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化学奠基里程碑有机化学 · 立体化学约 23 分钟阅读

Prelog–Helmchen 1982:CIP 税制怎样被改写得更严、也更能交给机器

Basic Principles of the CIP-System and Proposals for a Revision

PrelogHelmchenCIP修订立体描述符

一九八二年八月,《应用化学》国际英文版第二十一卷第八期刊出十七页综述,作者是弗拉迪米尔·普雷洛格(V. Prelog)与君特·黑尔姆兴(Günter Helmchen),题目按字面是 “Basic Principles of the CIP-System and Proposals for a Revision”,页码从五六七到五八三。作者栏分别写在苏黎世联邦理工学院有机化学实验室(ETH 中心,大学街十六号,CH-8092 苏黎世),以及维尔茨堡大学有机化学研究所(胡布兰德,D-8700 维尔茨堡)。封面印刷如此,不按后到履历改写成海德堡。五月十日收稿。DOI:10.1002/anie.198205671。文首题献给罗伯特·悉尼·卡恩(Robert Sidney Cahn,一八九九年六月九日—一九八一年九月十五日)与克里斯托弗·凯尔克·英戈尔德爵士(Sir Christopher Kelk Ingold,一八九三年十月二十八日—一九七〇年十二月八日)。同年德文《应用化学》第九十四卷把同一套原则印成 “Grundlagen des CIP-Systems und Vorschläge für eine Revision”,页码从六一四到六三一,DOI:10.1002/ange.19820940805。德文本是同伴印刷,不是第二份封面。对象是修订提案:一九六六年那套税制用了十六年,又有人试图教计算机按一九六六年的条款判案,若干条款必须写得更严,若干条款必须改写;立体异构体与立体拓扑性(stereotopicity)要被系统处理,而不能再只靠实用补丁。本页不是 一九五六年 R 与 S 第一次开印,也不是 一九六六年分子手性长文。本页是一九八二年这十七页。本页不把某分子怎样逐步标成 R 或 S 写成可照做的课堂操练单,也不把甾体、激素或手性药物怎样制备写成可照做的规程。对象是证据,不是菜谱。

它不是 Cahn–Ingold 1951。《化学会志》六一二到六二二页只有卡恩与英戈尔德,描述符仍是小写 d 与 l。它不是 Cahn–Ingold–Prelog 1956。《经验》八一到九四页才改印 R 与 S。本页不再改字母形状。它不是 Cahn–Ingold–Prelog 1966。三十一页把权限扩到构象手性与配位数六。本页假定那份长税制已被使用十六年,未知数改成哪些句子必须收紧。它不是 比佛特一九五一年。测定是哪一只手。本页是已经画出的那一只手,在修订后的税则里怎样被机器读成字母。它不是 范霍夫一八七四年的四面体碳,不是 巴斯德一八四八年的酒石酸钠铵盐,也不是 Barton 1950。四面体、镊子与椅式都不是封面。它不是普雷洛格一九七五年十二月十二日的诺贝尔演说,也不是他同年在美国化学会讨论会上讲 CIP 史的那一篇。它不是黑尔姆兴二〇一六年的五十年纪念短讯。它更不是一份应当照着给课堂分子排队、改环、制激素或制造手性药物的规程。

破除误解:不是一九五一、一九五六或一九六六年的邻篇,不是酒石酸盐测定,不是诺贝尔演说或五十年纪念,也不是操练单或制激素规程

第一个误解,是把本页读成 Cahn–Ingold–Prelog 1966 的再版,或读成“分子手性一经写成通用税制,条款就已经严到可以教机器”。一九六六年长文把权限扩展到构象手性,以及配位数到六的无机构型。封面硬物是第五卷三八五到四一五页。本页十六年后再写:用过的经验,尤其是把一九六六年那一套教给计算机的努力,已经表明若干方面必须更严格地表述,另一些必须修改。看见序列规则,不要把五六七页提前写成三八五页的标题。邻篇是邻篇。

第二个误解,是把本页读成 Cahn–Ingold–Prelog 1956 的迟到重印,或读成“R 与 S 一开印,修订就已经完成”。一九五六年十四页把描述符从 d 与 l 改成 R 与 S,切断铅字上与费歇尔 D/L、与旋光符号的视觉碰撞。本页改的是已经开印的字母按哪一套更严的原则被选出来,以及立体拓扑性怎样进入同一套原则。把八一页的改字母焊进五六七页,会把二十六年的邻篇写成同一份封面。

第三个误解,是把本页读成 Cahn–Ingold 1951 的续篇标题。一九五一年十一页把原子序数尺子写到四配位不对称原子上,描述符仍是 d 与 l,署名里没有普雷洛格。看见词典序,不要把六一二页提前写成一九八二年的修订提案。

