联苯化合物中的立体异构现象(阿托里异构现象)及其光学活性的条件

Stereo Isomerism in Biphenyl Compounds (Atropisomerism) and Conditions for Optical Activity

2020年4月17日Ankur Choudhary (noreply@blogger.com)AI 专业翻译

联苯化合物中的立体异构现象

**阿托品异构现象**

**阿托里索异构现象**指的是由于单键旋转受限,这些异构体在常规实验条件下无法被分离出来。
翻译结果: **“Out-of-Specification (OOS)”** **含义:** “Out-of-Specification (OOS)” 是制药行业中常用的术语,表示某项检测指标的实际值超出了规定的标准或规格范围。例如,药品的纯度、含量或微生物含量超过了预设的限度。这种情况需要立即采取纠正措施(CAPA),以确保产品质量符合要求。


以下是一些不包含苯基结构(即没有 sp2-sp2-sigma 键)的化合物,它们表现出阿托里索米现象(atropisomerism)。这些化合物具有光学活性和手性。由于碳-碳(C-C)键的旋转受到限制,它们无法快速改变构象,因此形成了两种可以轻易分离的构象异构体。也就是说,这些化合物是可以被分离的(即可以通过光学方法区分它们的)。

在以下结构中,围绕 sp2-sp2 键的旋转受到限制。由于基团的拥挤,分子呈现出平面构象,从而导致分子结构发生扭曲。

由于单键旋转限制而产生的立体异构体被称为“星形异构现象”(astropisomerism)。

由于单键旋转受阻而产生的立体异构体被称为“构象异构体”(tropoisomers,源自希腊语:a 表示“不”,tropos 表示“转动”)。当空间位阻阻碍旋转的程度足够高,从而阻止构象变化时,这些异构体就会存在。

当大体积基团位于联苯的邻位(ortho position)时,或者当环结构发生扭曲(strained rings)时,可以通过使用增大体积的取代基或扭曲的环结构来增强不同构象之间的旋转障碍,从而观察到旋光异构体(atropisomers)的存在。

或者,构象异构现象也被称为轴向手性,这种手性并不简单地与某个中心或平面相关,而是与一个轴有关。

该化合物含有一个手性轴,位于联苯结构上,并且在邻位(ortho)位置被取代。为了防止三个邻位取代基之间的空间冲突,联苯环彼此平行。这意味着围绕联苯键的旋转受到限制。


**阿托品异构体存在条件**

轴手性由两个因素决定:
  • 在轴的两侧,分别有一个不同的取代基。
  • **旋转稳定的轴**
当阿托品异构体的半衰期大于1000秒(16.7分钟)[≥ 1000秒]时,它们可以通过物理方法被区分成不同的物质。

以下是在不同温度下必须达到的最低自由能障碍(即能量阈值)。ΔG200K 的值为 61.6 kJ/mol,ΔG300K 的值为 93.5 kJ/mol,ΔG350K 的值为 109 kJ/mol。

已知具有手性轴的联芳基化合物之所以具有构型稳定性,主要是由于以下三个因素:
  • 替代品在各个轴上的空间需求(或几何约束)的综合作用。
  • 桥梁是存在的,它们很长,而且非常坚固。
  • 天体异构化的机制与纯粹的物理旋转(例如光化学或化学过程)不同。

光学活性条件

光学活性需要满足以下条件:
  • 在一个化合物中,碳原子应该是不对称的。
  • 分子结构中不应存在任何对称性。
  • 分子中必须存在手性轴。
  • 分子中必须存在一个手性平面。
甘油醛是一种具有光学活性的物质。


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