华中科技大学有机化学第七章对映异构现象ppt课件

1、第七章第七章 对映异构对映异构 手性和对映异构手性和对映异构 当一个物体没有对称中心或者没有对称平面的时候，物体当一个物体没有对称中心或者没有对称平面的时候，物体与它的镜像就不能重合，就象人的左手和右手一样，非常类与它的镜像就不能重合，就象人的左手和右手一样，非常类似，但不能重叠，物体的这种性质称为物体的手性。假设出似，但不能重叠，物体的这种性质称为物体的手性。假设出现分子与它的镜像不能重叠的情况，这种景象就称为分子的现分子与它的镜像不能重叠的情况，这种景象就称为分子的手性，这种分子就称为手性分子。很显然，一个手性分子至手性，这种分子就称为手性分子。很显然，一个手性分子至少有两种构型异构体，一

2、个是实物，一个是映在镜子里的镜少有两种构型异构体，一个是实物，一个是映在镜子里的镜像，它们互为对映异构体，简称对映体。这种由于分子和它像，它们互为对映异构体，简称对映体。这种由于分子和它的镜像不能重叠而产生的构型异构叫做对映异构。如乳酸分的镜像不能重叠而产生的构型异构叫做对映异构。如乳酸分子的两种对映体如下：子的两种对映体如下：COOHHCH3OHCOOHHH3CHOL-(+)-乳酸 D-(-)-乳酸 对映异构体在宏观性能上表现出的最大差别是生理活性不一样以及旋光性不同，其它普通性能如沸点、熔点、溶解度、极性甚至反响活性都是一样的。由于旋光性是容易测定的，测定旋光性是研讨对映异构体最重要和最早

3、的方法，因此对映异构也叫旋光异构，对映异构体也叫光学异构体。旋光性旋光性 普通白光是由不同波长组成的电磁波，光波的振动方向与其前进方向普通白光是由不同波长组成的电磁波，光波的振动方向与其前进方向相互垂直。单色光，如从钠光灯发射出来的黄光，那么具有单一的波长相互垂直。单色光，如从钠光灯发射出来的黄光，那么具有单一的波长(589nm)，但仍在与其前进方向相互垂直振动。假设使普通光经过尼科尔，但仍在与其前进方向相互垂直振动。假设使普通光经过尼科尔(Nicol)棱镜，那么只需振动方向和棱镜的晶轴平行的光线才干经过。这种棱镜，那么只需振动方向和棱镜的晶轴平行的光线才干经过。这种只在一个平面上振动的光叫做

4、平面偏振光，简称偏振光。偏振光振动所在只在一个平面上振动的光叫做平面偏振光，简称偏振光。偏振光振动所在的平面叫做偏振面。的平面叫做偏振面。普通光 尼科尔棱镜 偏振光 一束普通光箭头为光束前进方向 一束偏振光 当两个尼科尔棱镜平行放置，从一个尼科尔棱镜产生的偏振光可以全部经过，但当两个尼科尔棱镜垂直放置时，从另一个尼科尔棱镜不能看到从前一个尼科尔棱镜产生的偏振光，必需将尼科尔棱镜旋转90o才干使偏振光完全看到。当在两个平行放置的尼科尔棱镜之间放置某些液体或溶液，如葡萄糖溶液，发现从一个尼科尔棱镜产生的偏振光不可以经过另一个尼科尔棱镜，必需将尼科尔棱镜旋转一定的角度才干使偏振光完全看到。这就阐明这

5、些溶液使偏振光的偏振面发生了偏转，溶液的这种使偏振光发生偏转的性质叫旋光性，也叫具有光学活性，旋转的角度叫做旋光度。假设使偏振光向右偏转，记为; 假设向左偏转，记为，如图74所示。 普通光 尼科尔棱镜 样品管 尼科尔棱镜 旋光仪的任务原理7.1.4.3 比旋光度比旋光度为了便于比较，普通用比旋光度为了便于比较，普通用比旋光度表示物质的旋光才干大小和旋光方表示物质的旋光才干大小和旋光方向向t=tL x Ct为测定的旋光度；为测定的旋光度；L为管长，以分米为单位；为管长，以分米为单位；C为浓度，以克毫为浓度，以克毫升为单位，假设为纯的液体那么浓度改换成比重克厘米升为单位，假设为纯的液体那么浓度改换

