有机化学中绝对构型的确定(新方法)
7测定绝对构型
变温实验 加入使溶液变稠的物质，使构象转换的速率变低 将样品分子进行化学修饰，以便测得NOE
ROH 2C
R1 O
R1Biblioteka H5aROH 2C
H5b
O
CH 2N+(CH3)3 H4
H (S -R)
OMTPA
H3COOC R R
S CH2OCH3 H
H <0
H >0
应用改进Mosher法应注意的问题
由于非对映异构体的化学位移差值通常较小，所以在 测定这两个非对映异构体的氢谱时，应注意以下几点： R-和S-MTPA酯或酰胺的浓度要相同 在短时间内测定其一维谱 两个溶剂峰的化学位移差值应小于0.002ppm 不能用C6D6、C5D5N等溶剂
H5a H5b CH 2N+(CH3)3 H4
NMR法测定有机化合物绝对构型
NMR法测定有机化合物绝对构型
NMR法测定有机化合物绝对构型
仲醇绝对构型的测定
Mosher法 :
Mosher法的发展过程
upfield relative to
L2 L3
MeO O
CF3
R
L2 L3
O
OMe S CF3
Slide number
测定绝对构型的方法
化学相关法 NMR谱学方法测定构型构象（Mosher 法） ORD 法 CD 法 CD激发态手征性方法 X-ray 衍射法
NMR核磁共振方法
化学位移
13C化学位移
取代基的-旁式效应将使-位置的碳原子产生高场位移
V892-有机化学理论-有机化学课堂习题第五章(2)
1. 对映体过量是什么意思？它和光学纯度有什么关系？应用化学合成方法制备手性有机化合物时，很难获得单一的手性分子，而常常得到其中一种异构体过量的对映异构体混合物。
这是采用对映异构体过量值（ee值）表示手性化合物的纯度。
对映异构体过量值理论上等于光学纯度（op值）2. 绝对构型与相对构型如何确定？绝对构型：分子内原子的实际空间构型确定方法：采用构型关联法、应用X射线单晶衍射法相对构型：一种化合物相对于另一种化合物的结构配置确定方法：关联法3. 什么是非对映异构体？指那些不互为镜像的立体异构体4. 含两个手性碳的手性分子中，有赤式，和苏式，如何定义的？在Fischer投影式中，两个H在同一侧，则为赤式，两个H在异侧，则为苏式5. 能举出内消旋体，假手性碳的例子吗？P174、P175内消旋体：含有两个或多个手性碳原子，但是存在对称面的分子6. 有那些典型的不含手性碳原子的手性分子？含N、P、S的手性分子，eg：亚砜7. 相同分子式的对映体，外消旋体和内消旋体的物理性质有什么不同？形成晶体的过程中，A．某一异构体对同类分子亲和力（a）>该异构体对于构型相反的分子的亲和力(b)→外消旋混合物→有较低的熔点和密度B.a<b→外消旋化合物→有较高的熔点和密度C.a=b→外消旋固体溶液→性质与每一个构体的很多性质是相同的内消旋体的熔点、密度及在水中的溶解性与其非对映异构体有明显的差异8. 举例说明对映异构体的拆分。
P1829. 何为潜手性中心、潜手性面与手性识别？潜手性中心：在化学反应中，其中一个氢原子被取代，得到一种构型的手性分子，另一个氢原子被取代则得到其对映异构体的碳原子潜手性面：基团的上下两个面不是等价的，当试剂从平面的上方或下方进攻，发生加成反应时，相应得到构型相反的两个产物的面手性识别：一般的加成反应试剂或取代反应试剂不能识别潜手性面或潜手性氢生命体中的酶可以识别不对称合成中，通过手性试剂的识别作用，也可识别。
MOSHER 法
14
Saccopetrin A 的绝对构型测定
H O
2 13 14 22 21 24
O
H C H 2O H
25
H O O
R
C H 3 I/A g 2 O
H O O
R
1% NaO H 1% HCl
H HOOC HO
R
H C H 2O H
H C H 2O C H 3
H C H 2O H
H
C H 2N 2
Mosher法具体操作
将(R)-和(S)-MTPA分别与仲羟基成酯； 尽可能多地归属非对映异构体的质子信号 算出这些质子的=S-R值 将正的值放在模型的右边，负的值放在模型的左边 建立化合物的分子模型，确定所有的正的值都在MTPA平面的 右侧，所有的负的值都在MTPA平面的左侧 值的绝对值与该质子到MTPA平面的距离成反比 值与样品的浓度无关。用C6D6为溶剂时， 的分布与现有的方 法不符。所以这方法到目前只能用CDCl3和CD3OD为溶剂
H R H 3C O O C
1 .8 4 1 .6 8 1 .8 8 1 .7 7
O M T P A -(R ) H
5 .2 0
C H 2O C H 3
3 .4 8 3 .3 5
C H 2O C H 3
3 .4 1 3 .2 4
-0 .1 9
H R H 3C O O C O R H C H 2O C H 3
R
(R )- o r (S )-M T P A
H H 3C O O C R 'O
R
H 3C O O C HO H C H 2O H
H C H 2O H
15
Saccopetrin A 的绝对构型测定
核磁共振法在天然有机化合物绝对构型测定中的应用
核磁共振法在天然有机化合物绝对构型测定中的应用核磁共振法（NMR）是一种常用的分析工具，广泛应用于化学和生物化学领域。
它在天然有机化合物的绝对构型测定中具有重要的应用。
本文将介绍核磁共振法在绝对构型测定中的原理和方法，并阐述其在化学合成、药物研发和天然产物研究中的重要意义。
首先，我们来了解一下核磁共振法的原理。
核磁共振法是利用核自旋的特性来分析物质的结构和性质的一种技术。
当样品置于强磁场中时，核自旋将在外磁场作用下产生能级分裂，产生共振信号。
这些信号的频率和强度可以提供关于分子结构和环境的信息，包括化学位移、耦合常数等。
通过分析共振信号的特点，我们可以确定化合物的构型。
核磁共振法在绝对构型测定中的主要方法是手性液晶相（Chiral NMR）。
手性液晶相利用具有手性胆固醇衍生物等化合物构筑的胶体相来产生对称性差异，从而实现手性分子的分离。
通过在手性胆固醇相中溶解待测样品，观察其在核磁共振谱中的差异，进而确定其绝对构型。
手性液晶相的优点是可以直接测定天然合成物的绝对构型，无需合成不对映体或晶体化学方法。
此外，手性液晶相的方法还可以用于测定多种手性分子的绝对构型，对于天然产物和药物研发具有广泛应用价值。
核磁共振法在绝对构型测定中具有广泛的应用。
首先，它在化学合成中起到了关键的作用。
化学合成是一项复杂的过程，确定合成产物的绝对构型对于合成目标分子的确定、合成路线的调整等具有重要意义。
核磁共振法可以帮助化学家确定手性合成产物的构型，以指导合成路线的优化和合成产物的纯度检验。
其次，在药物研发中，核磁共振法的应用也非常重要。
药物的活性和选择性常常与其手性构型密切相关。
通过核磁共振法，研究人员可以确定药物候选分子的绝对构型，从而指导合成路线的设计、药理作用机制的研究等，为药物研发提供重要的理论依据。
最后，核磁共振法在天然产物研究中也发挥着关键的作用。
天然产物是从生物体中提取的化合物，具有多样的结构和广泛的生物活性。
立体有机化学手性化合物绝对构型的测定
2 “Asymmetric S立y体n有t机h化e学si手s性化V合o物l.绝4对”.构型
的测定
1
第一节 X— 射线晶体衍射法
1951 Bijvoet 首次用重原子法测定酒石酸铷钠的绝对构型； 1966 已有54个手性化合物用X-ray方法确定绝对构型；
1979 上千个化合物的绝对构型被测定确定。
1、原理：重原子法
I
I'
AI - BI = BI' - AI'
在I(I')处的干涉图相同
不能区分对映体
A
BB
A
将A换成重原子，并用波长接近重原子吸收边缘的 Anomalous X-光照射, 则A的衍射会产生一个位相滞后，此时： dispersion
AI - BI BI' - AI'
增大 减小
立体有干机涉化学图手不性化再合相物绝同对构型
的测定
可区分对映体
2
X— 射线晶体衍射法
