費歇爾投影任意兩個基團交換位置為什麼奇數次變構型,偶數次不變構型?

時間 2021-06-09 19:29:22

1樓:

這個說法只對單個手性碳成立,如果兩次交換的是不同手碳原子上基團。

和另一位答主說的一樣,這個條件還是加上吧

中學生:

從0看過去,123要麼是順時針,要麼是逆時針,這兩種情況數量是一樣的。任意兩個基團交換位置,從0看過去的順逆時針情況會改變。

大學生:

建個圖,選取的Cayley Digram的4!=24個頂點,選擇所有的(01),(12),(23),(13),(03),(02)操作作為邊

可以對上面這個圖2染色

證明?染色方案是按照是否是 群的元素染色,是的話染顏色一,否則染另一種顏色。

群的元素所表示的置換和恒等置換的Cayley距離都是偶數。

群的元素都平方,就得到了 群的所有元素

Cayley Diagram Visualizer

2樓:

首先要強調這個說法只對單個手性碳成立,如果兩次交換的是不同手碳原子上基團,那麼這個結論是不成立的。

只講立體化學的話,因為只有R和S兩種,交換兩個基團(記作g),如下圖這種,那麼原來是R的,g(R) → S,如果原來是S的,g(S) → R。

那麼很明顯,奇數次變構型偶數次不變構型

對於正四面體,等價的置換群G,|G|=12,包含乙個恒等E,4個C(120°),4個C(240°),3個C。也就是說下面這十二種情況對應的置換都可以經過旋轉實現即經過置換得到的結構在化學上是和第一幅圖是一樣的。

上面這圖也可以轉90°後畫成費歇爾投影式,不過那樣三重轉軸就不明顯了。

一般把這種變換記作下面這樣,表示1→a,2→b,3→c,4→d。

那麼上面12種等價的情況可以記成(abcd):

(1234); E

(1423) (3241) (4132) (2314); 4個C

(1342) (4213) (2431) (3214); 4個C

(2143) (4321) (34123個C

在乙個排列中,如果一對數的前後位置與大小順序相反,即前面的數大於後面的數,那麼它們就稱為乙個逆序。乙個排列中逆序的總數就稱為這個排列的逆序數

將乙個排列中某兩個數的位置互換,而其餘的數不動,得到乙個新排列。這種變換稱為一次對換每一次對換都改變逆序數奇偶

回到費舍爾投影上,也就是說24種不同的費舍爾投影式按正四面體的旋轉對稱性可以分成兩種,對應R 和S 對映異構體。

那麼兩個基團交換位置其實就是對換,兩次對換後得到的結構必然是逆序數奇偶相同的,那麼經過旋轉肯定可以相互重合,也就是說構型是一樣的。

所以費歇爾投影式中任意兩個基團交換位置奇數次變構型,偶數次不變構型。

再擴充套件的話,費歇爾投影旋轉90°,或者映象也會改變構型。旋轉180°則不會,對應了C軸。

前面說這是「簡單問題複雜化」是開玩笑了,有興趣的話可以翻一翻《組合數學》的書。正確的「開啟方法」其實是24÷12=2。

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