跳转到内容

顺序规则

本页使用了标题或全文手工转换
维基百科，自由的百科全书

顺序规则（Cahn–Ingold–Prelog (CIP) sequence rules、CIP priority rules）是一套用于有机化学的规则，用来命名有机分子的立体异构现象。一个有机分子可能含有多个立体中心和双键，而每一个都给了这个分子两种可能的排布。这个规则的目的是给予立体中心R/S标记（英语：Absolute configuration），双键E/Z标记，而使每个排布都可以用系统性的语言来描述。

顺序规则和其他的命名原则，如IUPAC命名法有显著的不同，原因是此规则是被制定来命名有立体异构体的分子，而不是来一般的分类与描述化合物。

使用顺序规则的步骤通常是：

  1. 标记立体中心和双键；
  2. 标记连着立体中心的四个基团的优先级，和双键两端原子各自所接的两个基团的优先级（两端分开标记）；
  3. 标记立体中心的R/S，和双键的E/Z。

标记优先级

R/S和E/Z标记是建于与立体中心（或双键）相连的基团的优先级上的。所以标示这些优先级的步骤，是整个顺序规则的核心。

首先比较的是直接接到该立体中心的原子的原子序（原子序数），原子序愈大的即可拿到较大的优先级。假如是原子序相同的情形，则分别表列直接连接该原子的原子，即与立体中心距离为二的那些原子，并以原子序降序排列。然后逐原子比较，当一有差别出现，拥有较大原子序的一方即有较大的优先级。如果还是相同，在表上的原子将被他们所们所接的原子，即与立体中心为三的原子所取代，并个别做降序排列，然后再度逐原子比较。整个步骤将重复不断进行，直到出现差异为止。

重复上述步骤时，如果遇到构型不相同的立体中心或双键，则它们之间的顺序也不相同。含R构型立体中心的基团在先，含S构型立体中心的基团在后；含Z型双键的基团在先，含E型双键的基团在后。

举些例子以助于说明这个比较的过程：

  • －OH > －CH3：－OH基团直接接到立体中心的原子（O）的原子序大于－CH3直接接到立体中心的原子（C）。
  • －CH(OH)CH3 > －CH2OH：直接接立体中心的原子都是碳，但与原子中心距离为二的表不同，分别是（O,C,H）和（O,H,H）。最早的区别是第二行的碳与氢，而碳原子序比较大，故取得较大优先级。
  • －CH(OCH3)CH3 > －CH(OH)CH2OH：与立体中心距离为二的表皆是（O,C,H），故我们制造距离三的表：（(C),(H,H,H),()）；（(H),(O,H,H),()）。最早的差距是第1-1行的碳和氢。认为第2-1行的氧取得优先级是不正确的（因为要照顺序比）。
  • －CH(CH2F)OCH3 > －CH(CH3)OCH2F：距离二表（O,C,H）；（O,C,H）距离三表（(C),(F,H,H),()）；（(C),(H,H,H),()），认为后面距离为四的氟赢是不正确的，因为差别在距离三即出现。

同位素

当两基团只有同位素的差别，则以质量数来比较：

  • －CDH2 > －CH3：与立体中心距离二的表是（D,H,H）；（H,H,H），而D = 2 > H = 1。
  • －CH(OD)CH3 > －CH(OH)CTH2：距离二的表相同（O,C,H），故制作距离三的表（(D),(H,H,H),()）；（(H),(T,H,H),()）。在1-1行，D > H，取得较大优先级。
  • －CH2CH2CH3 > －CDHCH3：由于基团有原子上的不同，故以原子序作为比较的基准，而前者在距离三取得较大的优先级。认为距离二的时候 D > H 是不正确的。

双键与三键

如果甲原子与乙原子之间为双键，则把甲原子视为用单键与两个原子连接：乙原子以及一个与乙原子有相同原子序且只与甲连接的虚拟原子。当进一步追溯到与乙原子相连的原子时，甲原子本身不算，以避免往回找的现象，但是会算上一个虚拟的甲原子，而虚拟的原子则不连接任何原子，这样，双键就被正确的诠释了。 例子：

  • －CH=O > －CH2OH：距离二的表分别是（O,虚拟O,H）；（O,H,H）。虚拟O取得了较高的优先级。
  • －CH(OCH3)2 > －CH=O：距离二的表分别是（O,O,H）；（O,虚拟O,H），是相同的。但在距离三的时候，虚拟O并没有和任何其他东西相接，故表为（(C),(C),()）；（(虚拟C),(),()）。在第二行 C > 无东西。
  • －CH=CH2 > －CH(CH3)2：距离二的表是（C,虚拟C,H）；（C,C,H），故比较距离三：（(虚拟C,H,H),(),()）；（(H,H,H),(H,H,H),()）。距离三表中的虚拟C是用来表达C=C双键的另一个方向。

碳环

当遇到含有碳环的化合物时，必须要把他展开为树状（被作者称为分层图）。方法是从立体中心开始，走所有可能的路径，当在某条路径上，遇到一个该条路径已经走过的原子时，把该原子变成个虚拟的原子，以确保这树是有限的。同一个原子可能在该树上出现多次，有时是原本的，有时是虚拟的。

标记双键与立体中心

立体中心：R/S

当一个立体中心的四个基团都被给予了优先级之后，使该分子在空间中，拥有最低优先级的取代基是指远离观察者的（即位于虚形键上）一个。假设四个基团分别被标示为1（最高优先）到4（最低优先），那么从1到3所转的方向标记了该个立体中心。当1到2到3的方向是顺时钟时，我们标记它为R，若是逆时钟则为S。这些记号分别是由拉丁文的右(rectus)和左(sinister)来的。

双键：E/Z

对于烯类和那些具有双键的有机化合物，基团还是一样的被标记优先级，但在这里，重要的是双键两边的碳原子所接的基团中，优先级较高的那一个的相对位置。当两个优先级较高的基团在双键的同侧，即是顺的位置，即把这双键标记为Z。若在相对的位置，即标记为E。这些记号来分别自于德文的一起(zusammen)和相对(entgegen)。

多个标记

很重要的一点是，一个化合物中，可能会有许多的地方需要标记。举例来说，麻黄碱可以在(1R,2S)和(1S,2R)的形式存在。但(1R,2R)和(1S,2S)的组成也是存在的。基本上，有n个立体中心和双键，就会有2n个异构体，但有时候，有些异构体是不可能存在的，从而降低了可能存在的异构体数目。

参见

参考资料

“Cahn-Ingold-Prelog顺序规则”的最初文献：

IUPAC的立体化学命名法：

检索自“https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=序列法則&oldid=82095078”