引入重原子的方法
有机酸 重金属盐 有机碱 碘化物或溴化物 较轻的原子也有“反常衍射”，但很小，不足以区别； 引入高性能计算机，可在短时间内进行大量数据处理， 从而实现对含 O、N、S、P 等原子的化合物结构测定。
2. 应用与限制
1）优点与特点： A. 不依赖其它方法的权威仲裁； B. 确定新类型化合物构型的唯一可靠方法；
C. 不能区分H与D（只有用中子衍射）；
D. 结果也可能有错。
立体有机化学手性化合物绝对构型
的测定
4
第二节 旋光谱和圆二色性谱在构型测定中的应用
一. 概述 平面偏振光(Plane polarized light)
平面偏振光特点：
振动方向保持不变,
7测定绝对构型(精)
H
Ph COOH
伯胺绝对构型的测定
旋光色谱（ORD)和圆二色谱(CD)的测定原理
手性化合物对组成平面偏振光的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的 折射率不同，即nRnL，这种性质称为手性化合物的圆双折射性，由此 造成了这两种偏振光在手性化合物溶液中的传播速度的不同，即 vRvL 。当测定旋光的仪器接收透过手性化合物溶液的平面偏振光时，由于 传播速度不同的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光组合成的平面偏振光， 其振动面与原平面偏振光的振动面产生角度的偏转，因而仪器可以记 录平面偏振光偏转的角度，即旋光度。 旋光光谱(ORD): 用仪器记录随波长变化而产生的旋光度的改变。
OH -0.058
Saccopetrin A 的绝对构型测定
O O H
2 24 25 13 14 21 22
H CH2OH
O O
H
R
CH3I/Ag2O
O O
H
R
1% NaOH 1% HCl
H HOOC HO
R
H CH2OH H
2
H CH2OCH3 H
(R)- or (S)-MTPA
H CH2OH
圆二色谱 (CD): 随波长变化而产生的手性化合物溶液 对左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的吸收系数之差() 的变化或化合物生色团吸收波长附近的摩尔椭圆度 ()的变化。
比椭圆度：[]= /lc, ：椭圆角 l：池长（dm) C:浓度(g/ml) 分子椭圆度：[]=([]m0（分子量）/100
MeO MeO MeO H O
MeO H O
OH
OH
MeO H O
OH
MeO H O
OH
MeO H O
OH
应用核磁共振测定有机化合物绝对构型的方法
．
‘ ＭＲ的 Ｍｏｈｒ ＨＮ ｓｅ 法 该方法是将仲醇（ 或伯胺 ） 分别与 （ ） ｓ一 Ｐ （ Ｒ 和（ ） ＭＴ Ａ 甲氧 基三 氟 甲基 苯基 乙酸 ） 反应 形 成酯 （ ｓｅ酯 ） Ｍｏｈｒ ，然后 比较 （ 和 （ ）ＭＴ Ａ酯的 ‘ Ｎ Ｒ） ｓ 一 Ｐ Ｈ ＭＲ
非 常可 信的方法 ，但 要求样 品能获 得晶型 良好 的单 晶 ； 旋光光 谱 （ Ｄ 或 圆二色谱 （Ｄ） ＯＲ ） Ｃ 也经常 用于化合物 的绝 对 构 型 的测 定 ，条件 是 样 品 本 身具 有 或 通 过反 应 引入 发 色 官 能 团，然后 应用 经验规 律来分析 确定 手性 中心 的绝 对 构型 ；另外，比旋 光 度 比较 法也 比较
文章擅号 ： ０ ０４ ５ （０ ２０ —２ ３ ２ １ － ６ ２０ ） １ ０ — １ ０ ５ ０ ０
应用核磁共振测定有机化 合物 绝 对 构 型 的方 法
滕 荣伟 ，沈 平 ，王 德祖 ，杨 崇仁
（ １中国科学硫昆咀植物研究所． 云南 昆明 ６ ０ ０ ２沈阳药科大学植物化学童 ． ５２４ 辽宁沈 阳 １０ １ ） １０ ６
１１ ． １ 控 典 Ｍｏ ｒ法 ｓ
其 他 一些 应 用 芳环抗 磁 屏 蔽效 应 测定绝
ｆ
对 构型 的方法是 以 Ｍｏｈ ｒ ｓｅ 法为 基础发 展起来 的
Ｍｏｈｒ １７ ｓｅ 于 ９３年分 别提 出应用 Ｎ Ｈ ＭＲ 的 Ｍｏｈｒ 和应用７ＦＮ ｓｅ 法【 ９ ＭＲ 的 Ｍｏｈｒ ｓｅ
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波
第 ｌ 第 ２期 ９卷 ２０ ０ ２年 Ｏ ６月
谱
学
杂
志
ＶＤ ． ９ Ｎｏ ２ １１ ．
Ｃ ｉｅｅ ｏ ｒａ ｏ ｇ ｅｉ Ｒ ｓｎ ｎｅ ｈｎ ｓ ｕｎｌ ｆ Ｊ Ｍａ ｎｔ ｅｏ ａｃ ｃ
手性分子绝对构型的确定
手性分子绝对构型的确定手性分子可以分为下面几种类型：中心手性分子，轴手性分子，平面手性分子及螺旋手性分子。
下面用R/S 命名法依次对它们进行命名。
中心手性分子： 如果一个原子连接四个不同的基团，则称这个原子具有手性。
常见的有C, N, P, S, Si, As 等原子。
判断方法：先将与手性原子相连的四个原子（团）按次序规则进行排列，然后将次序最小的原子（团）放在距观察者最远的位置，再观察其他3个原子（团）的排列次序，若由大到小的排列次序为顺时针方向，则R 为型，若为逆时针方向，则为S 型.ea 假定原子的优先次序为a >b>d >eb d 为顺时针方向，R 型b d 为逆时针方向，S 型轴手性分子：四个基团围绕一根轴排列在平面之外的体系，当每对基团不同时，有可能是不对称的。
轴手性分子可分为以下几种类型：丙二烯型分子：螺环型分子：环外双键型分子：联苯型分子：C33H 33H 3（远端）逆时针方向，R 型顺时针方向，R 型（近端）逆时针方向，S 型（近端）逆时针方向，S 型从左向右看：从左向右看：（远端）判断方法：从左向右看，先看到的基团为近端，用实线表示，后看到的基团为远端，用虚线表示，然后从近端的大基团看到近端的小基团再看到远端的大基团（不看远端的小基团），若为顺时针方向，则为则R 为型，若为逆时针方向，则为S 型. 平面手性分子：平面手性通过对称平面的失对称作用而产生，其手性取决与平面的一边与另一边的差别，还取决与三个基团的种类。
判断方法：第一步是选择手性平面，第二步是确定平面的优先边，这个优先边可以通过按标准的顺序规则在直接连接到平面原子的原子中找到哪一个是最优先的来确定。
连接到平面的一套原子中的最优先原子，即先导原子或导向原子标记了平面的优先边（标记为1号），第二优先（标记为2号）给予手性平面直接与1号基团成轴连接的原子，等等，对于1-2-3为顺时针方向，则为R p 为型，若为逆时针方向，则为S p 型. 例如：S p 型R p 型螺旋手性分子：螺旋性是手性的一个特例，其中分子的形状就像右的或左的螺杆或盘旋扶梯，从旋转轴的上面观察，看到的螺旋是顺时针方向的定为P 构型，而逆时针方向的定为M 构型. 例如：M 型几个例子：223从上往下看：顺时针方向,R 构型近端远端从左向右看：RS参考文献 《有机结构理论》，图书馆藏书。
化合物的绝对构型的判断及推导过程
化合物的绝对构型的判断及推导过程
我们要探讨如何判断化合物的绝对构型，并了解其推导过程。
首先，我们需要了解什么是化合物的绝对构型。
化合物的绝对构型是指分子在三维空间中的排列方式，通常用费歇尔投影式表示。
在费歇尔投影式中，横轴表示C-C单键的取向，竖轴表示C-H键的取向，
而C原子则位于纸面上或纸面外。
要确定化合物的绝对构型，我们通常使用X射线晶体学和分子光谱学的方法。
其中，X射线晶体学是最常用和可靠的方法。
通过分析分子在晶体中的排列和衍射图谱，我们可以确定分子的绝对构型。
此外，我们还可以使用化学反应和分子模型来推测化合物的绝对构型。
例如，通过分析取代反应的产物和立体化学特征，我们可以推测反应前分子的构型。
总结：化合物的绝对构型是指分子在三维空间中的排列方式，可以通过X射线晶体学、分子光谱学、化学反应和分子模型等方法进行判断和推导。
振动圆二色谱_一种确定手性分子绝对构型的新方法_甘礼社
