光谱学

通过詹姆斯Ashenhurst

同伦,对映体,非对映体

最后更新:2020年10月16日|

同源、对映和非对映基团:它是什么意思?

当两个氢连在一个碳上时,它们可以有三种不同的关系。我们称它们为“同位”、“对映异构”和“非对映异构”。

表的内容

  1. “同源、对映、非对映”何时重要?
  2. 同位原子(或基团)
  3. 对映体原子
  4. 非对映异构的原子
  5. 什么时候重要?

1.“同源、对映、非对映”何时重要?

  • 某些反应直接用其他原子取代氢。例如,自由基氯化用C-Cl键取代C-H键。因此,理解这些原理有助于理解从这些反应中可能获得的潜在产品类型。
  • 在里面核磁共振(NMR)这些关系决定了这些氢是否处于相同的“化学环境”。换句话说,无论它们是否具有相同或不同的信号。

2.同伦原子

以乙烷这样的分子为例。让我们(用颜色)标记两个不同的氢,蓝色和红色。接下来,让我们用不同的原子依次替换这些氢。在这个例子中,它可能是氘(D),但实际上,这可以对任何原子或基团进行(当然除了氢)。

将红色的H和蓝色的H依次替换为D,然后比较形成的分子。问:这些分子是如何联系的?

在这种情况下,它们都是氘乙烷。由于这两个分子是相同的,所以这两个氢就称为同位的。任何一种产品的更换都会产生相同的产品。

同位例子乙烷用D取代任何氢得到完全相同的homo分子是什么意思

3.对映体原子

接下来我们来看丁烷;具体来说,第二种碳是丁烷。用D将红色H替换为(R)-2-氘丁烷,而用D将蓝色H替换为(S)-2-氘丁烷。因此,这些氢是等位的。自对映体那么这两个质子呢对映异构

对映异构氢是什么意思用d代替任何一个氢然后比较分子它们是对映异构这意味着对映异构

注意CH3.丁烷的质子是同伦的;只有丁烷的C-2(和C-3)氢是对映体。

4.非对映异构的原子

也可能有非对映体质子。看看下面的烯烃。红色H被D取代得到e -烯烃,蓝色H被D取代得到z -烯烃。这两种化合物之间的关系是什么?他们非对映体-立体异构体,而不是镜像。所以这两个质子是非对映异构的。

以烯烃中的非对映体氢为例,依次用d取代它们,得到不同的非对映体核磁共振谱

还有一种可能会产生非对映体质子的情况。看下面的分子- (R)-丁醇。更换红色H导致(R, R)产品。更换蓝色H将导致((R, S))产品。因此,这两个产品是非对映体,这两个质子是非对映异构的

非对映体氢的第二个例子是含立体中心的碳上的氢用d取代h,得到不同的非对映体核磁共振谱
5.
什么时候重要?

两种情况:

  1. 在自由基的络合反应中,比如丁烷在第二个碳(C-2)上,氯取代C-H会导致立体中心的混合物。重要的是要认识到这种情况何时会发生。
  2. (最常见)-在核磁共振光谱中:
  • 同伦质子具有完全相同的化学位移
  • 对映异构质子在绝大多数情况下都有相同的化学位移。然而,如果它们被置于手性环境中(例如手性溶剂),它们会有不同的化学位移。
  • 非对映异构的质子在所有情况下都有不同的化学位移

附注:我写这篇文章是因为一位读者通过我的反馈表提出了这个话题。对职位有什么建议?在这里发送反馈(如果你想匿名的话)

评论

评论部分

36个想法同伦,对映体,非对映体

  1. 最后,我们将涉足核磁共振!

    实际上,我不建议我的学生在他们的取代练习中使用氯……这个分子可能已经有一个氯在里面了——混淆了情况。对1-氯乙烷的C2进行取代练习,然后会发生什么?

    我使用了一些可笑的过渡金属(出于个人原因,我最喜欢的选择是元素76)…或者我让他们用一些荒谬的东西做替代练习,比如笑脸。我们仍然可以命名结果并比较它们的关系…它是(R)-2-笑脸丁烷和(s)-2-笑脸丁烷。

    :)

      1. 但是字母Q是手性的……(刚才是你在推特上发了这个非手性字母吗?)

        正如詹姆斯所展示的,猫也可以是手性的…

        /巨魔

  2. 这就跟你问声好!这绝对有帮助——我今天有一个关于这方面的小测验,希望它能帮到我!一个建议,也许你可以把异位的也包括进来?我对这些有点困惑,我们正在学习你列出的那些。伟大的网站!

  3. 您好,谢谢您提供的关于同位语、对映体和非对映体的例子,但我不了解对映体和非对映体的第二个例子之间的区别。如果您能给我解释一下,我将不胜感激。谢谢。)

    1. 我们看一对对的氢。对映异构体的质子对在取代作用下会产生不同的手性构型。看看上面的例子,替换一个质子就会产生一个R中心;另一个的替换创造了一个S中心。我们要么有R中心,要么有S中心。它们都是相反的手性构型,也就是对映体。

      对于非对映体,我们从第一个双键的例子开始。手性并不适用于单个双键,所以如上所述,当任何一个氢被取代时我们最终得到两个立体异构体Z构型和E构型。为了确定它们是立体异构体,试着翻转其中一个异构体,你会发现你无法让它们匹配。简单地说,立体异构体是由单个双键取代而形成的,意味着我们有非对映质子。

      接下来是第二个非对映体质子的例子:我们正在研究手性中心旁边的质子集。非对映体是两个分子式相同的分子,但它们的手性中心有不同的构型。如果构型完全相反,就有对映体。在上面的例子中,我们最终得到R,S或R,R氯丁醇的产物。这是两个分子式相同的分子,但手性构型不同;因此,它们是非对映体。如果它们是对映体,它们就必须是完全相反的,例如。一个R S产品和一个S R产品。

      所以要检查非对映体质子,你要做的第一件事就是依次替换每个质子,然后比较生成的产物。记住你的目标是确定产品的手性。如果有非对映体(不同的手性构型),它们就是非对映体;如对映体(对手性构型),对映异构;如果相同的分子(手性构型不变),同位的。

  4. 非常感谢你的所有文章。它们是如此清晰,写得很好,作为麦吉尔大学的理科学生,我可以证实你比我的许多组织化学教授更容易理解!我们现在正在学习IR/NMR/MS鉴定的东西,我在混乱的幻灯片中忙得不可开交,这篇文章是我遇到过的最好的事情!

  5. 这真的很有帮助……但如果我们能找到一些简单和常见的例子,就更有帮助了

  6. 质子是否必须靠近手性中心才能成为非对映体(如例2)?或者它们可能在链的下面或者分子的任何地方。

  7. 很好的解释,作为一名化学专业的学生,我很高兴这个话题很难,但在这里我发现它很容易,而且很有教育意义

  8. 非常清楚的描述,但是你的对映体图被描述为丁烷,但仍然是乙烷,所以图本身是同伦的。此外,您的描述通常是氯置换,但数字仍然是氘(早期版本?)。

    我买了你的光谱学pdf,但还没有机会读到....但你的网站一直很有帮助,我尝试了!

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