有机化学课件第五章 立体化学基础

第五章 立体化学基础: 手性分子主讲：林连波学习目的与要求

熟悉构造异构、立体异构；旋光性、左旋体、右旋体、 旋光度、比旋光度，内消旋体、外消旋体概念；熟悉旋 光性产生原因—分子不对称；旋光异构体数目。掌握对 映异构体、手性、手性碳原子概念；正规费歇尔投影式 写法；熟悉D /L 、R /S 命名法。了解手性分子的形成 和手性分子的生物作用。了解无手性碳的对映异构体。 对外消旋体的拆分，光学纯度，环状化合物的对映异构、 前手性原子、前手性化合物。

第五章 立体化学基础: 手性分子构造异构 (结构异构)立体异构 碳链异构 位置异构 官能团异构 CH3CH2OH CH3OCH3 顺反异构 构型异构 对映异构 构象异构

同分异构

立体异构----- 由于分子中的原子(基团)在空间的排布不同 而产生的异构 构型——分子中的原子(基团)在空间排列方式

如

CH3 CH3 C=C H H

CH3 H C=C H CH3

构型异构—— 因构型不同而引起的异构现象称为构型异构

构象异构——因键轴旋转而产生不同的空间排列 一、平面偏振光及比旋光度(P91~93)

b a b、尼科尔棱镜

c

a、普通光

c、偏振光

偏振光—只在一个平面振动的光

图1

图2

旋光性物质的旋光性测定

旋光性物质----具有使偏振光旋转一定角度的 物质称为旋光性物质偏振光 l或“-‖ 第二个棱镜 d或“+‖

旋光度 顺时针方向旋转见到最亮光称右旋体用”+”或”d” 逆时针方向旋转见到最亮光称左旋体用”-”或”l” d是英文右旋 dextrorotatory的词头

l是英文左旋 lerorotatory的词头

旋光度和比旋光度旋光物质使平面偏振光旋转的角度叫做该物质的旋光度，用 表示。 如果光源是钠光(589nm),温度20º C,管长1dm, C 1g/ml,所测 得的旋光度用比旋光度表示。 为旋光度，L为测定管长度， [ ] t = D C为溶液的浓度1g/ml L C1、鉴定旋光性物质是左(右)旋体 测定旋光度的意义 2、测定旋光性物质的纯度和含量

二、对映异构和手性(P71~72)OH H C CH3 C2H5 H5C2

OH C 镜像 H CH3

实物

以手性药物合成、分离、毒理及体内代谢内容 物为主的研究已成为药物研究的一个重要组成 部分。手性药物的对映体之间药物活性的差异主要有： 1:对映异构体之间等同的药理活性和强度，例如 抗组胺药异丙嗪和局部麻醉药丙胺卡因 2:对映异构体之间产生相同的药理活性，但 强度不同。 如组胺类抗过敏药氯苯那敏右旋体》左旋体 去甲肾上腺素R-(-)27倍 》S-(+) 阿托品 左旋体220倍 》右旋体

3:对映异构中一个有活性，一个没活性。这种情况 比较多，例如抗生素氯霉素左旋体有效，右旋体无效。 氯霉素D-苏式-(-)-N-[

α -(羟基甲基)-β -羟基-对硝基苯乙基]2,2-二氯乙酰胺

右旋谷氨酸钠有鲜味，作调味品 4:对映异构体之间产生相反的活性。如利尿药依托唑啉 的左旋体具有利尿作用，而右旋体则有抗利尿作用。 5:对映异构体之间产生不同类型的药理活性。例如最 常见的例子是镇痛药，如丙氧芬，其右旋体产生镇痛 作用，而左旋体则产生镇咳作用。

三、分子的对称性和手性手性分子——与自身镜像不能重合的分子。CH3 CH3

HOH

H

HOH

CH2CH3

有对称面

没有对称面

手性碳——即与4个不同的原子(团)相连接的碳原 子叫做手性碳。a d C b H

OH CCH3 C2H5CH3CH2OH

c COOH H OH H OH COOH

COOH HO H HO H 有手性碳无旋光性 COOH

(2R、3S ) -2,3-二羟基丁二酸

a a C=C=C d b

a a C=C=C b d

无手性碳有旋光性对称因素

1、对称面(symmetrical plane)——假设有一个平面， 可以把分子分 割成互为镜像两半，这个平面就叫做对称 面。 对称面H3C H CH3 H H

对称面 H C=CCl

Cl H

C=C

HCl

对称面

Cl

E-1,2-二氯乙烯的对称面

2、对称中心——设想分子中有一个点，通过该点画任何直线，如 果在与该点等距离的直线两端，遇到相同的原子(团) , 则这个点就是分子的对称中心。 对称中心 COOH CH3 H H H COOH

H

CH3

3、对称轴(略)

E-2,4-二甲基-1,3-环丁二酸的对称中心

对称面、对称中心是判断分子是否手性分子中最主要的两种因素。 非手性分子——凡具有对称面、对称中心、对称轴中任何一种 对称因素的分子都是非手性分子。 非手性分子无对映异构

四、含有一个手性碳的化合物COOH COOH

H

C

OH

HO

C

H

CH3 乳酸的两种构型

CH3

t 从动物肌肉中得到的(+)-乳酸 [ ] D = +3.8º 从糖发酵得到的(-)-乳酸 [ ] t = -3.8ºD

从酸牛奶得到的( + )乳酸是外消旋体

乳酸对映体的立体结构式 CH3

COOHC H OH OH

COOHC H CH3

(一)、对映体的表示方法 1、立体结构式表示法(伞型式)COOH CH3 C OH OH H COOH C

CH3

H

2、模型图式H

COOH

COOH

OH

OH

HCH3

CH3

3、Fischer投影式(73~74)CH2OH H CH3 Cl Cl CH3 CH2OH H

Fischer投影式的规则 (1) ―+‖字交叉点,代表位于纸平面上的手性碳原子 (2)横前竖后即竖线上的-CH2OH和-CH3表示伸向纸平面的后方, 而横线上相连的原子或原子团-Cl、-H表示伸向纸平面的前方

(3)投影式不能离开纸平面任意旋转,更不能翻转(4)投影式如果不离开纸平面旋转180°,得到的构型与原来的 相同，转90º 或270º 得到它的对映体 COOH 180° CH3 HO H COOH (–) -乳酸

HCH3

OH(–)-乳酸