2009年第29卷有机化学V ol. 29, 2009第6期, 848～857 Chinese Journal of Organic Chemistry No. 6, 848～857* E-mail: zhoucx10@Received September 17, 2008; revised October 22, 2008; accepted November 18, 2008.国家自然科学基金(No. 30801429)资助项目.No. 6 甘礼社等：振动圆二色谱: 一种确定手性分子绝对构型的新方法849定手性分子的绝对构型, 该方法要求分子中必须含有某些基团或者需要衍生化, 而且要用到昂贵的手性试剂. 基于Bijvoet法的X射线衍射也时常成为有机化学家的一项重要选择, 而要确定绝对构型需要分子中有“重原子”, 而且适合的单晶培养也时常限制了它的应用. 与前三者相比, 光谱学方法由于对样品(纯度、官能团、结晶与否等)要求不高, 测量过程无损失, 因而得到了广泛应用.在光谱方法中, 最有名和应用最广泛的手性分子光学性质为旋光(OR)和圆二色谱(circular dichroism, CD). 组成平面偏振光的左旋和右旋圆偏光在通过手性介质时吸收系数不同(εR≠εL), 吸收系数之差∆ε随波长变化即可获得圆二色谱(CD). 对映异构体的CD谱图呈现正负相反. 传统的圆二色谱是指波长在200～400 nm之间的吸收谱, 20世纪70年代, 由于“八区律”、“激子手性法”[5]等方法的发现和发展, 圆二色谱得到了广泛应用. 然而, 传统的圆二色谱要求手性分子必须有紫外吸收, 这一点成为限制其应用的重大问题. 由此人们提出: 如何在红外光区频率下测定圆二色谱? 20世纪70年代, Holzwart[6], Nafie和Stephens等[7]先后成功测定了红外光区频率下的圆二色谱, 即振动圆二色谱(vibrational circular dichroism, VCD). 此后, 随着傅立叶变换红外光谱等新技术的发展, VCD的测量范围逐渐扩大为4000～750 cm−1, 测量精度不断提高, 信噪比不断降低. 1997年, 由Nafie等[7]及其公司ABB Bomem/BioTools 开发的第一台VCD光谱仪ChiralIR上市. 其后, 有多家公司分别推出其傅立叶变换红外振动圆二色谱光谱仪(FTIR VCD spectrometer), 包括: Nicolet/Thermo公司的TOM, Jasco公司的JV-2001/FVC-4000, Bio-Rad公司的FTS-60A, Bruker Optics公司的PMA37/PMA50红外附件等. VCD确定手性分子绝对构型已经得到越来越广泛地应用.由于振动光谱谱图的复杂性, VCD很难象传统圆二色谱(electronic circular dichroism, ECD)那样发展出合适的理论来进行结构-谱图的对应解释, 而只能依靠理论计算值和实测值对比来判断手性分子的绝对构型. 事实上, 随着量子化学理论的创新(如从头算ab initio, 密度泛函 DFT等)和计算机技术的进步, 很多的有机化学家已经开始采取纯理论计算, 如计算NMR[8]、旋光(OR)[9]和电子圆二色谱(ECD)[10]等, 结合实际中的实验室测定来解决手性分子构型中的许多问题. 振动圆二色谱(VCD)正是在这样的双重推动下, 近年来才取得了巨大的发展, 逐渐成为一项鉴定手性分子绝对构型的强有力的工具[11,12].本文将简要介绍振动圆二色谱的原理、确定手性化合物绝对构型的方法和应用.1 振动圆二色谱的原理与方法1.1 光的性质和VCD的产生光是一种电磁波, 是由与传播方向垂直的电场和磁场交替转换的振动形成的. 振动方向与传播方向垂直, 为横波. 横波有一个特性, 就是它的振动是有极性的. 在与传播方向垂直的平面上, 它可以向任一方向振动. 如果把这种光通过一个Nicol棱镜(起偏器), 由于它只允许振动方向与其晶轴平行的光线通过, 其它光被阻挡, 一束光线都在一个平面内振动, 称为平面偏振光(polarized light).平面偏振光通过手性物质时, 能使其偏振面发生旋转, 这种现象称之为旋光. 产生旋光的原因是, 组成平面偏振光的左旋光和右旋光在手性物质中传播时, 他们的折射率不同(n R≠n L), 这种性质叫做手性化合物的双折射性, 由此造成两个方向的圆偏光在手性物质中的传播速度不同(v R≠v L), 从而导致偏振面的旋转. 用仪器记录通过手性化合物溶液的平面偏振光的振动面偏转的角度, 即为旋光度α, 我们平常所测定的旋光即为波长在589.6 nm的Na灯的黄光下的比旋光度. 旋光度随波长的变化而变化就可获得旋光光谱(optical rotatory dispersion, ORD).组成平面偏振光的左旋圆偏光和右旋圆偏光在通过手性介质时, 不但产生因折射率、传播速度不同而导致的旋光现象, 而且还产生因吸收吸收系数不同εR≠εL 而导致的“圆二色性”. 用仪器可以记录通过手性化合物溶液的左旋圆偏光和右旋圆偏光的吸收系数之差∆ε, ∆ε随波长变化即可获得圆二色谱(CD). 传统的圆二色谱(CD)所用的平面偏振光的波长范围一般在200～400 nm, 属于紫外区, 由于其吸收光谱是分子电子能级跃迁引起的, 称为电子圆二色谱(ECD). 与此对应, 当平面偏振光的波长范围在红外区时, 由于其吸收光谱是分子的振动转动能级跃迁引起的, 称为振动圆二色谱(VCD). VCD谱即为红外光中的左旋圆偏光和右旋圆偏光的吸收系数之差∆ε随波长变化所给出的图谱(图1).长期以来, 电子圆二色谱由于其干扰少、容易测定而被广泛应用, 而振动圆二色谱在傅立叶变换红外光谱和量子化学计算的双重推动下, 最近几年才得到越来越广泛的应用. 与ECD相比, VCD的最大优势就是不需要分子中含有生色团(紫外吸收), 几乎所有手性分子都在红外区有吸收, 都会产生VCD谱图.850有 机 化 学 V ol. 29, 2009图1 光学活性分类Figure 1 Classification of optical activities1.2 计算原理手性化合物对组成平面偏振光的左旋圆偏光和右旋圆偏光的吸收不同而产生圆二色性[13]. 即∆A ＝A L －A R , 或者 ∆ε＝εL －εR .将手性分子溶于一个无吸收的溶剂而形成的稀溶液中, 摩尔吸光系数和摩尔吸光系数差可以表达为:ε(ν)＝1.09×1038ν∑D j f j (νj ) ∆ε(ν)＝4.35×1038ν∑R j f j (νj )D j 和R j 分别表示在频率为νj 时分子从能级g 到j 时的偶极和旋转张力. 单位分别为esu 2 和cm 2. f j 是归一化洛伦兹峰型. D j 和R j 可以进一步表示为:D j ＝|＜g |µel |j ＞|2R j ＝Im [＜g |µel |j ＞＜j |µmag |g ＞]其中µel 和µmag 分别为电子偶极和磁偶极矩运算子.在函数近似和正常的模式下, 红外吸收强度跟偶极张力D j 成正比, 而VCD 强度则旋转张力R j 成正比.这样, 通过计算基态下原子位移的偶极张力就可得到化合物的IR 图谱, 计算原子位移带来的分子的线性电子振荡和有角度的磁振荡就可以得到VCD 的强度[14].现在, 很多软件都可以直接进行振动圆二色谱的计算. 如商业软件Gaussian 03 (Gaussian Inc., http://www. ) 和免费软件Dalton 2.0 (Dalton Quantum Chemistry Program, http://www.kjemi.uio.no/dalton/ dalton.html)等. 1.3 基本方法要应用VCD 确定化合物的绝对构型, VCD 谱图必须是可以解释的, 然而, 比起电子圆二色谱(ECD), 振动圆二色谱由于其本身的复杂性、应用时间短等因素,很难形成如ECD 那样的经验和半经验规则, 以及像八区律、激子手性法那样的理论将谱图和化学结构关联起来. 