第四个误解,是把本页读成 比佛特、皮尔德曼与范博梅尔一九五一年 的命名附录。乌得勒支那两页用反常散射选出与天然右旋酒石酸相符的那一只手。测定是晶体学的权限,见 X 射线晶体学。本页的权限是:已经画出的那一只手,在收紧后的条款里怎样被唯一读成字母。本页没有把酒石酸根钉进晶胞。

第五个误解,是把本页读成 范霍夫一八七四年的四面体碳 的再版,或读成 巴斯德一八四八年的酒石酸钠铵盐 的理论附录,或读成 Barton 1950 的命名附录。四面体回答单碳四根键指向哪里。镊子回答不旋光的酸是不是混合物。椅式回答哪一种排布更稳。本页假定这三张桌子都已经开过。未知数改成:用了十六年的印刷税制,哪些句子化学家靠默会补全、机器却补不全。

第六个误解,是把普雷洛格一九七五年的诺贝尔演说,或他把 CIP 史写成 “From Configurational Notation of Stereoisomers to the Conceptual Basis of Stereochemistry” 的那次讨论会报告,焊成本页封面。摘要自己点出那次报告:CIP 三人组里按时间与字母都排第三的成员,在那里讲过这套系统的历史。ACS Symp. Ser. 第十二卷第一七九页是史,不是修订条款。十二月十二日的演说表彰有机分子与反应的立体化学,奖状不能代替五六七到五八三页。黑尔姆兴二〇一六年在《应用化学》国际版第五十五卷一〇二三〇到一〇二三二页写的五十年纪念,DOI:10.1002/anie.201603313,是三十四年后的短讯。纪念不是提案。

第七个误解,是把德文第九十四卷六一四到六三一页读成第二份封面。两种文字同年印出同一套修订提案。本页按第二十一卷五六七到五八三页读。德文本是同伴,不是另一套税则。

第八个误解,是把“修订”读成一份应当照着给课堂分子排队、把最低优先基放到后方、顺时针写 R 的操练单,或读成甾体改环、激素制备、手性药物工艺。十七页给出的是概念判决:一九六六年那套税制里,哪些条款必须写到机器也能无歧义执行。看见优先、层次有向图或描述符,不是拿到一份应当动手标某个分子的步骤清单。对象是证据,不是菜谱。

对象:十六年经验与教机器、层次有向图、立体发生单元、立体拓扑性,以及十七页作为修订提案的权限

第一件公开硬物是诊断本身。摘要写明:积累下来的经验,尤其是把卡恩、英戈尔德与普雷洛格一九六六年所描述的系统教给计算机的努力,已经表明某些方面必须更严格地表述,另一些必须修改。先前主要按实用方式处理的立体异构体问题,以及立体拓扑性,现在要按系统方式讨论。一九六六年已经给出可印刷的通用税制。十六年的使用暴露的不是字母不够用,而是若干条款仍靠化学家的默会补全。默会补得上的句子,机器补不上。修订提案的第一刀,是把这些句子写严,而不是再换一对拉丁字母。

第二件硬物是层次有向图,也称树图。要给立体发生单元上的配体排队,原子不再只靠在纸上“往外数一层”。本页把从核心长出去的连接写成一棵有向树:每个立体发生单元各有一棵。不饱和处仍用重复出现的原子把双键、三键写进同一套词典序。环被打开成树枝。机器要学的,是这棵树怎样被逐层、逐枝比较。价键理论与分子轨道理论 总览会问键怎样被写成轨道。本页问的是已经画出的连接,怎样被写成机器也能走完的树。原子序数仍是第一把内部尺子。质量数仍是下一把较细的尺子。改的是树必须被写全,比较必须被穷尽。

第三件硬物是立体发生单元,以及反射会不会翻转描述符。单元可以是中心、轴、面,或能产生立体异构的双键。不对称碳是常见特例,不是唯一入口。前几条序列规则用的是反射不变的性质:核电荷、质量数、几何关系、同类对。最后一条才用反射会翻转的描述符:R 先于 S,M 先于 P。假不对称处印小写 r 与 s,因为那一对字母在镜子里不换。本页把“何时看组成、何时看几何、何时看已经印好的字母”写成必须按顺序穷尽的层次。看见 r 或 s,不要读成课堂里写错了大小写。看见 R 或 S,不要读成右旋或左旋。

第四件硬物是立体拓扑性被收进同一套原则。四面体上两枚组成相同的配体,可以是对映拓扑或非对映拓扑。三角中心的两面,可以按同一套优先被写成 Re 或 Si。一九六六年汉森已在《美国化学会志》第八十八卷为成对配体与两面写出 pro-R、pro-S 与 Re、Si,DOI:10.1021/ja00964a022。那是邻居。本页要把立体异构体与立体拓扑性一并按系统讨论。同分异构 总览后到会把构造、构型与构象分成三层。本页停在:连法已经相同的那一层里,哪些三维差异要进名称,哪些位置差异也要按同一税则被命名。

