｘｙｚｗ系统　

对于金刚烷类化合物…，可以在４个叔碳上连接４个取代基形　成４个季碳原子。若取代基选择合适，则成为手性中心。可以分别描述这些季碳原子的构型，　也可以将整个金刚烷型化合物作为一个整体。通常把金刚烷框架的中心看作整个化合物的手　性中心，整体描述其构型（图８）。　

ｄ　ｂ　Ｃ　ＪＲ构型　

（ａ＞ｂ＞ｃ＞ｄ１　图８金刚烷型化合物　

２．２轴手性　轴手性化合物的命名遵循与中心手性系统命名类似的规则。从沿轴的方向看，离观察者　近的两个基团优先于远离观察者的两个基团，同侧基团的顺序遵循顺序规则。命名时从轴的　任一方向观察分子不影响命名结果（图９）。　以图９丙二烯型分子为例，从分子左侧观察，基团顺序为ａ—ｂ—ｃ，顺时针方向，分子为Ｒ　构型。同理，从右侧观察，基团顺序为ｃ—ｄ—ａ，也是Ｒ构型。　５３　

维普资讯 http://www.cqvip.com ａ　—　图９轴手性化合物的命名　（从分子左侧观察）　

图１０中上半部分的直箭头表示沿手性轴的观察方向，下半部分表示该观察方向分子特征　基团的顺序。命名举例见图１１。　

０Ｈ　联萘酚（尺）　Ｈ　Ｈ　＼　户ｃ—　／　＼　ＨＯＯ（２　ＣＯＯＨ　Ｒ．（一）．戊二烯二酸　（＋）．１，１　．联萘　０Ｈ　０　０Ｈ　Ｈ　０　ＣＨ，　螺二酮（Ｒ）　图１Ｏ　０　ｂ　丙二烯（尺）　（ａ＞ｂ，ｃ＞ｄ）　轴手性化合物　

Ｈ３Ｃ＼　Ｈ，　Ｃ—Ｃ—Ｃ　／　●　

Ｒ－（一）．１，３．二甲基丙二烯　。　

ｄ　ｂ　环己烷（　）　（ａ＞ｂ，ｃ＞ｄ）　

己烷［４］　Ｈ２Ｎ　ＮＨ２　尺．（＋）．２，２　．二氨基．６，６　．二甲基联苯　（＋）．螺【３，３卜庚．１，５．二烯　图ｌｌ轴手性化合物举例　

２．３平面手性　命名此类化合物应首先选择包含原子数最多的平面作为手性平面。然后选择导引原子，　选择离手性平面最近的、优先级最高的原子作为导引原子（图ｌ２）。从与导引原子相连的手性　平面中的原子开始编号，在平面上依次沿邻接的优先级最高的原子编号。从导引原子的方向　看手性平面，如果编号沿顺时针，此分子记为　，如果编号沿逆时针，此分子记为ｐＳ。Ｐ表示　平面手性。命名举例见图１３。　

５４　

维普资讯 http://www.cqvip.com 导引原子　（ａ）　Ｈ：ｆ　～　２　（ｃ）　４ＣＨＯ　（ｄ）　

图１２一些平面手性化合物　（ａ）导引原子ｃ，原子顺序０一ｃ２一ｃ３一Ｂｒ，逆时针方向，构型ｐｓ。　（ｂ）导引原子ｃ，原子顺序ｃｌ—ｃ２一ｃ３一Ｂｒ，逆时针方向，构型ｐｓ。　（ｃ）（ｄ）金属配合物，７／６－　键可看成被６个　键取代（ｄ），整个分子的手性可由手性平面上最优先原子（箭　头所指）的手性决定：将该原子看成中心手性系统的中心原子，连结金属原子和环上与之相连的３个原子。　该中心原子的手性即为整个分子的手性。（ｃ）（ｄ）的手性都是ｐｓ。　

导引原子　图１３　Ｒ．（一）．反．环辛烯　由于环的张力，与烯碳相连的两个碳原子并不在双键平面上。　

２．４螺手性　螺手性化合物是化合物中比较特殊的情况，分子成右手螺旋或左手螺旋，分别记为　和　Ｐ。从螺旋轴的顶部看，顺时针方向的螺旋记为Ｐ，逆时针方向的螺旋记为　（图１４）。　２．５八面体结构　将顺序规则扩展后可以把按八面体结构排列的原子或基　团按优先级排序。顺序规则应用于六取代的分子时比较特　殊。将取代基中优先级最高的基团编为１号（按普通顺序规　则），与１号基团相对的基团编为６号（不管其优先级），如果　１号空缺则将基团中优先级最小的基团编为６号。其余４个　基团成一个平面，通常将平面上优先级最高的编为２号。与２　号相邻的优先级最高的基团编为３号。观察者面对由１，２，３　肘构型　

图１４螺手性化合物的命名　

号组成的平面，如果１，２，３编号沿顺时针，记整个分子为　构型，反之记为Ｓ构型（图１５）。　

５　６　６　Ｓ　Ｒ　

图１５八面体结构化合物的命名　

５５　

～　～　一　维普资讯 http://www.cqvip.com ３其他元素形成的手性化合物　从原子结构和成键看，与碳元素相似的元素主要有硅，氮，磷，硫，砷。下面分别简要介绍。　３．１硅　硅和碳是同族元素，成键形式相同，命名硅的手性化合物可按命名手性碳的法则直接命　名，在此不赘述。　３．２氮　胺类化合物有３个基团和一对孤对电子，成假四面体排列，在连有３个不同的取代基时是　有手性的。在正常情况下，构型快速翻转，对映异构体是无法拆分的。若孤对电子被固定，如　成季铵盐、叔胺的氧化物等，或氮原子处于构型稳定的杂环上或环中，无法反转，对映异构体就　可以拆分。命名举例见图１６～图１８。　ＣＨ　

