6.3:絶対配置と(R)および(S)システム

0 Comments

透視式の絶対配置

化学者は、ある立体異性体を別の立体異性体と区別するための便利な方法を必要とする。 Cahn-Ingold-Prelogシステムは、”R'”(ラテン語のrectusから、右利きを意味する)または”S'”(ラテン語のsinisterから、左利きを意味する)という名称を使用して、任意の立体中心の立体化学的配置を明確に定義することを可能にする一連の規則である。,

立体化学命名法のこのシステムの規則は、表面上はかなり単純である。

キラル中心にR/S指定を割り当てるための規則

1:四つの置換基に優先順位を割り当て、#1が最高優先度であり、#4が最低である。 優先順位は原子番号に基づいています。

2:#1から#2から#3までの円をトレースします。

3:#4優先度グループの向きを決定します。 それがページの平面に向けられている場合(あなたから離れている場合)、ステップ4aに進み、ページの平面から(あなたの方に向けられている場合)ステップ4bに進みます。,

4a:(#4グループはあなたから離れて指しています):パート2の時計回りの円はR構成に対応し、反時計回りの円はS構成に対応します。

4b:(#4グループはあなたに向かって指しています):パート2の時計回りの円はS構成に対応し、反時計回りの円はR構成に対応します。

最初の例として3-炭素糖グリセルアルデヒドを使用します。 最初に行うべきことは、キラル中心に結合した四つの置換基のそれぞれに優先順位を割り当てることです。, まず、キラル中心に直接結合している原子を見てください:これらはH、O(ヒドロキシル中)、C(アルデヒド中)、およびC(CH2OH基中)です。

グリセルアルデヒドにR/S構成を割り当てると、

二つの優先順位は簡単です:原子番号1の水素は最も低い(#4)優先順位であり、原子番号8のヒドロキシル酸素は優先順位#1です。 炭素の原子番号は6である。 二つの’C’基のうち、優先順位#2、アルデヒドまたはCH2OHはどれですか?, これを決定するために、我々は離れてキラル中心からもう一つの結合を移動:アルデヒドのために我々は酸素に二重結合を持っているが、CH2OH基に我々は酸素に単結合を持っています。 原子が同じであれば、二重結合は単結合よりも優先順位が高くなります。 したがって、アルデヒド基には#2優先順位が割り当てられ、CH2OH基には#3優先順位が割り当てられる。

優先順位が割り当てられたら、次に#4優先順位グループ(水素)を見て、それが私たちから離れてページの平面に向けられていることがわかります-上記の手順のステップ4aが適用されます。, 次に、#1、#2、および#3の優先順位グループによって定義された円を昇順にトレースします。 円は時計回りであり、ステップ4aにより、この炭素は”R”配置を有し、この分子は(R)-グリセルアルデヒドであることがわかる。 その鏡像異性体は、定義により、(S)-グリセルアルデヒドでなければならない。

次に、乳酸の鏡像異性体の一つを見て、キラル中心の配置を決定しましょう。 明らかに、Hは#4置換基であり、OHは#1である。 酸素との三つの結合のために、酸基上の炭素は#2を優先し、メチル基は#3を優先する。, この図では、#4グループ、水素は、私たちに向かって(ページの平面の外に)描かれることが起こるので、ステップ4bを使用します:#1から#2まで#3までの円は時計回りであり、つまりカイラル中心がS配置を持っていることを意味します。

薬物サリドマイドは、薬物設計における立体化学の重要性における興味深い-しかし悲劇的な-ケーススタディです。, 最初にドイツの製薬会社によって製造され、ヨーロッパおよびオーストラリアで1950年代後半に広く規定されて”妊婦のつわりのための鎮静剤そして治療としてs、サリドマイドはそれを取った女性に耐えられる赤ん坊の壊滅的な生まれつきの欠陥の原因としてすぐに関係しました。 サリドマイドはキラル中心を含み,したがって二つの鏡像異性体形態で存在する。 これは、ラセミ混合物として市販された:言い換えれば、両方の鏡像異性体の50:50混合物である。

左側の鏡像異性体の立体化学的配置を決定してみましょう。, キラル中心への四つの結合のうち、#4の優先順位は水素である。 窒素基は#1、環のカルボニル側は#2、環の–CH2側は#3である。

水素は私たちから離れて指し示されており、優先された置換基は時計回りの円をたどる:これはサリドマイドのR鏡像異性体である。 もちろん、他の鏡像異性体はS配置を有していなければならない。,

科学者たちは、サリドマイドがどのように機能するかはまだ不明ですが、実験的証拠は、S鏡像異性体が先天性欠損症を引き起こしながら、それが実際には、所望の医学的効果を有していたR鏡像異性体であることを示唆しています。 しかし、この知識があっても、純粋な(R)-サリドマイドは、体内の酵素が二つの鏡像異性体の間で急速に変換されるため、安全ではありません-それが第12章でどのように起こるかを見ていきます。

歴史的なノートとして、サリドマイドは米国の使用のために決して承認されませんでした。 これは博士の努力の大部分のおかげでした, フランシスケルシー、彼女のキャリアに危険にさらされて、特に発達中の胎児の血流に入る薬の能力に関して、適切な安全性研究の欠如についての彼女の懸念のために、その承認をブロックした食品医薬品担当者。 しかし、残念なことに、当時の新薬の臨床試験では、全国の医師とその患者に広範かつ規制されていない流通が含まれていたため、米国の家族は引き起こされた被害から免れることはできませんでした。,

ごく最近、サリドマイドの近い派生物は、多発性骨髄腫と呼ばれる血液癌の治療のために、厳格な安全対策が施行されて、米国で再び処方すること ブラジルでは、サリドマイドはハンセン病の治療に使用されていますが、安全対策にもかかわらず、子供たちはまだサリドマイド関連の欠陥を持って生まれています。

エクササイズ1.:以下に示す生体分子中のキラル中心の立体化学的配置を決定する。

演習2.,:リンゴ酸の(R)鏡像異性体は、下の図のC-O結合のための固体または破線のくさびを有するべきであるか?

