基础有机化学：第8章 立体化学（stereochemistry）.ppt

第八章 立体化学（stereochemistry）,讨论分子的立体形象及与物理性 质的关系等讨论分子的立体形象对化学反应的影响及产物分子和反应物分子在立体结构上的关系等原子在分子内的空间位置；,在反应中，分子内或分子间的原子重新组合，在空间上的 要求条件和变化过程如何？及由此如何决定产物分子中各 原子的空间向位？,立体异构 构造相同,分子中原子或基团在空间的排列方式不同d- 异构体 有强兴奋作用 l- 异构体 抗兴奋作用,D-(-) 有杀菌作用L-(+) 无药效,Z-R（有生理活性）,8. 1 手性和对映体,1. 手性(Chirality) 实物与其镜影不能重叠的现象2. 对称因素,1）平面对称因素(),具有平面对称因素的分子是对称分子非手性分子2）中心对称因素 (i),具有中心对称因素 的分子是对称分子 非手性分子3）对称轴（旋转轴）对称因素 (Cn),只含旋转轴对称因素的分子是非对称分子手性分子4）反射对称因素(Sn),具有反射对称因素的分子是对称分子非手性分子 一般情况下，不具有对称面和对称中心的分子，其实物 与镜影不能重叠，该分子称为不对称分子或手性分子 手性分子具有光学活性8. 2 旋光性、比旋光度,1. 旋光性,光波振动方向与光束前进方向关系示意图,普通光,平面偏振光： 通过Nicol棱镜，仅在 一个平面上振动的光。

2. 旋光仪、旋光度、比旋光度,旋光性：使偏振光偏振面旋转的能力旋光度：使偏振光偏振面旋转的角度 旋光方向：右旋（+）、d- ; 左旋（-）、l-,比旋光度,t =,(物理常数),例：从粥样硬化动脉中分离出来的胆甾醇0.5g溶解于20ml 氯仿，并放入1dm的测量管中，测得旋光度-0.76o求其比 旋光度如何确定一个活性物质是+60o的右旋体还是-300o的左旋体？,8. 3 含手性碳原子的分子的立体化学,1. 含一个手性碳原子的分子,1）手性碳原子的概念,与四个不相同的原子或基团相连的碳原子含一个手性碳的分子是手性分子，具有一对对映体D20= +3.8o(水) D20= -3.8o(水),对映体,互为实物与镜影关系，不能相互重叠的两个立体异构体2）左旋体、右旋体及外消旋体,一对对映体中：,使平面偏振光向左旋的为左旋体，用“（）”或“ l”表示 使平面偏振光向右旋的为右旋体，用“（+）”或“d”表示左旋体与右旋体，旋光度相同、旋光方向相反外消旋体：等量的左旋体与右旋体的混合物无旋光性外消旋体用 () 或 (RS) 或 (dl) 或 DL表示外消旋体可分离成左旋体与右旋体8.4 构型的表示、构型的确定、构型的标记,菲舍尔投影式,构型的表示,楔形式,手性碳的构型：与手性碳相连的四个不同基团的空间排列。

R、S 标记,S,R,R,规定 投影时，与手性碳相连横向两个键朝前，竖向两个 键向后，交叉点为手性碳将下列化合物改写成Fischer投影式，并标出手性碳原子构型动画演示, 顺序最小的原子(或基团)在竖线上, 顺时针排列为R构型, 逆时 针排列为S构型 顺序最小的原子(或基团)在横线上, 顺时针排列为S构型, 逆时 针排列为R构型 如果固定某一个基团，而依次改变另三个基团的位置，则分子 构型不变S S S S,试判断下列Fischer投影式中与(s)-2-甲基丁酸成对映关系的有哪 几个？, 将投影式在纸平面上旋转90o,则成它的对映体R S, 将投影式中与手性碳相连的任意两个基团对调, 对调一次 （或奇数次）则转变成它的对映体；对调二次则为原化合物D、L标记法,8.5. 含多个手性碳原子化合物的立体异构,1) 含两个不同手性碳原子的分子, ,对映关系： 与； 与 非对映关系： 与、与、与、与,非对映体：构造相同, 构型不同, 相互间不是实物与镜影关系 的立体异构体非对映异构体其旋光性不同, 物理性质不同光活异构体数目 = 2n ; (n=不同手性碳原子数) 外消旋体数目= 2n-1,2）含两个相同手性碳原子的分子, ,内消旋体(meso)：分子内部形成对映两半的化合物。

有平面 对称因数)具有两个手性中心的内消旋结构一定是（RS）构型R S,内消旋体无旋光性 (两个相同取代、构型相反的手性碳原子，处于同一分子中，旋光性抵消) 内消旋体不能分离成光活性化合物指出下列(A)与(B)、(A)与(C)的关系(即对映体或非对映体关系)3）.含三个不同手性碳原子的分子,八个旋光异构体、组成四对对映体C-2差向异构体,差向异构体：含多个手性碳的两个光活异构体，仅有一个手 性碳原子的构型相反，其余的手性碳构型相同， 这两个光活异构体称为差向异构体C-2差向异构：由C-2引起的差向异构C-2构型相反）,4）. 含其它不对称原子的光活性分子,8.6 环状化合物的立体异构,meso- (S, S)- (R, R)-,同时存在顺反异构、对映异构动画演示,（1R，3S）- 3-溴-1-环己醇,8.7. 旋光异构体的性质,在相同的非手性条件下，旋光异构体的物理性质与化学性 质相同名称 熔点/oC 25(20%水） 溶解度 pka1 pka2 (+)-酒石酸 170 +12o 139 2.93 4.23 (-)-酒石酸 170 - 12o 139 2.93 4.23,旋光异构体在手性条件下(如手性试剂、手性催化剂等) 其反应 速率不同。

生物体内的酶和各种底物具手性手性分子的对映体进入生物 体内手性环境后, 引起不同的分子识别, 使其生理活性相差很大例如：抗妊娠反应的镇静药(R)-酞胺哌啶酮 (“反应停”),手性药物的旋光异构与生物活性,1）旋光异构体具有不同的生物活性强度,非麻醉性的消炎镇痛药 (S)-酮咯酸,2) 旋光异构体具有完全相反的生物活性利尿药：(S)-(-)-依托唑啉,3) 旋光异构体的毒性或严重副作用,减肥药 (S)-(+)-氟苯丙胺,8.8 不对称合成,非手性化合物在非手性条件下生成外消旋体为什么总得外消旋体,一个分子在对称环境下反应, 不可能有选择性左旋体与 右旋体过渡态能量相同, 反应活化能相同, 反应速率相同) 1. 由手性化合物进行不对称合成,构象分析 中间体自由基构象能,结果：产物为不等量的非对映体，且meso-占优势2. 非手性分子通过引入手性基团进行不对称合成,一个分子的构象决定了某一试剂接近分子的方向3. 选择性生物催化不对称合成,条件温和、高效、立体专一,4. 立体选择性反应与立体专一性反应,6. 对映体过量百分率、立体选向百分率与光学纯度百分率,8.9 外消旋体的拆分,1. 化学分离法,2. 生物分离法,L-(+)-丙氨酸,拆分的理论收率 50%,消旋化的动态拆分,3. 晶种法,4. 色谱分离法,1）柱色谱法 2）配位竞争法 3）纸色谱法 4）气相色谱法,作业,P1789、10,。