／　ｐ　Ｂｒ９　（　）－甲基乙基苄基苯基铵碘化物　（　）－９－苯基－６－氮杂－螺－［５，５】ｒ＿卜一烷－３－羧酸乙酯（轴手性）　图１６带有一个正电荷的不对称季铵盐　

ＣＨ３　１　

ＰＰｈ／　

（尺）－甲基乙基苯基胺氧化物　Ｏ　Ｍｅ　（　一Ⅳ一甲基四氢喹啉一Ⅳ一氧化物　图１７不对称叔氨的氧化物　

Ｎ＼　ｏＨ　

（　一４－羧基环己酮肟（轴手性）　图１８氮的轴手性化合物　

３．３磷和砷　膦，胂与胺不同，在常温下构型的翻转可以忽略。无论是三价的膦和胂或带正电荷的四级　鳞盐和钟盐，还是膦酸的五价衍生物，所连基团不同时都可以具有手性，能够拆分对映异构体。　命名举例见图１９。　３．４硫　Ｊ　以硫为中心元素的手性化合物包括各种不对称取代的多价硫化合物。无论是锍盐，亚磺　酸酯，或是亚砜都可以成为能够拆分的手性化合物。　命名举例见图２０。　

５６　

维普资讯 http://www.cqvip.com Ｐｈ　Ｍｅ／　

甲基乙基苯基膦（孤对电子为最小基团）　

Ｐｈ　Ｊ　

Ｂｕ／Ｐ￣＂ｃ６Ｈ４０Ｃ　ｃ。。Ｈ　

Ｂｒ　０　

（尺）一２　．羟基．２一苯基四氢异鳞啉溴化物　

Ｍｅ　（　．正丁基苯基　一羧甲氧基苯基膦硫化物　（尺）．６　甲苯基一５，６·二氢·二苯并【ｃ，ｅ】【ｌ，２１氮杂膦菲一６一氧化物　

（　．１０．甲基吩蟋胂·２．羧酸　ＯＣ害６Ｈ删　

（Ｓ）．－２－ｐ．氯苯甲酰甲基．２．苯基四氢异钟啉溴化物　图１９磷和砷的手性化合物命名举例　

Ｍｅ／　ｃ　Ｂ。ｒ　

甲基乙基羧甲基锍溴化物　Ｍｅ　Ｂｒ　０　＂￣ＰＣＨ２ＣＯＣ６Ｈ４ＣＩ　（尺）·２　氯苯甲酰甲基四氢异锍啉溴化物　ｓ　：０　

Ｍｅ　

ＨｏＯＣ　ｐ．甲苯亚磺酸乙酯　（尺）一　．羧苯基甲基亚砜　

图２ｏ硫的手性化合物命名举例　

参考文献　Ｌｉｎ　Ｇ　Ｑ，Ｌｉ　Ｙ　Ｍ，Ｃｈａｎ　Ａ　Ｓ　Ｃ．Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ　Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｄｉｔｉｏｎ。Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ：Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ　＆Ｓｏｎｓ．２００１　Ａｇｏｓｔａ　Ｗ　Ｃ．ＪＡｍ　Ｃｈｅｍ　Ｓｏｃ，ｌ９６４，８６：２６３８　Ｗａｔｅｒｓ　Ｗ　Ｌ，Ｌｉｎｎ　Ｗ　Ｓ，Ｃａｓｅｒｉｏ　Ｍ　Ｃ。ＪＡｍ　Ｃｈｅｍ　Ｓｏｃ，１９６８，９０：６７４１　Ｂｒｅｗｓｔｅｒ　Ｊ　Ｈ。Ｐｒｉｖｅｔｔ　Ｊ　Ｅ。ＪＡｍ　Ｃｈｅｍ　Ｓｏｃ，ｌ９６６．８８：１４１９　Ｂｒｏｗｎｅ　Ｐ　Ａ，Ｈａｒｒｉｓ　Ｍ　Ｍ，Ｓｉ．ｇｈ　Ｓ．Ｊ　Ｃｈｅｍ　Ｓｏｃ，１９７ｌ，３９９０　Ｐｉｇｎｏｌｅｔ　Ｌ　Ｈ，Ｔａｙｌｏｒ　Ｒ　Ｐ，Ｈｏｒｒｏｃｋｓ　Ｗ　Ｄ　Ｊｒ．Ｃｈｅｍ　Ｃｏｍｍｕｎ，１９６８，１４４３　Ｈｕｌｓｈｏｆ　Ｌ　Ａ，ＭｃＫｅｒｖｅｙ　Ｍ　Ａ，Ｗｙｎｂｅｒｇ　Ｈ，ＪＡｍ　Ｃｈｅｍ　Ｓｏｃ，１９７４，９６：３９０６　Ｃｏｐｅ　Ａ　Ｃ，Ｍｅｈｔａ　Ａ　Ｓ　ＪＡｍ　Ｃｈｅｍ　Ｓｏｃ，ｌ９６４，８６：１２６８　叶秀林．立体化学．北京：北京大学出版社，１９９９　

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