第五件硬物是十七页作为修订提案的权限。它确认的是:一九六六年税制可以继续当骨架;若干条款必须写严,若干条款必须改写;层次有向图让比较成为可交给机器的手续;立体拓扑性不再只是另开的实用表。题献把卡恩与英戈尔德写进封面,并不把一九五一年或一九五六年焊成一九八二年的标题。它没有把绝对构型的实验测定收进封面;那是比佛特一侧的晶体学。它没有宣布糖与氨基酸上的 D/L 作废。它没有把只靠内坐标大小不同、符号并不翻转的那一类稳定异构收进 CIP;齿轮状异构一类仍用克莱恩–普雷洛格的扭转角描述符作邻居。本页只读五六七到五八三页。封面硬物仍是修订提案。

它钉死了什么,以及它没有量到的东西

它钉死的是:一套已经被手册用了十六年的印刷税制,不能再把关键句子留给化学家的默会。若继续坚持“人看得懂就不需要写严”,化合物登记与机器检索就会在立体一层上再次失语。一九五一年看对了内部尺子。一九五六年看对了字母形状必须与旧记号分开。一九六六年看对了辖区必须扩到分子手性。本页看对了:税则已经在用,句子仍有机器走不通的缝。要交给机器,必须先把缝写死。

它钉死的是立体异构与立体拓扑性必须被同一套原则系统处理。位置是不是对映拓扑,面该印 Re 还是 Si,不能再只靠课堂里另讲一套。手性与对映异构 总览后到会把左右手套、R/S 与旋光符号分成三层。本页停在第三层的税则怎样被改写得更严,以及位置与面怎样不再落在税则外面。

它也钉死了本页是提案,不是把一九五六年的改字母或一九六六年的扩辖区倒填回来。R 与 S 早已开印。分子手性早已写进第五卷。一九八二年问的是条款的严格性与系统范围。后到的 IUPAC 蓝皮书吸收了其中许多表述,那是邻居标准,不是五六七页自己宣布已经取代三八五页。提案不是法令。

它没有测定任何分子的绝对构型。比佛特一组用反常散射把酒石酸盐的绝对构型钉进晶体学。修订后的税则仍只给已经测定、或已经由化学关联接到测定上的那一只手起名字。有机合成 检验的是目标分子怎样被逐步构建。本页只提供:构建完成之后,立体一层与立体拓扑一层怎样按可交给机器的条款进入名称。

它也没有把课堂操练单印进五六七页,没有把甾体改环或手性药物工艺写成封面实验。一九七五年诺贝尔奖状、一九七五年那次 CIP 史报告、二〇一六年五十年纪念,都是邻层印刷物。演说与纪念不能代替十七页提案。

跨域连接

  • Cahn–Ingold–Prelog 1966:三十一页把序列规则扩成分子手性的通用税制。本页十六年后再写:那套税制哪些句子必须收紧,立体拓扑性怎样从实用补丁收成系统。不要把五六七页读成三八五页的再版。长文服务辖区扩大。本页服务条款收紧。
  • Cahn–Ingold–Prelog 1956:十四页把描述符从 d 与 l 改成 R 与 S。本页不再改字母形状。本页改的是已经开印的字母按哪一套更严的原则被选出来。不要把八一页读成修订提案。
  • Cahn–Ingold 1951:十一页写出四配位不对称原子上的序列规则,描述符仍是 d 与 l。本页假定尺子已经在用,未知数改成句子是否严到能教机器。不要把六一二页读成一九八二年的封面。
  • 比佛特一九五一年:两页通信选出酒石酸根是哪一只手,并不给这只手起通用字母。本页提供收紧后的税则,并不把任何一只手钉进晶胞。测定服务模型与晶体是否重合。修订服务重合之后名称怎样被机器读成唯一的铅字。
  • 范霍夫一八七四年的四面体碳:荷兰小册把单碳四根亲和力写成四面体顶点。本页问这两种贴法怎样按可交给机器的条款被印成字母。四面体服务几何。本页服务税制已经用了十六年之后,句子怎样被写严。
  • 巴斯德一八四八年的酒石酸钠铵盐:那一页的对象是半面、镊子和两堆相反的溶液。本页的对象是一百三十四年后的修订提案。晶体回答不旋光的酸是不是混合物。修订回答每一只手在名称里怎样被机器读成同一个字母。
  • 手性与对映异构:那一篇从左右手套讲到 R/S 与不对称催化,对象是立体化学这张地图。本页只收一九八二年的印刷物:收紧的条款、层次有向图、以及立体拓扑性怎样进入同一套原则。地图在那一篇;税则在这一篇。
  • 同分异构:异构先被写成同组成、不同连法。本页处理的是连法已经相同、纸面式却仍必须另加一层字母的那一层。构造课回答哪根键接在哪。本页回答已经不同的三维样式与立体拓扑,怎样被印成也能交给机器的名字。
  • 价键理论与分子轨道理论:总览会把四面体方向接到杂化。本页用原子序数作排序键,并用层次有向图把连接写成可比较的树。成键理论服务键为什么在那里。本页服务键已经在那里之后,名称选哪一个字母。
  • 有机合成:总览要把碳骨架怎样被逐步构建写成手续。本页停在一九八二年把立体一层改写成可交给机器的条款。不要把本页读成一份应当照着改环、制激素或制备手性药物的规程。
  • Barton 1950:八月短文把甾核写成椅式,未知数是哪一种排布更稳。本页可以把某一张已经选定的三维快照按收紧后的条款写成描述符,并不回答哪一张椅子更该坐。