6、成比重克厘米3。 由于两个对映体的旋光度大小相等但方向相反，将两个对映体等量混合所得到的溶液，其旋光才干相互抵消，没有旋光性，这种混合物叫做外消旋体。一些纯的对映异构体在酸碱、高温等条件下甚至在放置一段时间后，会转化为另外一个对映体，当两个对映体的量相等时，其旋光性也会消逝，我们把这种景象叫做外消旋化。对映体容易发生外消旋化会影响对映体的旋光性和纯度，但要将一个没用的对映体转化为另一个有用的对映体时，在一定条件下进展外消旋化是经常要用到的。7.1.4.4 分子的对称性与手性分子的对称性与手性 只需手性分子才干分别出纯的对映体而显示光学活性，如何判别一只需手性分子才干分别出纯的对映体而显示光学活

7、性，如何判别一个化合物能否具有手性，最好的方法是判别化合物分子能否具有对称性，个化合物能否具有手性，最好的方法是判别化合物分子能否具有对称性，假设一个分子没有对称面，也没有对称中心，这个分子与它的镜像不能重假设一个分子没有对称面，也没有对称中心，这个分子与它的镜像不能重叠，分子具有手性。叠，分子具有手性。CH3CH3PhPhCH3PhCH3PhH3CPhPhCH3有对称面有对称中心有对称轴1 1具有一个不对碳称原子的手性分子具有一个不对碳称原子的手性分子 当分子中的一个碳原子衔接四个不同的原子或者原子团时，这个分当分子中的一个碳原子衔接四个不同的原子或者原子团时，这个分子是不对称的，具有手性，

8、这个碳原子叫做不对称碳原子，也叫做手性子是不对称的，具有手性，这个碳原子叫做不对称碳原子，也叫做手性中心或者手性碳原子。如以下图所示的中心或者手性碳原子。如以下图所示的- -丙氨酸即为手性分子，丙氨酸即为手性分子， - -碳上有四个不同的取代基，分子与其镜像不能重叠，有两个对映体。左碳上有四个不同的取代基，分子与其镜像不能重叠，有两个对映体。左边的对映体即为天然的边的对映体即为天然的 L-L-丙氨酸，右边为人工合成的丙氨酸，右边为人工合成的 D-D-丙氨酸。丙氨酸。CNH2HCOOHCH3CHH2NCOOHCH32-氨基丙酸氨基丙酸 假设碳原子上有两个一样的原子或者原子团，那么分子有一个对称面

9、，不具有手性，没有对映体，如丙酸。COOHHCH3H 被调查的碳原子，甲基以及羧酸在一个平面上，两个氢原子处在与平面相对称的两边，两个氢原子交换后得到的是同一个分子，这个平面即为对称面。也可把这个平面看作一面镜子，氢原子投影后，实物与镜像一样，可以相互重叠，因此具有对称面的分子没有手性。2具有两个以上不对称碳原子的手性分子 当分子含有两个以及两个以上的不对称碳原子时，对映体的数目会急剧添加，情况变得复杂。假设一个分子内两个不对称碳原子是不一样的，即两个不对称碳原子上所衔接的四个取代基不完全一样，这个分子会有四种不同的立体构型，可获得四种旋光异构体。由于每一个不对称碳原子会有一正一负两个旋光异构

10、体，其中正的旋光异构体可与另一个不对称碳原子一正一负旋光异构体组合成两个旋光异构体，负的旋光异构体也可与另一个不对称碳原子组成两个旋光异构体，这样便得到四个旋光异构体a,b,c和d。图解如下：C1C2不对称碳原子可能的旋光异构体abcd 例如3氯2丁醇，有两个不同的不对称碳原子，可以构成四个旋光异构体。CCHClHOHCH3CH3CCHClHHOH3CCH3 其中和，和两对旋光异构体互为实物和镜像关系，互为对映异构体，两个对映体的普通物理性质和化学性质一样，很难经过普通的分别方法进展分别。和、，以及和、之间不是实物和镜像关系，为非对映异构体。非对映体的理性质和化学性质往往不同，可以经过普通的分

11、别方法如重结晶、柱层析等进展分别。3氯2丁醇四个旋光异构体的对映和非对映关系可图示如下：CCClHHOHCH3CH3CCClHHHOH3CCH3CCClHHOHCH3CH3CCClHHHOH3CCH3CCHClHOHCH3CH3CCHClHHOH3CCH3互为对映体互为非对映体 从上面推断旋光异构体的方法中可以知道，假设分子中有n个不一样的不对称碳原子，那么会有2n个旋光异构体。其中对映体总是成对出现，非对映领会有很多。 假设一个分子具有两个一样的不对称碳原子，旋光异构体的数目和性质会与上述的不一样。在上面推断旋光异构体数目的时候，有两个异构体是经过一个不对称碳原子的负旋光异构体与另一个不对称

