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立体化学和手性
内旋圈闭
最后更新:2022年12月6日|
这些是分子吗对映体,非对映体,还是相同的?
如果你立刻认出这是一个具有内部对称平面的分子(因此是非手性分子,不可能有对映体),恭喜你。
如果没有,你只是掉进了内旋圈闭。
内消旋陷阱是考试和测试中很常见的一个特征来确保你理解了手性的概念注意到。
为了说清楚一点,a内消旋化合物是一种分子有手性中心但也有一个内部对称平面。
这使得分子具有非手性:确实如此不有对映体吗不旋转平面偏振光。
Meso陷阱通常与其他一些重要技能的测试一起出现,特别是:
- 识别异构体的类型
- 操作各种类型的化学图表
- 确定给定立体中心的(R)/(S)命名法
- 识别各种类型反应的立体化学
这些都是基本技能。我们在这里讨论的不是琐碎的事情。
它可以以非常明显的方式出现(如上面的例子),也可以以许多其他方式出现,如在这些例子中内消旋体不是很明显,用不同的投影画出来的。
内消旋陷阱还可以通过其他方式悄悄靠近你,比如当你被问到某个反应的产物时。在下面的例子中,你可能不仅要画出反应的生成物,还要画出它的对映体。然而,在这种情况下,产品是内消旋体也就是说只有一种产品。
如何避免落入内消旋陷阱
确定一个内消旋体意味着能够识别分子中的对称平面。重要的是要认识到,它既可以切断一个键,也可以切断一个原子,如下面的例子所示。
如果对称面不明显呢?这就是你真正需要证明你有一些重要技能的时候——比如识别以不同投影绘制的分子的能力,如何做键旋转,以及如何识别(R)/(S)的命名。
有两种基本策略来识别a内消旋体如果它没有画出明显的构型。
阻力最大,但回报最大的途径是学会掌握如何在线楔图、纽曼投影、费舍尔投影上进行键旋转,以及能够在必要时在这三种类型的图之间进行转换。在开始阶段,使用模型工具包来检查您的工作是非常宝贵的。有了这些技巧,你就可以用给定的任何结构旋转化学键来测试这两个分子是否互为镜像。
确定一个化合物是否为内消旋体的一个稍微简单的方法是利用一个简单的原理:介观化合物有一个内部的镜像平面。
也就是说,不仅必须1)镜面两侧的碳都有相同的取代基,但除此之外2)镜面一侧的每一个(R)立体中心必须与另一侧的(S)立体中心相平衡。
所以如果可以的话很快确定(R)/(S),你也可以快速判断一个给定的化合物是否为内消旋,而不需要进行键旋转。如果立体居中不相反,它不可能是内消旋体。根据分子的复杂程度,这可能是一种更快的方法。
避免落入中旋陷阱的关键因素是偏执狂。当被问及分子是否是非对映体/对映体/同样的,问自己,“这是对称分子吗?”每一次。在做了加成反应对于双键,问自己"这是对称分子吗? "这种情况出现的频率比你想象的要高得多——尤其是在考试中。
它稍后也出现在核磁共振中,识别一个对称平面可以告诉你你将看到多少不同的质子或碳信号。
答案:1)相同(介观)2)a), b), c)都是相同(介观)化合物的例子,画得不同。3)给予独联体-dimethylcyclohexane (内消旋体), b)得到(R,S)-2-3-二溴丁烷,也是a内消旋体。
笔记
01键合、结构和共振
- 我们怎么知道甲烷是四面体?
- 杂化轨道和杂化
- 如何确定杂交:一条捷径
- 轨道杂化和化学键强度
- Sigma键有六种:Pi键有一种
- 关键技能:如何计算形式电荷
- 部分电荷提供了电子流动的线索
- 四种分子间力及其如何影响沸点
- 3种影响沸点的趋势
- 如何利用电负性来确定电子密度(以及为什么不相信形式电荷)
- 共振简介
- 如何使用曲线箭头交换共振形式
- 计算共振形式(1)-最小电荷规则
- 如何利用电负性找到最佳共振结构
- 评价带负电荷的共振结构
- 评价带正电荷的共振结构
- 探索共鸣:派捐赠
- 探索共振:pi受体
- 总结:评价共振结构
- 绘制共振结构:要避免的3个常见错误
- 如何应用电负性和共振来理解反应性
- 键杂化实践
- 结构和结合练习测验
- 共振结构实践
02酸碱反应
03烷烃和命名法
04构象和环烷烃
05有机反应入门
- 学习一种新反应时最重要的问题
- 组织中的4类主要反应
- 学习新的反应:电子如何移动?
