费歇尔投影式转换器(费歇尔式 ⇄ 楔形式、R/S、D/L)
简而言之:逐行构建费歇尔投影式,或粘贴带 @/@@ 标记的 SMILES。工具会画出费歇尔投影式和楔形式结构,为每个手性中心标出 R 或 S 及其 CIP 优先次序,并给出糖和氨基酸的 D 或 L 构型。
适用于葡萄糖、苏阿糖、酒石酸、氨基酸以及连续最多含五个手性中心的任何开链分子。旋转和交换按钮会告诉你哪些操作保持分子不变,哪些会得到它的镜像。
或构建费歇尔投影式(从上到下)
示例:
楔形键 = 指向你,虚线键 = 远离你。两幅图上的 R/S 标记来自同一次 CIP 分析。
如何使用费歇尔投影式转换器
- 粘贴带
@/@@的 SMILES 并点击转换,或点击一个示例,例如 D-葡萄糖。 - 用下拉菜单更改任意基团。最上面的菜单是竖直主链的顶端;每一行代表一个碳原子,带有左、右两个基团。
- 并排查看费歇尔投影式和楔形式结构。每个手性中心都有一张卡片,显示其 CIP 优先次序、各基团的位置以及如何得出 R 或 S。
- 试试旋转 180°(同一分子)、旋转 90°(对映体,仅限一个手性中心)、镜像,或某一行上的 ⇄(使该中心构型翻转)。
费歇尔投影式规则
横键 = 指向你
每个交叉点都是一个碳原子。横键伸出纸面(楔形键),竖键伸向纸面后方(虚线键)。碳主链从上到下排列,氧化程度最高的碳(CHO、COOH)在最上方。
可以旋转 180°
把整个图在纸面内旋转 180°,竖键仍然向后、横键仍然向前,是同一分子。
不能旋转 90°
旋转 90° 会把向后的键放到横向、向前的键放到竖向。按费歇尔投影式读出来就是对映体。
交换一次即翻转构型
交换同一碳原子上任意两个基团会使该中心构型翻转(R ⇄ S)。在同一碳原子上交换两次则恢复原样。
直接从费歇尔投影式判断 R/S
- 按 CIP 规则给该碳原子上的四个基团排序(先比原子序数;C=O 按重复原子处理)。
- 在纸面上沿 1 → 2 → 3 描画。
- 如果第 4 位基团(通常是 H)在竖键上,顺时针 = R,逆时针 = S。
- 如果第 4 位基团在横键上,则结果相反。
D 和 L
把主链画成氧化程度最高的碳在最上方。对于糖,看离 C=O 最远的手性中心:OH 在右边为 D,在左边为 L。对于氨基酸,看 α-碳上的 NH₂:右边为 D,左边为 L。D/L 是把分子与甘油醛比较得出的;它不表示分子使偏振光向哪个方向旋转,也不等同于 R/S。
费歇尔式转楔形式(锯齿形)
费歇尔投影式中每个碳都处于重叠构象,主链向纸面后方弯曲。锯齿形画法则把主链画成交叉构象并平铺在纸面内。把每隔一个碳旋转 180° 就能相互转换,因此费歇尔投影式中位于同一侧的基团,在锯齿形相邻碳上会处于相反的方向(一个楔形键、一个虚线键)。工具会自动完成这一转换,并用 R/S 核对结果。
例题
L-丙氨酸
COOH 在上,CH₃ 在下,NH₂ 在左。NH₂ (1) > COOH (2) > CH₃ (3) > H (4)。1 → 2 → 3 为顺时针,H 在横键上,所以结果相反。
(S)-丙氨酸;因为 NH₂ 在左边,所以是 L 型
D-葡萄糖
C2 至 C5 上的 OH 依次为右、左、右、右。最后一个手性中心(C5)的 OH 在右边。
(2R,3S,4R,5R),D 系列
酒石酸
C2 和 C3 上的 OH 在同一侧:分子中间有一个镜面。OH 在两侧:有手性。
内消旋体 (2R,3S) 和一对对映体 (R,R)/(S,S)
赤藓糖与苏阿糖
赤藓糖的两个 OH 在同一侧;苏阿糖的在两侧。它们互为非对映体。
D-赤藓糖 (2R,3R),D-苏阿糖 (2S,3R)
常见错误
- 把费歇尔投影式旋转 90°。这样得到的是对映体。
- H 在横键上时忘记把结果反过来。
- 以为 D 一定是 R。D-甘油醛是 R,但 D/L 和 R/S 是两套不同的体系;L-半胱氨酸是 R。
- 从错误的碳原子判断 D/L。对于糖,应看离 C=O 最远的手性中心,而不是 C2。
- 把费歇尔投影式照搬成锯齿形而不旋转相间的碳:费歇尔投影式中同侧的基团,在锯齿形相邻碳上会变成反式(楔形键和虚线键)。
本工具适用于连续最多含五个手性中心的开链分子。环上的手性中心无法画成费歇尔投影式。
规范地画出来。在免费的 MolDraw 编辑器中打开结构,添加楔形键、标签和箭头,然后导出 PNG 或 SVG。
打开完整的 MolDraw 编辑器常见问题
什么是费歇尔投影式?
一种表示含手性中心分子的平面画法。每个交叉点是一个碳原子。横键指向观察者,竖键远离观察者。主链从上到下排列。
如何从费歇尔投影式判断 R 或 S?
按 CIP 规则给四个基团排序,沿 1 → 2 → 3 描画。如果优先级最低的基团在竖键上,顺时针为 R;如果它在横键上,则结果相反。
费歇尔投影式可以旋转吗?
在纸面内旋转 180° 后仍是同一分子。旋转 90° 得到的是对映体,因为这会把向后的键放到横向上。
如何区分 D 和 L?
把氧化程度最高的碳放在最上方。对于糖,离 C=O 最远的手性中心上的 OH 在右边为 D,在左边为 L。对于氨基酸,α-碳上的 NH2 在左边为 L。
D 和 R 是一回事吗?
不是。D/L 是把分子与甘油醛比较得出的,而 R/S 来自 CIP 优先次序。D-甘油醛是 R 构型,但 L-半胱氨酸是 R,而其他大多数 L-氨基酸是 S。
如何在费歇尔投影式中识别内消旋化合物?
寻找一条穿过中间的水平镜面线:如果上半部分是下半部分的镜像,该分子就是内消旋的,没有手性。内消旋酒石酸的两个 OH 在同一侧。
费歇尔投影式转换器免费吗?
免费。在网页浏览器中运行,无需注册。
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