一文理清:Z/E、R/S、endo/exo、cis/trans 与 syn/anti 构型异构概念

一文理清:Z/E、R/S、endo/exo、cis/trans 与 syn/anti 构型异构概念

首先,按照所连原子(元素)的原子序数排列,原子序数大的序号小(优先)。对于所连原子的原子序数相同的情况,我们继续比较所连原子的所连原子的原子序数。

接下来,重新排列分子结构,让最小的(次序最低的)基团远离我们。观察由1到2再到3的旋转方向,如果是顺时针的,那么在手性中心上标注R;如果是逆时针的,则标注S。(书写字母 R 时,起笔为顺时针方向;书写字母 S 时,起笔为逆时针方向。可借助这一书写特征,快速判断 R、S 构型。)

图 3

2.2 E/Z构型

E/Z构型用来标记含双键结构的绝对立体构型。

国际统一规定:按“顺序规则”分别比较每个碳原子上连接的两个原子或基团,若两个较优基团在π键平面同侧为Z型异构体,在异侧者为E型异构体。Z和E分别取自德语单词“Zusammen”和“Entgegen”的首位字母,前者意思是“在一起”,后者的意思是“相反,相对”。

图 4

2.3 cis/trans构型

顺反(cis/trans)构型属于相对构型,仅表达相对空间关系,主要用于描述环状化合物、烯烃等不饱和结构中取代基的空间相对位置关系。

其中cis表示顺式:分子中两个特定基团位于环平面 / 双键同侧;trans表示反式:两个特定基团位于环平面 / 双键异侧。

图 5

2.4 endo/exo(内/外)构型

endo/exo(内/外)属于相对构型,用来标记双环桥环化合物,是桥环特有的立体构型命名,不用于普通烯烃、开链化合物。

判断方法:若取代基在反应中指向分子平面的外侧,或与双烯体的双键方向相反,则为exo构型。若取代基在反应中指向分子平面的内侧,或与双烯体的双键方向相同,则为endo构型。

图 6

2.5 syn/anti

syn/anti构型标记法属于相对构型,很容易与cis/trans构型标记法弄混,但二者有本质区别的:正如前文提到的,cis/trans多用来描述分子本身的静态立体构型(如环上取代基顺反);syn/anti主要用于描述反应过程的立体变化与加成方式,是一个动态的过程。比如顺式加成 syn-addition、反式加成 anti-addition、消除反应的 syn/anti 消除等。

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