- 电子如何(为什么)流动
- 学习一个新的反应时要问的第三个最重要的问题
- 有机化学中稳定负电荷的7个因素
- 有机化学中稳定正电荷的7个因素
- 常见错误:形式上的指控会产生误导
- 亲核试剂和亲电试剂
- 曲线箭头(用于反应)
- 弯曲箭头(2):最初的反面和最后的正面
- 亲核性与碱性
- 三类亲核试剂
- 什么是好的亲核试剂?
- 什么是好的离去基?
- 3个稳定碳正离子的因素
- 碳正离子不稳定的三个因素
- 什么是过渡态?
- 哈蒙德的假设
- 格罗斯曼的统治
- 先画丑的版本
- 学习有机化学反应:核对表(PDF)
- 加成反应简介
- 消除反应简介
- 自由基取代反应导论
- 氧化裂解反应导论
06自由基反应
07立体化学和手性
08置换反应
09消除反应
11SN1 SN2 / E1、E2的决定
12烯烃的反应
- 烯烃的E、Z表示法(+ Cis/Trans)
- 烯烃的稳定性
- 加成反应:消去的反义词
- 选择性vs.特异性
- 烯烃加成反应的区域选择性
- 烯烃加成反应的立体选择性:Syn与Anti加成
- 烯烃中盐酸的马氏加成法
- 烯烃加氢卤化机理及其对马氏规则的解释
- 箭推和烯烃加成反应
- 添加模式#1:“碳正离子途径”
- 烯烃加成反应中的重排
- 烯烃的溴化
- 烯烃的溴化反应机理
- 烯加成模式#2:“三元环”途径
- 硼氢化反应——烯烃的氧化
- 烯烃的硼氢化氧化机理
- 烯烃添加模式#3:“协同”途径
- 溴离子的形成:一个(次要)推箭困境
- 第四种烯烃加成模式-自由基加成
- 烯烃反应:臭氧分解
- 概述:烯烃反应机理的三个关键家族
- 钯对碳(Pd/C)催化加氢
- OsO4(四氧化锇)用于烯烃的二羟基化
- 间氯过氧苯甲酸
- 合成(4)-烯烃反应图,包括卤代烷基反应
- 烯烃反应练习题
13炔的反应
14醇,环氧化合物和醚
- 醇。命名法和性质
- 酒精可以充当酸或碱(以及为什么它很重要)
- 醇类-酸性和碱性
- 威廉姆森醚合成
- 威廉姆森醚合成:规划
- 烯烃、叔烷基卤化物和烷氧汞的醚
- 醇通过酸催化合成醚
- 醚与酸的裂解
- 环氧化物-醚家族中的异类
- 用酸打开环氧化物
- 环氧环开口与基地
- 从醇中制取烷基卤化物
- Tosylates和Mesylates
- PBr3和SOCl2
- 醇的消除反应
- POCl3消除醇生成烯烃的研究
- 酒精氧化:“强”和“弱”氧化剂
- 揭开酒精氧化机制的神秘面纱
- 醇和醚的分子内反应
- 酒精保护团体
- 硫醇和硫醚
- 计算碳的氧化态
- 有机化学中的氧化与还原“,
- 氧化梯子
- 醇制卤代烃的SOCl2机理:SN2 vs SNi
- 酒精反应路线图(PDF)
- 酒精反应练习题
- 环氧反应测验
- 氧化还原练习测验
15有机金属化合物
16光谱学
17Dienes和MO理论
- 有机化学中会发生什么
- 这些分子是共轭的吗?
