电子等排同物理性现象英文解释翻译、电子等排同物理性现象的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 isosterism

分词翻译：

电子的英语翻译：

electron
【化】 electron
【医】 e.; electron

等的英语翻译：

class; grade; rank; wait; when
【机】 iso-

排的英语翻译：

arrange; eject; exclude; line; platoon; raft; range; rank; row; tier
【化】 blower

同的英语翻译：

alike; be the same as; in common; same; together
【医】 con-; homo-

物理的英语翻译：

physics
【化】 physics

现象的英语翻译：

phenomenon; appearance
【化】 phenomenon
【医】 phenomenon
【经】 phenomenon

专业解析

电子等排同物理性现象（Isosterism）是指具有相似电子结构和空间排列的原子、离子或分子基团，在化合物中相互替换时能产生相似物理化学性质的现象。该概念由化学家欧文·朗缪尔于1919年提出，是药物设计、材料科学等领域的重要理论基础。

一、核心定义与原理

电子等排体（Isosteres）
指外层电子数目和排布方式相似的不同原子或基团（如N与O⁻、CH与N），其原子半径、电负性等物理参数接近，导致化学行为相似。例如CO₂（O=C=O）与N₂O（N=N⁺=O⁻）具有相似的线性结构和16个价电子。
同物理性表现
等排体替换后，化合物的熔点、溶解度、偶极矩等物理性质，以及酸碱性、反应活性等化学性质保持高度一致性。如苯（C₆H₆）与噻吩（C₄H₄S）因电子离域体系相似，均具芳香性。

二、分类与应用

经典等排体
- 单价等排体：F、OH、NH₂、CH₃（均含7个价电子）
- 二价等排体：O、S、Se、CH₂
  应用案例：抗代谢药物设计中，用-F替换-H（如5-氟尿嘧啶），利用相似空间体积干扰DNA合成。
生物电子等排体
拓展至非经典结构（如-CH=CH-与-S-），强调生物活性相似性。例如：
- 羧基（-COOH）与四氮唑（-CN₄H）均为酸性基团，用于降压药氯沙坦的结构优化。

三、科学验证与权威依据

根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）定义，电子等排需满足价电子数相等与几何构型匹配的双重标准（来源：《Compendium of Chemical Terminology》）。量子化学计算表明，等排体的分子轨道能级分布与电子密度云高度吻合，例如CO与N₂的HOMO-LUMO能隙差值小于0.5 eV（来源：《Journal of Physical Chemistry》）。

四、跨学科意义

药物研发：超90%的现代药物含电子等排替换，如用吡啶环替代苯环提升阿托伐他汀的水溶性。
材料工程：硅（Si）与锗（Ge）在半导体器件中的等排置换，调控能带结构（来源：《Advanced Materials》）。

权威参考文献

Langmuir, I. (1919). Journal of the American Chemical Society 41(10): 1543–1559. （原始理论提出）

Thornber, C. W. (1979). Chemical Society Reviews 8: 563–580. （生物电子等排分类体系）

IUPAC. (2014). Gold Book Online: "Isosterism". （国际标准定义）

网络扩展解释

电子等排体（Isosteres）是指具有相似外层电子数目、立体构型或其他关键物理化学性质的原子、离子或分子基团。这一概念最早由Langmuir于1919年提出，现广泛应用于药物设计等领域。以下从定义、物理性质相关性、应用三个方面详细解释：

一、核心定义与特征

电子构型相似性
电子等排体的基本条件是外层电子数目相等，例如：
- 无机化合物中N₂与CO（均含10个电子）、CO₂与N₂O（均含16个电子）；
- 有机基团中-CH₂-与-O-、-NH-与-CH₂-等互为电子等排体。
立体构型匹配
需满足相近的分子大小、键角及空间排列，如-Cl、-Br、-CH₃因体积和电子分布相似可相互替代。

二、物理性质的相关性

电子等排体需在以下参数中呈现高度相似性（）：

分子尺寸与形状：如氟原子（F⁻）与羟基（-OH）的原子半径接近（约1.3 Å），使得两者在药物分子中可互换；
电子分布特性：包括极性、偶极矩和氢键形成能力，例如-COO⁻与-SO₃⁻均具有强负电性；
理化参数：如脂水分配系数（logP）、pKa值等，影响化合物的溶解性和稳定性。

三、实际应用领域

在药物化学中，通过替换电子等排体可优化药物活性或降低毒性。例如：

将磺胺类药物中的-SO₂NH₂替换为-CO-NH₂，保持抗菌活性同时改善代谢稳定性；
抗抑郁药设计中用-CH₂-替代-O-，调节分子亲脂性以增强血脑屏障穿透能力。

典型示例：
早期抗疟药奎宁的结构改造中，用生物电子等排体替换苯环上的取代基，成功开发出活性更高、副作用更小的氯喹类药物。

电子等排现象的本质是通过物理化学性质的相似性实现功能替代，这种策略已成为现代药物研发的核心手段之一。