在VCD 的早期应用中, 曾有学者提出多种模型来解释VCD 谱图数据, 如Fixed Partial Charge 模型, Atomic Polar Tensor 模型, Localized Molecular Orbital 模型, Coupled Oscillator 模型等[15], 但都没有令人满意的普遍性和有效性. 而后来发展的量子化学计算模拟已经成为目前最有效最成功的VCD 光谱的解释方法. 由于一对映体具有正负相反的计算谱图, 通过比较实测谱图与量子化学计算所得谱图, 从而直接判断得出化合物的绝对构型, 这就是目前振动圆二色谱确定手性分子绝对构型的基本方法.2 振动圆二色谱的测定与计算2.1 VCD 光谱仪VCD 测定仪可以看成是普通的红外测定仪加上CD 部分, 也可以看成是红外光区域的的CD 测定仪. 图2即为傅立叶变换振动圆二色谱仪的组成示意图: 非偏振光经过一个红外滤光器, 然后经过一个偏振器将其转化为平面偏振光. 平面偏振光再经过光弹调制器(photoelastic modulator, PEM)[16], 光弹调制器能在固定频率下将平面偏振光在左旋圆偏光和右旋圆偏光之间转换. 经过光弹调制器的光束穿过样品, 引起红外强度的改变, 利用红外检测器记录光强的变化. 这个红外检测器有两个通道: 一个即为普通的记录红外光谱图的通道, 另外一个通道包括一个与光弹调制器频率保持一致的锁相放大器(lock-in Amplifier), 通过它解调光弹调制器频率下的光谱信息(左旋圆偏光和右旋圆偏光的吸收系数之差∆ε, 相应波长等)并最终生成VCD 图谱.No. 6甘礼社等：振动圆二色谱: 一种确定手性分子绝对构型的新方法851图2 傅立叶变换振动红外圆二色谱仪示意图Figure 2 A schematic overview of a FTIR-VCD spectrometer2.2 VCD 的计算分子是以多种构象存在于溶液中的, 要计算一个分子的VCD 谱图, 首先必须寻找此分子的优势构象及其布居数, 然后对各种优势构象进行几何优化, 最后再根据VCD 的理论基础, 选择一定的计算方法和基组, 求解出该构象的振动圆二色谱谱图, 最后将各个构象的VCD 谱图按照其布居数叠加, 得到此分子的VCD 谱图. 2.2.1 构象搜索和优化VCD 计算的是分子在基态下的振动光谱, 因此在计算其VCD 之前必须对分子的构象进行优化, 得到其最低能量态构象才能进行有意义的计算. 然而, 现代理论化学研究表明, 分子在溶液中不只有一种构象. 用 VCD 测定仪在溶液中所测得的红外和振动圆二色谱图实际上是分子在溶液中各种低能量构象振动的平均结果. 因此, 在构象优化之前, 必须先找出分子的所有可能的低能量态构象及其分布, 即构象搜索(conformational search). 构象搜索的目的就是要寻找手性分子在溶液中所有可能的低能量态构象及其分布. 对于一个刚性的分子来说, 它在溶液中可能只以某一种构象存在. 然而对于一个柔性的分子来说, 它在溶液中可能以几十甚至成百上千种能量相似的构象存在. 每一种构象对应一种能量态, 而这些能量态的相对能量大小决定了每种构象在溶液中的分布概率, 即各种能量态的构象按照其能量称Boltzmann 分布:B B *//e e i i k Ti i k Ti N g N g εε−−=∑ 图3给出了构象搜索的一般过程. 其中有很多方法来完成构象的产生, 基本可以分为4种: (1)以经验规则和数据为基础的方法, (2)以分子片断为基础的方法; (3)构象分析方法; (4)纯数字计算方法. 目前, 能够完成构象搜索软件有HyperChem(Hypercube, Gainesville, FL),Spartan(Wavefunction, Irvine, CA), MacroModel (Schrodinger, Portland, OR), Insight II (Accerlrys, San Diego, CA)以及Confort (Tripos, St. Louis, MO)等. Jens Sadowski 等[17]详细描述了分子构象搜索的方法和软件.图3 构象搜索的一般过程Figure 3 General work flow of conformational search tech-niques搜索到的最低能量构象需要经过几何优化之后才能计算其IR 和VCD 强度, 没有经过几何优化的分子构象不能代表其在溶液中真正存在的最低能量态构象, 因而计算所得的数据是不可信的. 2.2.2 量子化学计算(方法与基组)计算化学有两种方法: 分子力学方法和电子结构理论. 它们所能完成的任务类型基本上是一样的: (1)完成构型优化, 确定全局或局域最小点. (2)计算特定分子结构的能量以及和能量相关的一些性质. 构型优化是化学计算的基础, 任何性质的计算都是在已优化好的分子结构上进行的.分子力学方法是用经典物理的定律预测分子的结构和性质. 很多程序里都有分子力学方法: 如MM3, HyperChem, Quanta, Sybyl 和Alchemy 等. 电子结构理论方法是以量子力学而非经典力学作为计算的基础. 在量子力学中, 分子的能量和其它相关性质是通过求解薛定谔方程得到的. 不过对于太大的体系来说, 准确求解852有机化学V ol. 29, 2009薛定谔方程是不太可能的. 各类电子结构方法的不同主要表现在求解薛定谔方程所做的近似上. 主要有三种: 半经验方法、从头算方法、密度泛函方法.半经验方法: 其特点是用根据实验数据所确定的参数简化薛定谔方程的求解计算. 由于参数的设定是由实验数据决定的, 所以不同的方法适用于不同的体系. 从头算方法方法(ab initio): 计算过程中不使用任何来自实验的参数, 只使用以下几个物理常数: 光速、电子和核的电荷、质量和普朗克常数. 所有计算都建立在量子力学原理上. 如Hartree-Fock方法. 密度泛函方法(density functional theory, DFT)是最近发展起来的第三类电子结构方法, 在很多方面与从头算方法类似. 密度泛函方法的长处在于它包含了电子相关. 比起Hartree-Fock计算法来, 密度泛函理论方法, 特别是杂化了的密度函数, 如B3LYP和B3PW91, 因其计算结果和实验值有相当好的吻合而被广泛应用于IR和VCD的计算[18].在IR和VCD的计算中, 另外一个必须要选择的就是描述分子轨道的基组. 一般而言, 基组越大, 计算结果就越好, 但同时需要的计算量也将成倍增加. 所以, 对于一般的分子, 需要选择一个合适的基组才能事半功倍, 顺利地得到足够精准的数据. 对于IR和VCD计算, 一般选择6-31G(d) 基组或者再大一点的cc-pVTZ基组, 都能给出很好的与实验值相吻合的结果[11].对于一个手性分子的每一个低能态构象逐一计算后, 再将它们的IR和VCD谱图按照Boltzmann分布率加合(2.2.1节), 就可以得到整个手性分子在溶液中的IR 和VCD谱图. 计算所得的VCD图谱与实测的VCD图谱进行比较, 与实测值接近的即为化合物的正确构型, 与实测值相反的即为化合物的对映体. 在实际应用中往往选择一段化合物特征吸收强的数据进行详细的比较才能得出正确的结论[19].3 振动圆二色谱确定有机手性分子绝对构型实例近年来, VCD不断被应用于手性分子绝对构型的测定中, 包括有机合成化合物、天然产物等.3.1 有机合成化合物绝对构型用VCD技术确定了多种类型的合成产物的绝对构型, 如手性亚砜(1)[20]、亚磺酰胺(2)[21]、长链化合物(3)[22]、具有分子间氢键的芳氧基丙酸类化合物(4)[23]、Hydrindacene (5)[24]、螺环化合物(6)[25]、桥环内酯(7)[26]、吡唑(8)[27]、昆虫信息素(9)[28]、植物抗毒素类似物(10)[29]、联苯类化合物(11)[30]、氮杂环抗抑郁药米氮平Mirta- zapine (12)[31]、trioxatricornan (13)[32]、对芳环烷重叠异构体(14)[33]、氧硫杂环己烷(15)[34]、康唑类抗真菌药物(16)[35]、金属有机络合物(＋)-tris(ethylenediaminato)- cobalt(III) [36]以及同位素取代差异[37]、分子溶液态和结晶态构象差异[38]等(Scheme 1).