Амино и гидроксикислоты

В     -амино- и      -гидроксикислотах реперными группами служат, соответственно, группы NH₂   и   ОН:

Если в амино- или гидроксикислоте есть несколько амино- или гидрокси-групп, то указывают их взаимное расположение, пользуясь приставками "эритро", "трео" и.п. Отнесение кислоты к D- или L-ряду при этом определяет   NH₂     или  ОН-группа, находящаяся   в  - положении  к СООН-группе, расположенной вверху в проекции Фишера:

В этом случае буквы D и L, указывающие положение реперной группы, снабжены индексом "S". Это делается во избежание путаницы. Индекс   "S"   подчеркивает, что указана конфигурация   именно верхнего хирального центра, находящегося относительно карбоксильной группы в  - положении ,  как и в аминокислоте серине ("S" - от слова "serine").

Для гидроксикислот с несколькими ОН-группами, а также аминогидроксикислот используют и альтернативный   вариант обозначения конфигурации,  в котором реперной группой является  самая нижняя в проекции Фишера НО- группа. При этом конфигурационные дескрипторы  D и L снабжаются подстрочным индексом "g" (от "glyceric aldehyde"). В этом случае изображенные   на рис.123 и 124  аминокислоты получают названия: D_g -треонин (  L_s- треонин) и L_g-треонин (   D_s-треонин). 

Углеводы.

В углеводах  реперной группой является самая нижняя в  проекции Фишера гидроксильная группа, связанная с асимметрическим атомом углерода

Очевидно, что в случае молекул с одним асимметрическим атомом  D,L  -номенклатура, как и R,S -номенклатура однозначно говорит об абсолютной конфигурации центра хиральности. То же самое относится к применению D,L -наименования стереоизомеров с несколькими асимметрическими атомами, поскольку в этом случае конфигурация остальных центров хиральности задается приставками эритро-, трео-, рибо-, ликсо-  и т.п. Так, если мы скажем "треоза", то зададим только относительную конфигурацию асимметрических атомов в молекуле. Тогда будет неясно, о каком именно энантиомере идет речь: (26) или (27), Если же мы скажем "D-треоза", то однозначно укажем, что имеется в виду изомер (26), поскольку в нем реперная группа ОН расположена справа в проекции Фишера:

Таким образом, название "D-треоза" (как и "L-треоза") говорит об абсолютной конфигурации обоих асимметрических атомов в молекуле.

Как и   R,S -номенклатура,  D,L-система обозначения стереоизомеров не связана со знаком оптического вращения.

Следует отметить, что ранее для обозначения направления  вращения плоскости поляризации света использовались строчные буквы d (вправо)   и l (влево). Не следует путать применение этих букв с использованием прописных букв D и L для обозначения конфигурации молекул. В настоящее время направление вращения плоскости поляризации света  принято  обозначать символами (+) и (-).

5.Хиральные молекулы без асимметрических атомов

В предыдущих разделах были рассмотрены молекулы, хиральность которых обусловлена определенным пpocтранственным  расположением четырех разных атомов или групп атомов  относительно некоторого центра, называемого центром хиральности.

Возможны случаи, когда подобных центров в молекуле нет, но тем не менее молекула хиральна, поскольку в ней отсутствуют элементы симметрии группы S_n. В таких случаях энантиомеры различаются расположением атомов относительно некоторой оси или плоскости, которые называют осью  хиральности или плоскостью хиральности.    Ось  хиральности встречается, например, в молекулах кумуленов.

Строение молекулы простейшего кумулена - аллена - такого, что два его фрагмента СН₂  находятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях:

 

Молекула аллена ахиральна: в ней есть две плоскости симметрии (показаны на рисунке). Ахиральны также молекулы бутадиена-1,2 и 3-метил-бутадиена-1,2

Если же мы рассмотрим молекулу пентадиена-2,3, то увидим, что в  ней нет плоскостей симметрии (как нет и других элементов симметрии группы   Sn). Этот  диен существует в виде пары энантиомеров:

Хиральность молекул (28) и (29) обусловлена определенным пространственным расположением заместителей относительно оси (показана на рисунке), проходящей через атомы углерода, связанные двойными связями. Эту ось называют осью хиральности. О молекулах, подобных (28) и (29) говорят, что они обладают осевой хиральностью.

Оси хиральности имеются и в молекулах некоторых других соединений, например, спиросоединениях (спиранах):

Упомянутые антропоизомеры орто-дизамещенных бифенилов также  представляют собой молекулы с осевой хиральностью. Примерами молекул с плоскостью хиральности   могут служить молекулы   пара-циклофанов: 

Изображенные здесь энантиомеры не могут превратиться друг в друга за счет поворота вокруг   -связей в силу пространственых требованй входящих в состав этих молекул фрагментов.

Для обозначения конфигурации молекул с осевой и плоскостной хиральностью можно использовать   R,S-номенклатуру. Интересующиеся могут найти описание принципов отнесения конфигурации к R или S для таких молекул в издании ВИНИТИ: Hoмeнклатурные   правила ИЮПАК по химии, т.3, полутом 2, М., 1983.