手性分子介绍

苦 甜 在许多情况下 化合物的一对对映体在生物体内的药理活性 代谢过程 代谢速率及毒性等存在显著的差异 手性分子以三维空间研究物质的结构和性质的化学称为立体化学 一 手性分子和对映异构 手性 一个物体若与其镜像不能重合 称这个物体具有手性 也叫手征性不能与自身镜像重合的分子称为手性分子 一个分子是否具有手性与其对称性有关 1 对称面若有一个平面把分子分成两半 这两半是实物与镜像的关系 则此平面是分子的对称面 用 表示 2 对称中心若分子中有一点 从分子中的任一原子或基团出发 向该点引一直线 若在距该点等距离处 有一相同的原子或基团 这点是对称中心 用i表示 i 凡是分子中具有对称面或对称中心的分子一般是非手性分子 反之分子具有手性 凡是手性分子必有互为镜像的两种构型 互为镜像的两种构型的异构体叫做一对对映体 这种立体异构称为对映异构 注意 要把一种构型转变成它的对映异构体 必须断裂分子中的化学键 然后对调两个基团的位置 二 旋光性和比旋光度一对对映体 它们的一般物理性质 如 熔沸点 密度 折光率 在非手溶剂中的溶解度以及光谱性质 相同 但它们对偏振光的作用不同 1 偏振光 普通光线 平面偏振光 2 旋光性 能使偏振光发生偏转的性质 称为旋光性 具有这种性质的物质 称为旋光性物质 光活性物质 反之为非光活性物质 使偏振光振动方向旋转的角度称为旋光度 用 表示 使偏振光振动方向向左旋称为左旋体 用 表示 向右旋的称为右旋体 用 表示 注 凡是手性分子 都有旋光性 非手性分子无旋光性 一对对映体对偏振光的作用正好相反 一个使偏振光左旋 一个使之右旋 旋光度数值相等 3 旋光性的测量用旋光仪进行测量 旋光仪中读到的旋光度 l盛液管的长度 dm C溶液的浓度 g ml 比旋光度与入射光的波长 温度有关 如葡萄糖 4 比旋光度 三 构型的表示方法1 球棒模型 2 透视式 或伞形式 楔前虚后实平面 透视式 3 菲舍尔 Fischer 投影式 投影规则 手性碳放在纸面上 伸向纸面前方的键放在横键上 伸向纸面后方的键放在竖键上 主链竖着写 命名时编号小的碳在最上方 注 1 不能任意调换两基团的位置 2 将投影式在纸面内平移或转动180 时 分子构型保持不变 3 离开纸面翻转180 或在纸面内旋转90 的奇数倍 构型反转 四 构型的标记1 D L标记法 相对构型标记 D 甘油醛 L 甘油醛 L 乳酸 D 乳酸 注 D L与左右旋无关 D L表示相对构型 而左 右旋通过旋光仪测定结果 2 R S标记法 绝对构型标记法 2 R S标记法 绝对构型标记法若a b c d d在离视线最远处 若a b c为 顺 R型若a b c为 逆 S型 S R OH COOH CH3 H R 乳酸 R 2 羟基丙酸 如果 a b c d d在横键上 S R 顺时针 S 逆时针 R S d在竖键上 顺时针 R 逆时针 S R 在菲舍尔投影式 练习 1 用R S标记法给下列化合物命名 答案 1 R 2 氯丙酸 2 S 2 氨基丙酸 3 S 1 氯 1 溴乙烷 4 R 1 甲氧基 2 氯丙烷 5 S 2 羟基丁烷 构型表示法的互换 五 含一个手性碳原子化合物的对映异构1 手性碳 常用 表示 含有一个手性碳原子的化合物 一定是手性分子 有一对对映体 其中一个是左旋 一个是右旋 如乳酸 D15 3 8 D15 3 8 外消旋体 等量的左 右旋体的混合物注意 外消旋体没有旋光性 外消旋体与其左 右旋体的物理性质不同 一般的物理方法不能分离外消旋体 六 含多个手性碳原子化合物的对映异构体 分子中含有n个手性碳的化合物 最多有2n个对映异构体 有2n 1对对映异构体 2 羟基 3 氯丁二酸 氯代苹果酸 2R 3R 2S 3S 2R 3S 2S 3R 表3 8氯代苹果酸的物理性质 2 3 二羟基丁二酸 酒石酸 2S 3S 2S 3R 象这种分子中含有两个或两个以上手性碳 却不是手性分子 因而也没有旋光性的化合物 称为内消旋体 2R 3R 表3 9酒石酸的物理性质 讨论 内消旋体与外消旋体的异同 1 二者都无旋光性 2 内消旋体是纯的非手性物质 而外消旋体是一对对映体的等量混合物 3 内消旋体不可拆分 而外消旋体可拆分 七 环状化合物的对映异构常常同时有顺反异构和对映异构1 判断顺反异构 2 判断手性 3 讨论对映异构如 2 羟甲基环丙烷 1 羧酸 内消旋体 环丙烷二羧酸 八 不含手性碳的手性分子1 丙二烯型化合物 2 连苯型化合物 九 外消旋体的拆分 1 机械拆分法