12、碳原子的正旋光异构体组合的，假设两个不对称碳原子不同，在组合时正负不会抵消。假设两个不对称碳原子一样，那么在组合时正负旋光才干大小相等，会相互抵消。这样原来经过和组合得到的两个异构体将没有旋光性，成为一个异构体。这样就只需三个异构体，两个旋光，一个不旋光，不旋光的异构体叫做内消旋体，记为meso-. 如酒石酸的构造所示，内消旋体虽然有不对称碳原子，但有一个对称平面，所以没有手性，没有旋光性。CCHOHHOHCOOHCOOHCCOHHHHOCOOHCOOHCCHOHHOHCOOHCOOH 左旋酒石酸 右旋酒石酸 内消旋酒石酸 D-(-)-酒石酸 L-(+)-酒石酸 meso-酒石酸 L-(+)-

13、酒石酸为天然产物，D-(-)-酒石酸是人工合成的，它们两个互为对映体，有一样的熔点170oC, 在120毫升水中都只能溶解克，酸性强度也一样，比旋光度大小一样，方向相反。 虽然内消旋体和外消旋体都没有旋光性，但它们的物理性能和化学性能有很大区别，它们与D或者L酒石酸对映体的性能也完全不同。 内消旋体是一个单一分子，由于分子内有一个对称平面而没有旋光性；而外消旋体是两个对映体的等量混合物，旋光度相互抵消而不具有旋光性，可以再分别为两个旋光度相反的化合物。 从实际上讲，凡含有两个一样的不对称碳原子的化合物都有三种立体异构体，一对对映体和一个内消旋体。 当环状化合物的环上有不对称碳原子时，旋光异构体

14、数目与开链化合物一样，如2, 5-二羧基四氢吡咯有两个一样的不对称碳原子，有三个立体异构体，包括二个对映体和一个内消旋体。NHHOOCCOOHNHCOOHHOOCNHHOOCCOOH左旋二羧基四氢吡咯可从海藻中分别得到。很显然，两个旋光异构左旋二羧基四氢吡咯可从海藻中分别得到。很显然，两个旋光异构体有一个体有一个C2对称轴，即绕轴旋转对称轴，即绕轴旋转180oC后，还是原来的立体构型。因此分后，还是原来的立体构型。因此分子的轴对称性不会使分子失去手性。子的轴对称性不会使分子失去手性。COOHCOOHHHOHOHNHCOOHHOOCC2C2左旋二羧基四氢吡咯 右旋二羧基四氢吡咯 meso-二羧基

15、四氢吡咯3没有不对称碳原子的手性分子没有不对称碳原子的手性分子 分子含有不对称碳原子是判别分子能否具有手性的一个重要条件，分子含有不对称碳原子是判别分子能否具有手性的一个重要条件，但不是充分和必要条件。分子含有不对称碳原子能够没有手性，如内消但不是充分和必要条件。分子含有不对称碳原子能够没有手性，如内消旋体；分子没有不对称碳原子也可以具有手性，只需整个分子是不对称旋体；分子没有不对称碳原子也可以具有手性，只需整个分子是不对称的。的。a 联苯型的化合物联苯型的化合物 很多具有构象异构体的分子应该具有手性，由于当单键旋转到一定角很多具有构象异构体的分子应该具有手性，由于当单键旋转到一定角度的时候，

16、分子就会呈现不对称性。联苯型的化合物就是典型的例子。度的时候，分子就会呈现不对称性。联苯型的化合物就是典型的例子。NO2COOHO2NHOOCO2NHOOCNO2COOH 6,6-二硝基-2,2-联苯二甲酸在衔接两个苯的单键邻位全部有取代基，单键旋转受阻，两个苯环不在一个平面上，分子具有手性。6,6-二硝基二硝基-2,2-联苯二甲联苯二甲酸酸再如再如1,1-联二联二(2-萘酚萘酚)也是由于单键旋转受阻而成为手性分子。也是由于单键旋转受阻而成为手性分子。OHOHHOHO 右旋1,1-联二(2-萘酚) 左旋1,1-联二(2-萘酚) 1,1-联二(2-萘酚)的两个对映体在对映异构体的不对称合成中是非

17、常有名的，常被用作催化剂的手性配体，得到的选择性很高。b丙二烯型的手性分子丙二烯型的手性分子在丙二烯分子中，两个累积双键是相互垂直的。假设在两边的碳原子上在丙二烯分子中，两个累积双键是相互垂直的。假设在两边的碳原子上有取代基，两个碳原子上的取代基也是相互垂直的。假设两个碳原子上分有取代基，两个碳原子上的取代基也是相互垂直的。假设两个碳原子上分别衔接不同的取代基，那么分子将没有对称性而具有手性。别衔接不同的取代基，那么分子将没有对称性而具有手性。CCCbaab CCCHHHH以下人工合成的丙二烯衍生物以下人工合成的丙二烯衍生物 1,3-二苯基二苯基-1,3-二二1萘基丙二烯萘基丙二烯的两个对映体