参考文献

  1. Prelog, V. & Helmchen, G. “Basic Principles of the CIP-System and Proposals for a Revision.” Angewandte Chemie International Edition in English, 21(8), 1982, 567–583. DOI: 10.1002/anie.198205671
  2. Prelog, V. & Helmchen, G. “Grundlagen des CIP-Systems und Vorschläge für eine Revision.” Angewandte Chemie, 94, 1982, 614–631. DOI: 10.1002/ange.19820940805
  3. Cahn, R. S., Ingold, C. & Prelog, V. “Specification of Molecular Chirality.” Angewandte Chemie International Edition in English, 5(4), 1966, 385–415. DOI: 10.1002/anie.196603851
  4. Cahn, R. S., Ingold, C. & Prelog, V. “Spezifikation der molekularen Chiralität.” Angewandte Chemie, 78(8), 1966, 413–447. DOI: 10.1002/ange.19660780803
  5. Cahn, R. S., Ingold, C. K. & Prelog, V. “The specification of asymmetric configuration in organic chemistry.” Experientia, 12(3), 1956, 81–94. DOI: 10.1007/BF02157171
  6. Cahn, R. S. & Ingold, C. K. “Specification of Configuration about Quadricovalent Asymmetric Atoms.” Journal of the Chemical Society, 1951, 612–622. DOI: 10.1039/JR9510000612
  7. Hanson, K. R. “Applications of the Sequence Rule. I. Naming the Paired Ligands g,g at a Tetrahedral Atom Xggij. II. Naming the Two Faces of a Trigonal Atom Yghi.” Journal of the American Chemical Society, 88(12), 1966, 2731–2742. DOI: 10.1021/ja00964a022
  8. Prelog, V. & Helmchen, G. “Pseudoasymmetrie in der organischen Chemie.” Helvetica Chimica Acta, 55(7), 1972, 2581–2598. DOI: 10.1002/hlca.19720550736
  9. Bijvoet, J. M., Peerdeman, A. F. & van Bommel, A. J. “Determination of the Absolute Configuration of Optically Active Compounds by Means of X-Rays.” Nature, 168(4268), 1951, 271–272. DOI: 10.1038/168271a0
  10. Prelog, V. “From Configurational Notation of Stereoisomers to the Conceptual Basis of Stereochemistry.” ACS Symposium Series, 12, 1975, 179.
  11. Klyne, W. & Prelog, V. “Description of Steric Relationships Across Single Bonds.” Experientia, 16(12), 1960, 521–523. DOI: 10.1007/BF02158433
  12. van ’t Hoff, J. H. Voorstel tot uitbreiding der tegenwoordig in de scheikunde gebruikte structuur-formules in de ruimte. Utrecht: J. Greven, 1874.
  13. Pasteur, L. “Recherches sur les relations qui peuvent exister entre la forme cristalline, la composition chimique et le sens de la polarisation rotatoire.” Annales de Chimie et de Physique, 24, 1848, 442–459.
  14. Barton, D. H. R. “The Conformation of the Steroid Nucleus.” Experientia, 6(8), 1950, 316–320. DOI: 10.1007/BF02170915

延伸阅读

  • 与 Cahn–Ingold–Prelog 1966、Cahn–Ingold–Prelog 1956、Cahn–Ingold 1951、手性与对映异构 对读:改字母与扩辖区是邻层;本页只保留一九八二年的修订提案。
  • 与一九七五年诺贝尔演说、一九七五年 CIP 史报告、二〇一六年五十年纪念对读为邻居;不要焊进五六七页封面。
  • Helmchen, G. “The 50th Anniversary of the Cahn–Ingold–Prelog Specification of Molecular Chirality.” Angewandte Chemie International Edition, 55(35), 2016, 10230–10232. DOI: 10.1002/anie.201603313
  • Prelog, V. “Chirality in Chemistry.” Nobel Lecture, 12 December 1975.