- 有机化学中的共轭与共振
- 成键和反键轨道
- 烯丙基阳离子、烯丙基自由基和烯丙基阴离子的分子轨道
- 丁二烯的分子轨道
- 二烯反应:1,2和1,4加成
- 热力学和动力学产物
- 更多在1,2和1,4添加到双烯
- 顺式和反式
- Diels-Alder反应
- Diels-Alder反应中的环二烯和亲二烯
- Diels-Alder反应的立体化学
- Exo vs Endo产品在Diels Alder:如何区分他们
- Diels Alder反应中的HOMO和LUMO
- 为什么Endo vs Exo产品在Diels-Alder反应中更受青睐?
- Diels-Alder反应:动力学和热力学控制
- 复古Diels-Alder反应
- 分子内Diels Alder反应
- Diels-Alder反应中的区域化学
- Cope和Claisen重排
- Electrocyclic反应
- 电循环环开启和关闭(2)-六(或八)π电子
- Diels Alder练习题
- 分子轨道理论实践
19芳香分子的反应
- 亲电芳香族取代:简介
- 亲电芳香族取代反应中的激活和失活基团
- 亲电芳香族取代反应机理
- 亲电芳香族取代中的邻位、对位和元位董事
- 理解Ortho, Para和Meta director
- 为什么卤素是正对位的?
- 双取代苯:最强电子供体“胜出”
- 亲电芳香族取代(1)-苯的卤化
- 亲电芳香族取代(2)-硝化和磺化
- EAS反应(3)- Friedel-Crafts酰基化和Friedel-Crafts烷基化
- 分子内Friedel-Crafts反应
- 亲核芳烃取代(NAS)
- 亲核芳香族取代(2)-苄基机制
- “苄基”碳的溴化与氧化反应
- Wolff-Kishner, Clemmensen和其他羰基还原
- 芳香族侧链上的更多反应:硝基还原和拜耳Villiger反应
- 芳香族合成(1)-“操作顺序”
- 苯衍生物的合成(2)-极性反转
- 芳族合成(3)-磺酰基阻滞基团
- 桦树减少
- 合成(7):苯及相关芳香族化合物的反应图谱
- 芳香族反应与合成实践“,
- 亲电芳香取代的实践问题
嘿!谢谢你上个月的鼓励。我的博客有点像我的小秘密空间,我在那里撅嘴、抱怨、倾诉我所有的沮丧;在现实生活中我不会向别人透露的东西,因为这可能会让人们认为我以自我为中心(尤其是对B+感到焦虑)。
我想你可以说我对有机化学又爱又恨。这是一门很难的课,但我真的非常喜欢学习材料——至少与一般化学相比是这样。我和我的两个室友(都是非常聪明的曲线设定者)从这个季度开始参加荣誉课程。希望我不会再犯同样的错误,在开始时做得很好,低估了期末考试。
OMG !我爱你!!这篇文章把我从额外的2个小时的混乱中拯救出来!!耶:D
詹姆斯,我注意到在这个“内消旋陷阱”的帖子上没有对这些问题的答案。另外,对于旋转120度和60度的图也没有解释。我们什么时候可以这样做,规则是什么?谢谢!Chris Raabe, UAA
张贴答案,谢谢你提到这一点。关于键旋转:如果你交换一个碳上的任意三个基团,你就完成了键旋转。把一个群体旋转60度有点棘手,我没有一个很好的捷径来学习如何做到这一点。
2,3-二溴丁烷没有R
OMG ! !我就是喜欢有人懂自己的东西,还能教别人。这是非常罕见的。
谢谢你!这很有道理。
我偶然发现了这个网站,但这是一个多么偶然的错误。
谢谢你说得这么详细。我有一个即将到来的考试,很可能会落入这种圈套。
你的网页上还有其他关于教授喜欢在考试中使用的技巧的部分吗?你的网站是独特的,因为它可能是由一个教授(你的证书比大多数教授更令人印象深刻)。非常感谢您的见解。
谨致敬礼
客人们
非常感谢你提供这么好的信息。我在寻找orgo的提示时发现了您的网站,我不得不说这是一个金矿!我知道你经常收到这样的邮件,但是非常感谢你的帮助。在过去的10分钟里,我一直在研究这个立体化学问题,这为我节省了很多时间。
伟大的东西!