18、曾经拆分得到。的两个对映体曾经拆分得到。CCCC6H5C6H5CCCC6H5C6H5丙二烯型分子 丙二烯键轨道c其它不同取代产生的手性分子其它不同取代产生的手性分子 氮，磷以及硫等原子衔接四个不同的取代基时，分子没有对称面或氮，磷以及硫等原子衔接四个不同的取代基时，分子没有对称面或者对称中心，也具有手性。者对称中心，也具有手性。NH3CPhCH2CH=CH2CH2Ph+I -NCH3PhCH2CH=CH2PhH2C+I -叔膦的化合物能得到对映体。叔膦的化合物能得到对映体。PH3CPhCH2CH2C H3.PCH3PhH3 CH2CH2C. .很多亚砜化合物是一个稳定的手性分子。很多亚砜化合物

19、是一个稳定的手性分子。SOPhCH3.SOPhH3C. .甲基苯基亚砜的对映体甲基苯基亚砜的对映体甲基正丙基苯基膦的对映体 当一个分子的骨架上有不同的取代基时，也会呵斥分子的不对称而具有手性。如在杯芳烃的下端衔接的取代基后，可以分别出杯芳烃旋光体。OOOHOOOCOOHOOOOHOOHOOC 右旋杯芳烃 左旋杯芳烃7.2 对映异构体的命名法对映异构体的命名法7.2.1 D/L相对构型标志法相对构型标志法 在上世纪初光学异构体的绝对构型是不知道的。为了确定其在上世纪初光学异构体的绝对构型是不知道的。为了确定其它手性分子的相对构型它手性分子的相对构型, 费歇尔费歇尔(E. Fisher) 选择选择

20、D-甘油醛作为构甘油醛作为构型联络的规范。并且把型联络的规范。并且把D-甘油醛所具有的立体构造甘油醛所具有的立体构造, 即与不对称即与不对称碳原子相结合的氢原子放在费歇尔投影式左边，编号最小的原子碳原子相结合的氢原子放在费歇尔投影式左边，编号最小的原子放在顶端，这样一种构造称为放在顶端，这样一种构造称为D-构型，其对映体为构型，其对映体为L-构型。构型。CHOCH2OHOHHCHOCH2OHHOHD-(+)-甘油醛 L-(-)-甘油醛CHOCH2OHOHHHgOCOOHCH2OHOHHCOOHCH2OHNH2HHNO2NOBrCOOHCH2BrOHHNa-HgCOOHCH3OHHD-(+)-甘

21、油醛 D-(-)-甘油酸 D-(+)-异丝氨酸 D-(-)-溴乳酸 D-(-)-乳酸 其它的旋光化合物的构型以甘油醛为规范比较得到。凡是由D-甘油醛经过化学反响得到的化合物或可转变为D-甘油醛的化合物，只需在转变过程中原来的手性碳原子构型不变，其构型即为D型。同样，与L-甘油醛相关的即为L型。例如： 反时针方向，反时针方向，S型型 顺时针方向，顺时针方向，R型型取代基取代基 abcd.7.2.2 R/S绝对构型标志法绝对构型标志法 R/S命名法是将手性碳原子上四个不同的取代基中最小的取代基放命名法是将手性碳原子上四个不同的取代基中最小的取代基放在离察看者最远的地方，其它三个取代基按照从大到小的

22、顺序数下去，在离察看者最远的地方，其它三个取代基按照从大到小的顺序数下去，假设为顺时针方向那么为假设为顺时针方向那么为R构型，假设为反时针方向那么为构型，假设为反时针方向那么为S构型。构型。 原子或者原子团的大小次序规那么如下：1 原子序数或者原子量大的为较优的大基团。常见元素的原子的较优次序的陈列如下：BrClSPSiFONCBLiTDH2 假设取代基中与分子骨架直接相连的原子大小顺序一样时，运用外推法依次比较第二个第三个等原子的大小顺序，直到可以决议较优的更大基团为止。例如:(CH3)3C，(CH3)2CH，CH3CH2，CH33确定不饱和基团的大小次序时，应把不饱和键的成键原子看作是以单