以手性氧硫杂环己烷[(＋)-cis-oxathiane] (15)为例,其平面构型如图4所示. 首先, 对其结构进行构象搜索,其次, 利用Gaussian 98软件分别在6-31G(d)基组水平上用杂化密度泛函B3LYP优化这两种构象并计算VCD图谱, 得到A和B的红外和VCD图谱(900～1700 cm－1),如图5所示. 最后, 对图5中所得的两种构象的VCD和IR图谱按照其布居数比例加合为一张图谱, 与实测的IR和VCD图比较(图6). 由图6可见, 计算值和实测值吻合得相当好, 因此确定了(＋)-cis-oxathiane的绝对构型.图4氧硫杂环己烷15的两种最低能量态构象Figure 4Two lowest energy conformations of compound 153.2 天然产物绝对构型确定VCD已经被广泛应用于各种类型的天然产物的绝对构型的确定之中, 如倍半萜(17～21)[39]、二萜(22)[400]、环烯醚萜(23)[41]、其它萜类(24, 25)[42]、生物碱(26, 27)[43]、海洋天然产物(28)[44]等(Scheme 2).以吲哚生物碱schizozygine (11)为例, Stephens 等[43b]首先对(2R,7S,20S,21S)构型的化合物11进行了构象分析, 通过MMFF94分子力场的蒙特卡罗构象搜索(利用Spartan 02软件)和在B3LYP/6-31G*水平上的势能面扫描(利用Gaussian 03软件)确定其具有a, a', b, b' 4种低能量态构象.然后,分别在B3L Y P/T Z2P和B3PW91/TZ2P水平上对4种构象进行几何优化(图7),计算优化的各种低能量态构象的VCD并按照其布居数No. 6 甘礼社等：振动圆二色谱: 一种确定手性分子绝对构型的新方法853Scheme 1图5(＋)-cis-oxathiane (15)的两种构象及其IR和VCD的实测和计算图谱Figure 5Measured VCD and IR spectra of (＋)-cis-oxathiane (15), and the calculated VCD and IR spectra of the two lowest energy conformers854有 机 化 学 V ol. 29, 2009图6 化合物15两种最低能量态构象按照Boltzmann 分布率加合了的IR 和VCD 计算图谱和实测图谱Figure 6 Comparison of the measured IR and VCD spectra with the calculated ones of the Boltzmann average of the two lowest energy conformers of compound15Scheme 2图7 4种最低能量态(2R ,7S ,20S ,21S )-schizozygine 构象Figure 7 Four lowest energy conformers of (2R ,7S ,20S ,21S )-schizozygine加合如图8所示. 由图8可以看出, 实验数据和两种理论计算值得到较好的吻合, 由此断定其绝对构型为(2R ,7S ,20S ,21S ). 3.3 其它应用除了在小分子有机手性化合物绝对构型确定方面的应用外, VCD 在确定生物大分子, 包括多糖、蛋白质等的结构方面也有重要应用[45]. 此外, VCD 在聚合物研究中也有重要应用[46]. 本文不一一赘述.4 总结与展望振动圆二色谱与现代量子化学计算相结合, 能够准确鉴定有机手性小分子的绝对构型, 是手性分子绝对构型确定的一项新技术. 首先, 该技术与传统技术相比,具有如下优势: (1)在溶液状态测定, 不需要单晶; (2)不No. 6甘礼社等：振动圆二色谱: 一种确定手性分子绝对构型的新方法855图8 (2R ,7S ,20S ,21S )-schizozygine 的实测VCD 谱图以及B3LYP/TZ2P 和B3PW91/TZ2P 水平上的构象加合计算谱图Figure 8 Comparison of experimental and conformationally averaged B3LYP/TZ2P and B3PW91/TZ2P VCD spectra of (2R ,7S ,20S ,21S )-schizozygine需要高的对映纯度; (3)样品中含有的非手性杂质不影响测定结果; (4)通过此鉴定过程, 可以得到手性分子在溶液中的构象及其分布. 其次, 相对于ECD 而言, VCD 也具有如下优点: (1)不需要化合物有紫外吸收, 应用范围极广; (2)相对于ECD, VCD 谱峰较窄, 信号丰富, 更容易判断; (3) ECD 计算的是分子在激发态的能量, VCD 计算的是分子在基态下的振动, 从目前计算化学的能力方面考虑, 计算VCD 更加准确.当然, 任何技术都不是完美的. VCD 作为一项新技术, 其发展和应用才刚刚起步, 也存在一些缺点: (1) VCD 测定仪的基线不稳问题(已逐步解决); (2)对于较大的复杂分子, 目前计算化学能力不够; (3)对于过度柔性的分子, 由于其常温下的低能态构象数量巨大, 且不断相互转化, 因此计算结果可信度较低.针对以上问题可以看出, 未来VCD 技术将在以下方面得到改进: (1)更加精确的计算化学密度函数的发展和计算机计算能力与技术的进步; (2)测定VCD 时分子非简谐性振动的消除; (3)溶剂效应的除去; (4)平衡态时柔性分子构象的布居数的准确推断. 事实上, VCD 技术自从被提出以来就得到越来越多的关注和研究, 仅从各大数据库中相关文献的数量就可见一斑(表1).表1 5种数据库中有关VCD 技术的期刊文献量对比 Table 1 Comparison of the quantities of VCD related articles in 5 literature databases年份ACS SD RSC Wiely Springer＜1990 79 52 10023 3 4 1990≤1995 31 29 3005 1 4 1995≤2000 32 37 3929 002000≤2005 57 41 55811 2 2005≤2008 87 47 43423 13相信随着量子化学理论的不断创新、VCD 光谱仪的普及和测定技术的不断进步、以及计算机技术的不断发展, 振动圆二色谱将逐步成为具有重要影响力的一项鉴定有机手性分子绝对构型的强有力的工具.References1 Klussmann, M.; Iwamura, H.; Mathew, S. P.; Wells, D. H.;856有机化学V ol. 29, 2009Pandya, U.; Armstrong, A.; Blackmond, D. G. Nature2006, 441, 621.2 Matthews, S. J.; McCoy, C. Clin. Ther. 2003, 25, 342.3 Doki, K.; Hayakawa, T.; Lin, W.; Yanaguimoto, H.; Ding,G.; Inotsume, N. J. Pharm. 