只有一个词:非常好
谢谢你救了我的命!谢谢,但我仍然不知道如何确定theR和S纽曼投影?
先生,你该得奖!(我的化学教授应该被开除并被驱逐出校园)
很有用! !简单的问题,澄清一下。如果一个分子是手性的,那么它就不是内消旋的吗?从开头的几句话来看,这似乎是正确的,但我只是想验证一下。
你是一位教授,无论学术状况如何,你显然都是一位优秀的教授。与在社区大学的沙漠里开花相比,继续教书和这样做是值得称赞的——这对少数去那里的人来说很好,但对我们其他人来说不是!
确实是一部伟大的作品.......非常感谢材料,这也以一种简单的方式呈现....你真是个天才。
我有一个问题…纽曼投影如何容易地转换成飞楔公式。
谢谢
这就是我所想的!
太好了,我终于打消了疑虑。你解释得比我们的化学老师好多了。非常感谢。
2)A fisher投影对我来说似乎不是内消旋。在我看来,这两个是镜像,而且手性中心(R,S) (S,R)相反。我也不能把它们叠加起来。它们在每个立体中心都被单取代。我也找不到对称平面。
2A是如何成为内消旋化合物的?
为了看到镜面,你需要做一些键旋转。下面我将展示如何对左边的分子进行旋转,这样你就可以清楚地看到镜像平面。你可以对右边的分子做同样的事情(只是方向相反),你也会看到它有一个镜像平面。
谢谢你的信息!我有点困惑,因为我认为数字2b是一个对映体,因为r,s构型在两者中是相反的。你能解释一下吗?
在2b中,如果你旋转每个纽曼基团,使羟基排列,你会看到前面的碳完全叠加在后面——分子有镜像面。它们实际上是同一个分子,只是旋转了180度。
如何将纽曼投影与两个合唱中心转换为费舍尔投影.....请解释……
谢谢你的慷慨分享!
我对你上面的一个例子感到困惑。你说顺-1,2-二甲基环己烷是内消旋。然而,画成椅子,没有对称平面,因为一个取代基是轴向的,另一个是平等的。
我认为1,2二甲基环己烷存在两个独立的对映体,但在室温下它们处于构象平衡,所以它们没有旋光性。我理解得对吗?
画得像一把椅子,没有对称的平面。但是,如果你画另一个椅形构象,你会发现它是镜像。因为分子有50%的时间是两种状态,所以你不应该看到旋光。
真实的。但它仍然不是内消旋化合物。平衡混合物由相互转换的对映异构体组成。这就是为什么它没有光学活性,而不是因为它是内消旋体。所有1,2- r, r -二取代偶数环都可以陷入这个陷阱。
在最后一个图中,顺式1,2-二甲基环己烷在椅形构象中似乎没有对称平面。你能详细说明一下吗?谢谢!
你能解释为什么1,4-二取代环己烷不是介观的,即使它们是非手性的,而且“看起来”是介观的(即,有一个对称平面)?例如1,4-二甲基环己烷。
它们没有手性,因为它们没有手性中心。你需要4个不同的“组”。这有点难看出来,但在每种情况下,1号和4号碳都有两个相同的基团连接1号和4号碳的碳链是相同的。
注意,如果它是1,4双取代环庚烷,它就会有手性中心,因为在一种情况下一边是一个CH2CH2基团另一边是一个CH2CH2CH2基团。不同。因此,手性中心。
希望这能帮到你,詹姆斯
嗨,詹姆斯!
像2,4二氯戊烷这样的2,4取代分子是内消旋的吗?
在同一条主线上,如果3C也被取代,3-碳就没有立体化学了吗因为两边相等的两个取代基使得中心的碳无手性?所以我们只把2,4命名为R S而不是3,即使它也有一个氯原子?
嗨,谢尔比,抱歉这么晚才回复,我刚从暑假旅行回来。
嗨,詹姆斯!
像2,4二氯戊烷这样的2,4取代分子是内消旋的吗?
