【手性变旋现象 3.】
(3. 氧鎓离子的启示)
受氮、硫、磷等三取代杂原子的手性的启发,当这些不稳定状态的离子在一定条件下会发生金字塔式的构象翻转(即消旋),说明它们的手性构型是短暂的。
科学家们近期设计并制备了一种新类型的稳定的手性化合物,其分子中一个带正电的氧物种是其唯一的不对称中心,这是一种氧鎓离子,即氧原子失去两个电子后变成正离子,而它的价电子剩余4个,可与四个原子或基团相连而形成金字塔式结构,但一般一对电子空位,与另外三个原子相连,与氮、硫、磷等三取代杂原子的金字塔式结构相似,但它们的结构同样是不稳定的。详见下图。
研究确定将三价氧原子嵌入相对刚性的环体系中就会减慢其构象反转的过程,通过一系列的合成和计算分析含有七个环的氧鎓离子在室温下的半衰期超 过一个月。而且正如预测的那样,它是无限稳定的。使它有效地防止了雨伞翻转的构型转换,说明在螺旋结构中引入氧原子的做法可以防止氧鎓离子失去其立体异构性。详见下列两图。
这给我们的启示是在多环结构或螺旋结构中不仅能有效稳定介稳的手性氧鎓离子结构,而且还可以发展在一定条件下的有序的手性构型转换的合成方式。
丰都智愚河畔环境技术工作室