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J.; Miko-lajczyk, M.; Wieczorek, M.W.; Majzner, W. W.; Lazewska, I. J. Phys. Chem. A2004,108, 2072.39 (a) Cerda-Garcia-Rojas, C. M.; Catalan, C. A. N.; Muro, A.C.; Joseph-Nathan, P. J. Nat. Prod. 2008, 71, 967.(b) Stephens, P. J.; McCann, D. M.; Devlin, F. J.; Smith, A.B., III J. Nat. Prod. 2006, 69, 1055.(c) Monde, K.; Taniguchi, T.; Miura, N.; Vairappan, C. S.;Suzuki, M. Chirality2006, 18, 335.(d) Bercion, S.; Buffeteau, T.; Lespade, L.; Couppe, deK.Martin, M.-A. J. Mol. Struct. 2006, 791, 186.40 Cerda-Garcia-Rojas, C. M.; Garcia-Gutierrez, H. A.;Hernandez-Hernandez, J. D.; Roman-Marin, L. U.;Joseph-Nathan, P. J. Nat. Prod. 2007, 70, 1167.41 (a) Stephens, P. J.; Pan, J.-J.; Krohn, K. J. Org. Chem. 2007,72, 7641.(b) Stephens, P. J.; Pan, J. J.; Devlin, F. J.; Krohn, K.; Kur-tan, T. J. Org. Chem. 2007, 72, 3521.42 (a) Rank, C.; Phipps, R. K.; Harris, P.; Fristrup, P.; Larsen,T. O.; Gotfredsen, C. H. Org. Lett. 2008, 10, 401.(b) Munoz, M. A.; Munoz, O.; Joseph-Nathan, P. J. Nat.Prod. 2006, 69, 1335.43 (a) Stephens, P. J.; Pan, J.-J.; Devlin, F. J.; Urbanova, M.;Julinek, O.; Hajicek, J. Chirality2008, 20, 454.(b) Stephens, P. J.; Pan, J.-J.; Devlin, F. J.; Urbanova, M.;Hajicek, J. J. Org. Chem. 2007, 72, 2508.44 Krautmann, M.; de Riscala, E. C.; Burgueno-Tapia, E.;Mora-Perez, Y.; Catalan, C. A. N.; Joseph-Nathan, P. J. Nat.Prod. 2007, 70, 1173.45 (a) Keiderling, T. A.; Pancoska, P. Adv. Spectrosc. (Chich-ester, U. K.) 1993, 21, 267.(b) Yang, J.; Ruan, K.-C. Chem. Life1997, 17, 39 (in Chi-nese).(杨炯, 阮康成, 生命的化学, 1997, 17, 39.)(c) Keiderling, T. A.; Silva, R. A.; Yoder, G.; Dukor, R. K.Bioorg. Med. Chem. 1999, 7, 133.(d) Keiderling, T. A. Pract. Spectrosc. 2001, 24, 55.(e) Keiderling, T. A.; Xu, Q. Adv. Protein Chem. 2002, 62,111.(f) Bochicchio, B.; Tamburro, A. M. Chirality2002, 14,782.(g) Andrushchenko, V.; Tsankov, D.; Wieser, H. J. Mol.Struct. 2003, 661～662, 541.(h) Keiderling, T. A.; Kubelka, J.; Hilario, J. Vib. Spectrosc.Biol. Polym. 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天然产物绝对结构研究方法
天然产物绝对结构研究方法一、引言天然产物是生物合成的有机化合物，来源于植物、微生物、动物等生物体，具有丰富的结构多样性和生物活性。
天然产物的结构研究对于药物开发、农药设计等具有重要的意义，然而由于天然产物的结构复杂性以及通常只能微量分离问题，导致其绝对结构的研究难度较大。
本文将介绍天然产物绝对结构研究的常用方法，包括X射线晶体学、核磁共振（NMR）和质谱等，以及近年来在结合计算化学方法研究天然产物绝对结构方面取得的新进展。
二、X射线晶体学X射线晶体学是一种通过测定晶体物质对X射线的散射图像，然后通过数学方法还原出晶体物质的原子三维分布的方法。
相对于其他方法，X射线晶体学是目前确定分子绝对构型最为可靠的方法之一。
它能够提供分子的原子间距、键角及多角度散射强度分布。
但由于天然产物分子往往无法获得大单晶，这就给其绝对结构的测定带来了挑战。
然而，随着技术的进步，X射线晶体学在小晶体和微晶体分析方面的方法和工具不断改进，使得天然产物绝对结构的研究更趋于成熟。
三、核磁共振（NMR）核磁共振是一种通过测定核自旋磁共振现象的方法，可以对化合物的分子结构进行非破坏性的研究。
在天然产物的结构研究中，NMR通常用于测定分子中各个原子的化学位移、耦合常数以及空间构型。
尤其是NMR在高场设备的使用下，能够提供更高的分辨率和灵敏度，使得对天然产物的绝对结构研究更为有效。
而且通过NMR实验和计算化学方法的结合，还可以对大量信息进行处理，提高分子结构的确定性。
四、质谱质谱是一种通过测量化合物中各种离子的质量和丰度来对其进行结构分析的方法。
在天然产物的研究中，质谱可以用于测定分子的分子离子峰、分子内裂解峰等信息，从而为其结构的测定提供重要的依据。
尤其是随着质谱技术的不断进步，高分辨质谱（HRMS）和串联质谱（MS/MS）等技术的应用，使得对天然产物绝对结构的研究更加全面和可靠。
五、计算化学方法随着计算机技术和理论化学研究的不断发展，计算化学方法在确定天然产物绝对结构中发挥了越来越重要的作用。
应用核磁共振测定有机化合物绝对构型的方法-精选文档
Conformational equilibrium in MPA esters.
MPA 酯只有两种主要构象异构体，它们的数量差别很大(以sp 为主)，芳环的屏蔽作用清楚。因此，MTPA 法的应用受到以 下两方面的限制：其本身不利的构象特征以及存在屏蔽和去屏 蔽作用相互抵消的现象。所以对于仲醇手性中心的绝对构型的 确定，MTPA 方法没有MPA 法可靠。
CF3
CF3
S C COOH
OCH3
CF3
R C COCl
OCH3
OH
R1
R2
H
OCH3
anhydrous CD2Cl2
C COOH
DCC
R1
CF3
DMAP
magnetic stirring
CF3 C COOH
anhydrous CD2Cl2
DCC
R1
OCH3
DMAP magnetic stirring
MPA (Methoxyphenylacetic acid, α-甲氧 基苯基乙酸)法
Model for configurational correlation of MPA esters.