- >是的,绝对的。(2R, 4S)和(2S, 4R)是同一分子(内消旋,有一个对称平面)。
同样的思路,如果3C也被取代,那么3-碳就没有立体化学了
因为两边相等的取代基使中心的碳无手性?
所以我们只把2,4命名为R S而不是3,即使它也有一个氯原子?
-这是一个非常有趣的问题。如果3被一个甲基取代,答案就是分子上的3号位置可以是这样的
2位和4位并不完全相同(例如2是R, 4是S)所以它没有连接到4个不同的取代基上。但分子具有平面对称性,不旋转平面偏振光。
99.99%的入门级课程不会涉及这一点,但在这种情况下,3的位置将被称为伪不对称中心。我们用小写的(r)和(s)来表示伪不对称中心的方向。
在cahn ingold预log体系中,(R)的优先级高于(S)。因此对于(2R, 4S) 3-甲基二氯戊烷,3的位置可以是(S)或(R),这取决于甲基的取向。
谢谢你的精彩博客。
我有一个关于伪不对称中心小写r/s的后续问题。我了解你对上面提到的化合物的评论:(2R, 3r/s, 4S) 3-甲基二氯戊烷。我感到困惑的是,为什么IUPAC更喜欢命名那些根本没有任何立体中心的化合物,因为它们与r/s命名是对称的。例如,(1s,4s)-1,4-二氯环己烷。这是chemdraw指定的名称,我相信这是符合IUPAC规则的。你可能知道它涉及到CIP规则的更详细的应用,如键断开等)。在我看来,命名法的主要目的是明确,使用顺式/反式来表示这些类型的对称分子是完全明确的,比在这些情况下复杂的CIP应用更容易分配。我忽略了IUPAC的建议。谢谢你回答我的问题。
Ehab
这对我帮助很大。谢谢你! !
很高兴这有帮助,安娜!
具有讽刺意味的是,我在为一个有机化学问题寻求帮助后,在意识到我甚至还没有意识到它是什么之前,就落入了这个陷阱。很高兴我偶然发现了这里!
要创建一个费雪投影,你必须旋转两个方向:时钟在180度,而不是在120度。如果你一定要顺时针走,那就90度。因此2a是对映体。要使一个对映体符合fisher投影必须确保分子的顶部和底部是相同的这就需要将其中一个分子旋转180度。镜像显示了它应该是什么样子,假设你拿着一面镜子。希望大家没有感到困惑
我喜欢有人懂他们的东西,还能教他们。这是非常罕见的。由于从https://accespedia.com/
你好,詹姆斯,
我认为你的网站很棒,有很多高质量的材料以一种可访问的方式呈现。我自己是一名有机化学导师,我经常来复习试剂,或者看看你指出的一些细微差别,以充实我的理解。
我在一次会议上遇到了内消旋化合物的新情况,想要另一个视角。我一直认为内消旋化合物是具有手性中心和内部对称平面的分子。但是,这个问题涉及(1R,2R,4S,5S)-1,4-二溴-2,5-二氯环己烷,它没有镜像平面,但仍然与它的镜像相同。但它确实有一个反转中心。我的第一印象是,这应该足以使它成为内消旋,因为反转仍然是反射对称的一种形式。我也看到过许多有内部镜像平面的分子可以旋转成具有反转中心的其他构象,就像你刚才画的二醇在2c中的样子。这就是我的问题:用反转中心来代替镜面是否足以将具有手性中心的分子定性为内消旋体?
如果你有时间,我很感激你的想法,再次感谢这个惊人的资源。
你好Philip -谢谢你提出反转中心。这是另一个具有手性中心但由于对称元素而成为非手性的分子的例子。
巴斯德将我们现在所说的(2R, 3S)酒石酸盐命名为“内旋物”,因为它在左旋和右旋异构体之间具有旋光性。随后,我们使用内消旋这个术语来指代具有手性中心且具有内部镜像平面的分子。
至于有反转中心的分子是否算“内消旋”,我想这确实是一个命名问题。我不知道它是否被称为内消旋有多重要,只要你的学生明白同样类型的现象在起作用——对称导致非对称。