异构体

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什么是异构体

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异构体是由于围绕单键的旋转受阻而产生的立体异构体,其中由于立体应变或其他因素造成的能量差异对旋转产生了足够高的障碍,从而使个别构象体得以分离。它们自然发生,在制药设计中很重要。当取代物是无手性的,这些构象体是对映体,显示出轴向手性;否则它们是非对映体

能量学

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单个异构体的稳定性是由抑制旋转的排斥性相互作用赋予的。立体结构和原则上连接两个亚基的键的长度和硬度都有贡献。通常,阿托异构体是通过动态核磁共振光谱来研究的,因为阿托异构体是一种流变性的形式。从理论和反应结果及产量的推断也有贡献。阿托异构体表现出轴向手性(平面手性)。当外消旋化的障碍很高时,如BINAP配体所说明的那样,这一现象在不对称合成中变得有实际价值。抗焦虑和催眠镇静剂甲喹酮是表现出阿托异构现象的药物分子的一个经典例子。

立体化学分配

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确定双芳基异构体的轴向立体化学可以通过使用沿受阻旋转轴的纽曼投影来完成。根据Cahn-Ingold-Prelog优先权规则,首先对正取代物,以及在某些情况下对元取代物进行优先分配。一种命名方法是基于对这些基团所定义的螺旋度的设想。从最接近的环中优先级最高的取代基开始,沿着最短的路径移动到另一个环中优先级最高的取代基,xxx配置被分配为顺时针的P或Δ,逆时针的M或Λ。另外,所有四个基团都可以通过Cahn-Ingold-Prelog优先规则进行排序,总体上优先考虑纽曼投影的前原子上的基团。这两种构型被称为Ra和Sa,与传统的四面体立体中心的R/S相类似。轴向手性双芳基化合物是通过偶联反应制备的,如Ullmann偶联,Suzuki-Miyaura反应,或钯催化的芳基化。在合成之后,外消旋的双芳基通过经典的方法进行解析。非对映选择性偶联可以通过使用连接两个芳基的手性桥或通过在轴桥的近端位置使用手性辅助剂来实现。

异构体

对映选择性偶联可以通过在其中一个双芳基上使用手性离去基团或在氧化条件下利用手性胺设置轴向构型来实现。通过外消旋体的种子定向结晶,可以分离出单个阿托异构体。因此,1,1'-联萘从熔体中结晶为单个对映体。

异构体的范围

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在一种应用中,阿托异构体的不对称性在一个化学反应中被转移到一个新的立体中心。阿托异构体是一种从(S)-缬氨酸开始合成的碘芳基化合物,以(M,S)异构体和(P,S)异构体的形式存在。两者之间的相互转化障碍为24.3千卡/摩尔(101.7千焦/摩尔)。(M,S)异构体可以通过从己烷中重结晶而完全从这种混合物中获得。如同Barton-McCombie反应一样,通过三丁基氢化锡/三乙基硼/氧气混合物将碘基均匀地除去,形成一个芳基。尽管现在芳基中的阻碍旋转被移除,但与烯烃的分子内反应比碳氮键的旋转快得多,因此立体化学被保留下来。通过这种方式,(M,S)异构体产生了(S,S)二吲哚酮。最重要的一类阿托异构体是双元体,如二苯酸,它是联苯的衍生物,有一套完整的正向取代基。联苯化合物的杂芳烃类似物也存在,其中受阻的旋转发生在一个碳氮或一个氮氮键上。

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  1. 什么是异构体
  2. 能量学
  3. 立体化学分配
  4. 异构体的范围

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