MTPA vs MPA
应用芳环去屏蔽效应测定绝对构型的NMR 方法是以芳环官能团对底物的取代基产生 选择性的抗磁屏蔽作用为基础的。因此反 应产物的主要构象，主要构象的相对数量 以及构象对NMR 化学位移的贡献等知识对 推定最终结果都是必要的。
特点
所需仪器设备简易得 原理简单易懂 所需样品量少、可回收 可用于固体及液体样品
1H NMR的Mosher法(MTPA法)
该 方 法 是 将 仲 醇 分 别 与 (R) 和 (S)-MTPA
分子绝对构型的测定方法(精)
UV, ORD, CD 谱
ORD和CD的应用原则
• 当一个化合物的结构和相对构型已知，CD谱可以用来决 定它的绝对构型；
• ���解决结构细节上的非确切性，或解决属于已知绝对构型 的系列化合物中的一个化合物的相对构型的确定； • ���作为一种辅助的手段，用来研究一个分子骨架和绝对构 型已确定的化合物的较为细致的构象特征；
饱和环酮的八区律应用
• 饱和环酮的立体结构与ORD谱及CD谱的关系一直是 根据化合物在八区中的哪一区域占据较多或抵消 后的净效应来决定，
• 靠近羰基的卤素取代基及C-X 键的类型（α或 β），或其它极性基团占据的区域，对决定 Cotton效应的符号常是至关重要的因素。
X- 射线衍射法（XRD）
• R、S标记法的规则如下：
–①按照次序规则，将手性碳原子上的四个原子或基团按 先后次序排列，较优的原子或基团排在前面。
• ② 将排在最后的原子或 基团放在离眼睛最远的 位置，其余三个原子或 基团放在离眼睛最近的 平面上。
Cl C H
C2H5 CH3
－Cl → －C2H5 → －CH3为顺时针排列 R－2－氯丁烷
• ���NOE最适合应用于刚性分子。在这种情况下，核 组之间具有确定的距离。根据NOE可以得到分子的 立体化学信息。 • ���若样品为柔性分子，相对于核磁共振的时标， 这样的分子在溶液中存在着较快的构象互变，NOE 测定的是个平均的结果，因而无法得到具体的构 象信息。
–变温实验 –加入使溶液变稠的物质，使构象转换的速率变低 –将样品分子进行化学修饰，以便测得NOE
分子绝对构型的测定方法
绝对构型与相对构型
• 当一个立体异构体的构型式，人为指定的与真实 构型一致时，该构型式即为此异构体的绝对构型 （absolute configuration ）。 • 人为指定的构型式尚未能确定是该立体异构体或 是它的对映体的真实构型时，此构型式则为相对 构型(relative configuration)。
确定化合物绝对构型的方法
确定化合物绝对构型的方法
化合物的构型对于理解其性质和反应机理至关重要。
其中，确定化合物的绝对
构型也是一个重要的问题，因为它涉及到分子的立体结构以及光学活性性质。
下面我们将介绍几种确定化合物绝对构型的常用方法。
1. X射线单晶衍射法：这是一种常用于无机物和有机物的结构测定的强大工具。
通过测量和分析X射线通过晶体时所发生的衍射现象，可以得到化合物的原子位置。
通过进一步的数据处理和计算，可以确定化合物的绝对构型。
2. 红外光谱法：通过测量化合物在红外光谱范围内的吸收谱，可以确定它的官
能团和官能团之间的化学键。
红外光谱法可以用于确定手性化合物的绝对构型，通过观察对称拉伸振动和手性中心的偶极矩对称性来推断手性化合物的构型。
3. 核磁共振（NMR）法：核磁共振是一种非常有效的确定有机分子构型的方法。
通过测量分子中特定核自旋的共振频率和耦合常数，可以为化合物的各个原子核确定位置并推断分子的绝对构型。
特别是氢-氘交换实验和核Overhauser效应（NOE）可以提供关于分子空间排列的有用信息。
4. 理论计算方法：近年来，理论计算方法在确定分子化合物绝对构型上发挥了
重要作用。
通过量子力学计算、分子力学计算以及密度泛函理论等方法，可以模拟化合物的空间结构并预测其对称性和立体构型。
这种方法可以为实验提供有价值的辅助信息。
综上所述，确定化合物的绝对构型是一个关键的任务。
通过结晶学技术，红外
光谱法，核磁共振和理论计算方法，我们可以准确地确定化合物的绝对构型，从而为进一步的研究和应用提供了重要的基础。
有机化合物的r构型与s构型
有机化合物的r构型与s构型有机化合物的R-S标记是一种用于标记有机化合物立体结构的标记方法。
这种标记方法可以根据化合物中各原子的相对位置和相对取向，确定它们在空间中的相对位置关系。
R-S标记法是通过对化合物进行立体结构解析得到的，它可以用于研究有机化合物的化学反应机制、合成路线设计以及药物开发等领域。
一、R-S标记法的原理R-S标记法是通过确定有机化合物中各原子的相对位置和相对取向，从而确定它们在空间中的相对位置关系。
具体来说，它可以通过以下步骤实现：确定化合物的绝对构型需要确定化合物的绝对构型，即化合物中手性碳原子的绝对构型。
一般来说，手性碳原子是指具有四个不同的基团的碳原子，这些基团可以是在一个平面内或不在一个平面内。
通过分析化合物的立体结构，可以确定手性碳原子的绝对构型。
确定其他原子的相对位置和相对取向一旦确定了化合物的绝对构型，就可以确定手性碳原子周围的原子的相对位置和相对取向。
这可以通过分析化合物的立体结构来确定，包括分析化合物中其他原子相对于手性碳原子的位置和取向。
用R-S标记法标记有机化合物的立体结构通过以上步骤，可以确定有机化合物的立体结构，包括手性碳原子的绝对构型和其他原子的相对位置和相对取向。
然后，可以使用R-S标记法来标记化合物的立体结构。
在R-S标记法中，将手性碳原子标记为“C”，并将其他原子按照它们相对于手性碳原子的位置和取向进行标记。
例如，如果一个化合物中有两个手性碳原子，可以将它们标记为“1C”和“2C”，并根据它们周围原子的相对位置和相对取向来进一步标记。
二、R-S标记法的应用R-S标记法是一种重要的有机化学标记方法，可以应用于以下领域：化学反应机制研究通过使用R-S标记法，可以研究有机化合物的化学反应机制。
例如，在研究有机化合物的氧化反应时，可以使用R-S标记法来确定反应产物的立体结构，从而了解反应机制的细节。
合成路线设计通过使用R-S标记法，可以设计有机化合物的合成路线。
计算化学方法确定天然产物绝对构型
HETATM 1 O
1 -7.948 0.314 0.000
O
HETATM 2 H
1 -8.764 -0.157 0.000
H
HETATM 3 H
1 -7.132 -0.157 -0.000
H
CONECT 1 2 3
CONECT 2 1
CONECT 3 1
END
# opt am1 test
H2O
01 O H H
2021/10/10
23
应用实例一 旋光值计算
两种可能的构型： 1R, 5S, 8S, 9S, 10S 1S, 5R, 8R, 9R, 10R
构象分析：Gaussian 03, DFT 结果：分别得到8个构象
结构优化： b3lyp/aug-cc-pVDZ
b3lyp/6-31G*
结果统计：
旋光计算：Gaussian 03
主要三步骤：
