第6章

第6章 立体化学、构象与动态过程

Stereochemistry, Conformations, and Dynamics
本页范围与学习目标
本章摘要 能区分连接结构、相对构型、绝对构型和构象证据,并解释交换带来的谱图变化。先修:第 5 章。
先读图解和核心解释;需要细节时再展开。
先看图 · 阅读入口

连接确定后,继续检验空间和动态

立体与动态结论各有专门证据,不能由连接正确一步推出全部。

连接确定后,继续检验空间和动态 步骤 1 局部几何约束 耦合、NOE 与环构象 比较相对关系 步骤 2 绝对构型与指认 引入手性参照和标记 保持原子身份 步骤 3 状态与系综 交换、变温与柔性平均 报告占比和速率 连接确定后,继续检验空间和动态 步骤 1 局部几何约束 耦合、NOE 与环构象 比较相对关系 步骤 2 绝对构型与指认 引入手性参照和标记 保持原子身份 步骤 3 状态与系综 交换、变温与柔性平均 报告占比和速率
图 6-1 本页概念关系图。箭头表示本页采用的检查顺序。

读图时保留这项条件:相对构型、绝对构型和平均构象分别报告。

本章导言

连接结构确定后,空间关系和运动仍可能存在歧义。耦合常数约束构象,NOE和ROE提供空间接近的信息,变温和交换实验则揭示随时间发生的变化。本章分别讨论这些观测的机制和条件。

相对构型、绝对构型与构象不能互相替代。在非手性条件下,对映体可能给出相同谱图;柔性分子的观测常是构象系综的平均。每个判断都需要说明对照、溶剂、温度及模型。

糖类、天然产物、肽和大环案例把连接与立体证据放在独立表中。最后以结构修订练习说明如何寻找能够使候选产生不同预测的实验。

学习任务

能区分连接结构、相对构型、绝对构型和构象证据,并解释交换带来的谱图变化。先修:第 5 章。

本章十二节

6.1
Karplus 关系与构象
三键耦合和二面角;取代基、柔性及多解性。
6.2
NOE 的物理基础
偶极相互作用、相关时间、空间接近与距离依赖;定量解释的假设。
6.3
NOESY 与 ROESY
信号符号、混合时间、交换和自旋扩散;交叉峰不能直接当作距离尺。
6.4
烯烃和环系的相对构型
E/Z、轴向/赤道向、顺反关系;J 与 NOE 联合判断。
6.5
非对映异位氢的具体指认
CH₂ 的两氢、pro-R/pro-S;原子标签与实验支持。
6.6
对映体与绝对构型
非手性环境下的限制;手性溶剂/试剂、Mosher 方法与其他结构证据。
6.7
化学交换与时间尺度
慢、中、快交换,频率差与速率;合并与展宽的含义。
6.8
变温、EXSY 与线形分析
平衡、速率、能垒和模型;交换与 NOE 的辨认。
6.9
柔性分子与构象系综
多个构象、占比、溶剂和温度;平均谱图对结构的约束;RDC、RCSA 等取向相关的补充几何证据。
6.10
糖类与天然产物
异头中心、稠环和多官能团;连接与立体证据分开报告。
6.11
杂环、肽与大环分子
NH、互变异构、转动异构、复杂重叠;实验选择的变化。
6.12
结构误指认与修订
相似候选、错误关联和过度推断;设计能使候选产生不同预测的实验。