联苯类化合物

这类化合物的一个最合适的代表是 6,6′-二甲基-2,2′-二碘联苯。它的一对对映体如图 2 所示。在构型(Ⅰ)中,存在着四个螺旋:

  1. 个 I─C─C─C─C─CH3(左螺旋);

1 个 I─C─C─C─C─I(右螺旋);

1 个 CH3─C─C─C─C─CH3(右螺旋)。

它的总摩尔旋光度为四个螺旋旋光度的代数和。根据 Brewster 模型,这些螺旋的旋光度应为两个端基旋光度之积再乘以常数 K。因为四个螺旋除端基不同外,中间部分都是相同的,故 K 值相等,又根据 a2+b2>2ab,

那么不论 K 值多大,I2+(CH3)2—2(I·CH3)一定为正值。整个分子的旋光方向实际上是由 I—C—C—C—C—I 螺旋的方向所决定,因为碘的电子可极化性最大,它的基团旋光度也最大。所以,图 2 中的(I)是右旋的,其对映体(Ⅱ)是左旋的。这类化合物中,只有异环的邻位各连有一个羧基(或氨基)时,在碱性溶液(或二胺在酸性溶液)测定的旋光方向看起来似乎是例外,其实正应该如此。因为阻转异构的联苯分子中, 连结两个苯环的单键具有部分的旋转性。当阻转的联苯 2,2′-二甲酸在碱性溶液中测定旋光度时,两个羧基变为—COO- 负离子,两个负离子之间的静电斥力远大于范德华斥力。使两个负离子的距离增大,导致-OOC

—C—C—C—C—COO-螺旋和另一个旋光方向与之相同的螺旋的螺距都变大,因而降低了它们的旋光贡献。相反,另外两个旋光方向相同的螺旋的螺距却相应地变小,而增大了它们的旋光贡献。故与简单的预测不符。例如 6,6′-二硝基联苯-2,2′-二甲酸就属于这种情况。按羧酸预测为左旋的(I),它的盐溶液是右旋的;而预测为右旋的(Ⅱ),它的盐是左旋的(见图 3)。按上述分析这是必然的,符合螺旋模型的规律。6,6

′-二甲基联苯-2,2′-二胺在酸性溶液中的情况与上述情况相似。因此,事实上联苯类化合物都遵从螺旋理论的规律。