选取初始构象：一般选择已优化好的构象， 或者是上次找到的最低能构象。
改变分子坐标：可通过改变笛卡尔坐标的 XYZ坐标的值和改变内坐标的角度这两种 方式来实现。
停止搜索：其标准为没有新构象产生，即 同一构象产生多次时即可停止。
常用软件：RIPS, MCMM, Cerius2
模拟淬火法
基于给定温度下的Boltzmann分布所得到的随机数值来抽样检测 相空间，以概率统计理论为基础，以随机抽样为主要手段。首先 建立一个概率(或随机过程)模型，使它的参数等于问题的解。然 后通过对模型(或过程)的抽样试验来获得有关参数的统计特征解 的近似值及精度估计。Mont Carlo模拟常用来计算一个分子或分 子体系的平均热力学性质，并可扩展到研究分子结构以及液体/ 溶液的平衡性质。
NMR确定绝对构型 2006
– 待测样品需要与绝对构型已知的一对对映体（或一个） 手性衍生化试剂进行反应，制备衍生物（主要用于构 型确定）品的R 或S构型，通 过NMR可测 的化学位移反 映
手性 辅助试剂
R
非对映
六、用NMR确定绝多构型 的基本步骤
1、待测样品与辅助试剂反应 2、测定反应产物的NMR数据 3、分析NMR数据，确定构型
10、轴手性衍生化试剂
MBNC
1‘
2‘
12
1‘
2‘
2 1
MNCB
10、轴手性衍生化试剂的假设构象和 模型
屏蔽
屏蔽
HaSR < 0; HbSR > 0
MBNC的理论计算构象
最稳定构象为sp
10、轴手性衍生化模型验证情况
MBNC
MNCB
11、1,5-二氟-2,4-二硝基苯（FFDNB）衍 生化试剂
模型验证情况
2、MPA酰胺的构象分析
手性伯胺MPA酰胺的主要优势构象(理论计算)
C
ap-Z
能量最低构象
C
sp-Z
手性伯胺MPA酰胺的构象与模型
试剂为2位构型的差向异 构体的混合物
适用范围： L1或L2为芳环、氰基、乙炔基、或甲酰基的情况
试
R， S
剂
与
体一
形对
成手
的性
衍醇
生的
物对
映
异
构
樟脑半缩醛衍生化模型
7a 2 C*
7a
2
C*
模型验证情况
AB AA
模型验证情况
AB AA
17、-氟乙酸类衍生化试剂
CFTA衍生物的构象和模型
屏蔽 屏蔽
R RX
marfey法氨基酸绝对构型
marfey法氨基酸绝对构型marfey法是一种用于确定氨基酸绝对构型的分析方法。
它常被应用于化学、生物化学、药物研究等领域。
本文将介绍marfey法的原理、操作步骤以及应用案例。
一、marfey法的原理marfey法是一种将氨基酸衍生物通过手性试剂标记后进行色谱分析的方法。
在此方法中，手性试剂会与氨基酸中的氨基与羧基反应，生成具有荧光活性的衍生物。
通过对这些衍生物进行色谱分析，可以得到氨基酸的绝对构型信息。
二、marfey法的操作步骤1. 准备样品：将待测氨基酸溶解于适当的溶剂中，制备成一定浓度的样品溶液。
2. 衍生化反应：将手性试剂（如6-氟-3-甲基-2-吡啶基乙酸氯乙酯）加入样品溶液中进行反应。
反应时间和温度需根据具体情况来确定。
3. 衍生物的制备：将反应后的样品溶液进行蒸干，然后加入适当溶剂进行衍生物的制备。
4. 色谱分析：使用高效液相色谱仪进行衍生物的分析。
通过与标准样品进行比较，可以确定氨基酸的绝对构型信息。
三、marfey法的应用案例marfey法已经被广泛应用于氨基酸分析领域。
以蛋白质分析为例，marfey法可以用于确定蛋白质中各个氨基酸的构型，从而揭示其在蛋白质的结构与功能中的作用。
此外，marfey法还可以应用于药物研究中。
通过分析药物中的氨基酸残基的构型，可以帮助科研人员了解药物的活性成分与其作用靶点之间的关系，从而优化药物的设计和研发。
marfey法是一个用于确定氨基酸绝对构型的分析方法，通过手性试剂的标记和色谱分析，可以获得氨基酸的构型信息。
该方法在化学、生物化学和药物研究等领域有着广泛的应用。
通过本文的介绍，相信读者对marfey法及其应用有了更深入的了解。
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立体化学中确定R/S构型的一种方法
引：首先申明一点，这是我在一本杂志上看到的一种确定构型的办法。
作者是南京信息工程大学的一位教授。
我看着觉得不错，就简单记在了纸上。
然后制作成PDF格式。
初学立体化学，对立体结构在脑子中还不是很熟悉，立体感较差。
如按书本上的方法来，将最小基团放在最后面，，然后根据基团由大到小，假设顺时针，则为R，逆时针则为S。
但给你的结构式最小基团不在最后面是很正常的事情。
所以还要进行旋转，画成fisher结构来确定。
故绝对构型弄错是常有的事情（特别对于透视式来说，我学的时候经常弄错）。
但本方法简单明了，绝对好用。
（否则也不会我花了大概一个半小时整理，结构用chemdraw画的，平时不大画，很慢）。
常见用来表示立体构型的的方法有：①费舍尔投影式②锯架式③透视式（或伞形式）④纽曼式。
具体方法：
①用次序规则将四个基团由高到低排序，并依次编号为4,3,2,1。
②对于费舍尔式，可任意取三个基团；对于其他构型式，取就近的三个基团（即将离观察者最远的那个基团排除）
③按优先顺序将选取的三个基团由高到低旋转，当未选基团为奇数，且顺时针时，则为R，逆时针则为S；基团为偶数时则相反。
（对于纽曼式，锯架式，当后面的那个C有手型需要确定绝对构型时，显然，未选取基团是靠近观察者的那个，此时观察另外三个基团的旋转顺序较为方便，但与上述方法恰好相反，故有上述方法确定构型后，真实构型应相反。
）
注：原文在表达选取三个基团时，如此描述，【任意选取三个就近而便于观察旋转的基团】。
我将其理解为：先使三基团就近，但基团大小是无所谓的，故有任意一说。
任意是指基团任意，而非选取基团时可以任意选。
这在下面的例子中可以看出来。
原文有八个例子，现举典型的五个。
（有几个是我改编的，解析是我写的简单分析，不是很好。
但勉强可以理解）
例一：
解析：根据以上所述，4,3,2,1，分别为氨基，羧基，甲基和氢原子。
任意的选三个。
这里例如选4,2,1。
则未选基团为3，为奇数。
4,2,1旋转为逆时针，故为S。
例二：
解析：首先确定4,3,2,1，分别为羟基，氨基，甲基和氢。
按就近原则，未选基团为羟基（偶数），旋转为顺时针，故为S。
例三：
解析：先分析前面那个手型碳。
选取氢，羧基和氯原子。
R。
重点看后面那个。
以羟基羧基，
氢为旋转基团（这样很方便），为4,2,1，顺时针，故构型应为R。
但如前所述，未选取基团不是远离而是靠近，故构型实际为S。
例四：
解析：对于前一个手型碳，按就近原则，选氢原子，羟基和羧基。
（4,2,1，逆时针）。
故为S。
后面那个和纽曼式类似，最后一步也要反过来。
（4,2,1，顺时针)。
本来应为R，但现在是S。
例五：
解析：对于前面那个，选氯原子，氢和CH(COOH)，分别为4,3,1。
顺时针。
故为S。
当然，你选氯原子，氢和CH2也一样的。
后面那个则显然选氢，羧基和CH(Cl)。
S。