演習3.:立体化学を示すために固体または破線のくさびを使用して、イブプロフェンの(R)鏡像異性体および2-methylerythritol-4-phosphateの(S)鏡像異性体を描く(構造は立体化学なしでこの章で先に示されている)。

演習の解

フィッシャー射影の絶対配置

フィッシャー射影におけるカイラル中心の絶対配置を決定するには、次の二段階の手順を使用します。,

ステップ1
CIP優先システムを使用して、キラル中心に結合した四つの配位子(基)に優先番号を割り当てます。

ステップ2-垂直オプション
最低優先度のリガンドが垂直ボンド上にある場合、それはビューアから離れて指しています。

非常に正しい答えを与える方向に、優先順位の高いリガンド(←→←→←)から始まる三つの優先順位の高いリガンドをトレースします。

以下の化合物では、移動は時計回りにR構成を示しています。, この化合物の完全なIUPAC名は、(R)-butan-2-olである。

ステップ2-水平オプション

最低優先度のリガンドが水平ボンド上にある場合、それはビューアの方を指しています。

ひどく間違った答えを与える方向に、優先順位の高いリガンド(←→←→←)から始まる三つの優先順位の高いリガンドをトレースします。 以下の表では、構成が最初の例とは逆になっていることに注意してください。,

以下の化合物では、動きは時計回り(R)であり、これは恐ろしく間違っているので、実際の構成はSです。この化合物の完全なIUPAC名は(S)-butan-2-olです。

構成を変更せずにフィッシャー投影を操作する

フィッシャー投影は、三次元分子を二次元に制限します。 したがって,カイラル中心での絶対配置を変更することなくFischer射影で実行できる演算には限界がある。, Fischer射影におけるカイラル中心における絶対配置を変化させない演算は二つの規則として要約できる。

ルール1:フィッシャー投影を紙の平面から持ち上げることなくいずれかの方向に180º回転させても、カイラル中心での絶対配置は変わらない。

ルール2:キラル中心の三つの配位子をいずれの方向にも回転させ、残りの配位子を所定の位置に保ち、キラル中心の絶対配置を変えない。,

構成の変更によるフィッシャー投影の操作

フィッシャー投影のカイラル中心で絶対配置を変更する操作は、二つのルールとして要約することができます。

ルール1:いずれの方向におけるフィッシャー射影の90º回転は、カイラル中心における絶対配置を変化させる。

ルール2:キラル中心上の任意の二つの配位子を交換すると、キラル中心の絶対配置が変更されます。,

上記の規則は、検討中のフィッシャー射影が一つのカイラル中心のみを含むことを前提としています。 しかし、注意して、それらは任意の数のキラル中心を含むフィッシャー投影に適用することができる。

演習1

以下の化合物をRまたはSとして分類しますか?

ソリューション

  1. S:I>Br>F>H.最低優先度の置換基Hは、すでに後ろに向かっています。, R:Br>Cl>CH3>H.最低優先度であるHを後ろに配置するには、HとBrを切り替える必要があります。 次に、BrからClに移動すると、CH3が右に回り、Rを与えます。
  2. RもSもありません:この分子はアキラルではありません。
  3. R:OH>CN>CH2NH2>H.最低優先度であるHは、バックに切り替える必要があります。, 次に、OHからCNにCH2NH2に移動すると、右に曲がってRが得られます。
  4. (5)S:\(\ce{-COOH}\)>\(\ce{-CH_2OH}\)>\(\ce{C#CH}\)>\(\ce{C#CH}\)>\(\ce{h}\)。 次に、\(\ce{-COOH}\)から\(\ce{-CH_2OH}\)に移動して\(\ce{-C#CH}\)あなたは左に曲がっていて、s構成を与えます。

演習

6. 優先順位が最も低い(4)原子が後ろにペースされるように次の方向に向け、立体化学(RまたはS)を割り当てます。

7. ドロー(R)-2-ブロモブタン-2-ol。

8., 以下の分子にR/Sを割り当てます。

ソリューション

A=S;B=R

8. ステレオセンターはRです。

その他のリソース

R-S命名システムに関するKahn Academyビデオチュートリアル

  1. SchoreおよびVollhardt。 有機化学の構造および機能。 ニューヨーク:W.H.フリーマンと会社、2007。
  2. マクマリー、ジョンとSimanek、エリック。 専門は有機化学。 第6回エディション ブルックス-コール、2006年。,

貢献者と帰属

  • Ekta Patel(UCD),Ifemayowa Aworanti(メリーランド大学ボルチモア郡)
  • Tim Soderberg(ミネソタ大学モリス)による生物学的重点を持つ有機化学


コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です