《旋光异构新》PPT课件

第五章旋光异构,主要内容：偏振光、旋光活性、比旋光度；分子的对称性、手性；构型的表示方法；手性分子的旋光异构；旋光异构体的性质不对称合成;,5.1立体异构回顾,立体异构:指构造相同,分子中原子或基团在空间的排列方式不同.包括：,顺反异构:因价键旋转受阻产生的顺反构型；构象异构:由于-单键旋转产生；旋光异构:由于手性碳产生的不能重合的构型；,5.2偏振光和旋光活性,光是一种电磁波，其振动方向垂直于前进方向;,普通光由垂直于前进方向平面上的各个振动方向组成;,平面偏振光(planepolarizedlight)：普通光通过尼科尔棱镜(该棱镜仅允许振动方向与其轴平行的光通过)过滤，得到一种振动平面与镜轴平行的光;,旋光仪(polarimeter)：将两个尼科尔棱镜平行放置，则通过第一镜的光仍能通过第二棱镜，若在两棱镜间放置旋光物溶液，则第二块棱镜需调整后才能监测到光;右旋:使平面顺时针偏转;左旋:使平面逆时针偏转;,旋光活性物质:能使偏振光发生偏转的物质;,5.2比旋光度,通常用比旋光度来衡量光活性物质的本物理性质：,:旋光度；:溶液的质量浓度;L:盛液管长度(分米)；T:测定温度；为光波波长,右旋用“”，左旋用“”表示;,5.3对称性、手性及旋光活性,手性(Chirality)：实物与其镜影不能重叠的现象.,生活中的镜像,手性分子(Chiralmolecule)：与其镜象不能重叠的分子；手性分子具有旋光活性；,手性分子,分子的手性与其对称性有关：如果一个分子没有任何对称要素,则该分子称为不对称分子;不对称分子具有手性；分子的对称要素有:对称面,分子的对称要素有:对称面:,对称中心:,对称轴,反射对称因素(Sn),手性碳(chiralcarbon)手性分子的特征:使有机物分子具有手性的最普遍的特征是手性碳原子，用“”标志；手性碳原子：和四个不相同的原子或基团相连的碳原子；,手性碳原子,手性碳标记,5.4含一个手性碳的化合物,含一个手性碳的分子是手性分子，具有一对对映体.互为实物及镜象的两个异构体称为对映异构体，简称对映体(enantiomer)；,对映体的旋光度相同,方向相反;等量的对映体混合物没有旋光性,称外消旋混合物，或称外消旋体(racemicmixture)；,5.5构型的表示方法,手性碳的绝对构型R/S方法选择优先顺序最小的原子或基团远离观察者，其余原子或基团依优先顺序排列,费歇尔(Fischer)投影式:复杂分子一般采用费歇尔投影式:十字线中横键指向纸上,竖键指向纸下;碳主链一般写在竖直线上,并把氧化态较高的碳写在上面第一号碳原子上;,5.6含两个手性碳原子的分子,5.6.1含两个不同手性碳的分子:本类分子含有两对对映体；光活异构体数目:2n;(n=2);外消旋体数目:2n-1；,非对映体：构造相同,构型不同,相互间不呈镜影关系的立体异构体；,5.6.2含两个相同手性碳的分子:本类分子含有两对对映体；,I和II是内消旋体(mesoform)：分子内部存在平面对称因素.,内消旋体旋光性相互抵消,无旋光性.内消旋体不能分离成光活性化合物.含两个相同手性碳的化合物有2n-1个旋光异构体,其中之一没有光活性;,5.7不含手性碳的手性分子,连二烯型(含有两个互相垂直的平面):,与镜像无法重合，是手性分子.,比较：,螺环型:,与镜像无法重合，是手性分子.,联苯型(位阻型):,大基团使单键旋转受阻,构象型(构象转换受阻):,反-环辛烯,螺旋型:,5.8旋光异构体的性质,对映体之间的物理性质,除旋光方向相反外，其它物理性质如熔点、沸点、密度及非手性试剂中的溶解度等相同;,酒石酸对映体的物理性质比较:,相同,非对映体之间性质有明显差别,对映异构体之间化学性质:与非手性试剂作用时,对映体的化学性质相同;与手性试剂或在手性环境中时,对映体的化学性质不同;,5.9手性分子的获得,5.9.1手性分子的来源：自然界:糖类、氨基酸、生物碱、萜类、甾体化合物;外消旋体的拆分;不对称有机合成反应;,外消旋的酒石酸钠铵,巴斯德LouisPasteur(18221895),外消旋体的拆分(Resolution)1848年，巴斯德借助放大镜拆分:,仪器拆分:,HPLC用手性柱,GC用手性柱,化学法拆分,常用拆分试剂：天然手性生物碱：(-)-马钱子碱、(-)-奎宁、(-)-番木鳖碱、(+)-辛可宁；手性酸：酒石酸、樟脑磺酸；,例:外消旋a-苯乙胺的化学拆分:,接下页,在甲醇中溶解性差,接上页,酶解法拆分(利用酶的选择性反应进行拆分),例:DL-丙氨酸的酶解拆分:,选择性去乙酰基,5.11不对称合成(AsymmetricSynthsis),选择性地生成非对映异构体,例1：,手性底物控制选择性,衡量标准：非对映体过量,d.e.(diastereomericexcess),选择性地生成对映异构体:,例：,手性试剂控制选择性,衡量标准：对映体过量，e.e.(enantiomericexcess),前手性分子(prochiral),前手性分子,手性试剂(催化剂)控制选择性,例：,WilliamS.Knowles,RyojiNoyori,K.BarrySharpless,TheNobelPrizeinChemistry2001,fortheirworkonchirallycatalysedhydrogenationreactions,forhisworkonchirallycatalysedoxidationreactions,5.9.2获得手性分子的重要意义