23、键分别和一样的原子相衔接。CCCCCCCCCCCCOCOO 在书写立体构型时，既可用透视式表示，这样的书写比较直观，也可用费歇尔投影式表示。 透视式 费歇尔投影式COHHCOOHCH3COHHCOOHCH3(R)-(-)-乳酸 CHHOCOOHCH3CHHOCOOHCH3CPhHNH2CH3CPhHNh2CH3 (S)-(-)- -苯基乙胺CHPhNH2CH3CHPhNH2CH3从书写这些构造可知，假设恣意互换两个原子或者原子团的位置，那么分子的构型改动。(R)-()- -苯基乙胺(S)-(+)-乳酸 命名含有多个手性碳原子的化合物时，应将每个手性碳原子的构型依次标出，并把手性碳原子的编号和构

24、型符号一同放在化合物称号前的括号内。例如用R / S命名D和L酒石酸：COOHCCCOOHOHHHOHCOOHCCCOOHOHHHOH D-(-)-酒石酸 L-(+)-酒石酸 (2S,3S)-酒石酸 (2R,3R)-酒石酸7.3 立体异构体的性质立体异构体的性质731 物理性质物理性质 两个对映体，物理性质一样。两个对映体，物理性质一样。 非对映异构体，普通不一样。非对映异构体，普通不一样。外消旋体，对映体等量混合物。外消旋体，对映体等量混合物。内消旋体，单一混合物。内消旋体，单一混合物。732 化学性质化学性质 在手性条件下，化学性质可以表现出差别。在普通的非手性条件下，在手性条件下，化学性

25、质可以表现出差别。在普通的非手性条件下，两个对映体的化学性质完全一样。两个对映体的化学性质完全一样。733 生理性质生理性质 在生命体内，两个对映体往往表现出不同的生理性能。在生命体内，两个对映体往往表现出不同的生理性能。HNNOOOONHNOOOO S-thalidomider反响停, 致畸 R-thalidomider反响停, 镇定 表表1 手性分子不同异构体不同的生理性能手性分子不同异构体不同的生理性能HOHOCH2CHCOOHNH2ONHCH3ClCSHCH3H3CCHCOOHNH2EtCHNHCH2CH2NHCHEtCH2OHCH2OHOHH2NOONH2Me2NCH2CHCOOCE

26、tPhBnCH3称号称号构造构造一种对映异构体一种对映异构体性能性能另一种对映另一种对映异构体性能异构体性能Dopa(多巴多巴)(S)-异构体异构体, 治疗治疗珀金森病珀金森病(R)-异构体异构体, 严重付作用严重付作用Ketamine(氯胺酮氯胺酮)(S)-异构体异构体, 麻醉麻醉剂剂(R)-异构体异构体, 致幻剂致幻剂Penicillamine(青霉胺青霉胺)(S)-异构体异构体, 治疗治疗关节炎关节炎(R)-异构体异构体, 突变剂突变剂Ethambutol(乙胺丁醇乙胺丁醇)(S)-异构体异构体, 治结治结核病核病(R)-异构体异构体, 致盲致盲Asparagine(门冬酰胺门冬酰胺)(

27、S)-异构体异构体, 苦的苦的 (R)-异构体异构体, 甜的甜的Propoxyphene(丙氧芬丙氧芬)(S)-异构体异构体, 止痛止痛 (R)-异构体异构体, 止咳止咳NNSNOONHC(CH3)3HOONHOHH3COCOOHNF3COOCHCOOBuCH3OOCNi-PrOClTimolol(噻吗洛尔噻吗洛尔)(S)-异构体异构体, 肾肾上腺素阻断剂上腺素阻断剂(R)-异构体异构体, 无效无效Propranolol(普萘洛尔普萘洛尔)(S)-异构体异构体, 治治疗心脏病疗心脏病(R)-异构体异构体, 只需只需(S)-异构体的异构体的1%疗疗效。效。Naproxen(萘普生萘普生)(S)-

28、异构体异构体, 抗抗炎药炎药(R)-异构体异构体, 只需只需(S)-异构体的异构体的1/28疗疗效。效。Fluazifop-butyl(稳杀得稳杀得)(S)-异构体异构体, 除除草剂草剂(R)-异构体异构体, 无效无效Asana(氰戊葡酯氰戊葡酯)一个异构体是一个异构体是强力杀虫剂强力杀虫剂另三个异构体对植另三个异构体对植物有毒物有毒7.5 单一对映体的制备方法单一对映体的制备方法7.5.1 对映体组成和纯度的测定对映体组成和纯度的测定对映体纯度普通用对映体过量的百分数来表示，记为对映体纯度普通用对映体过量的百分数来表示，记为e.eenantiomer excess。对映体过量(e.e.) =

29、一个对映体量 另一个对映体量一个对映体量 另一个对映体量100%非对映体过量非对映体过量 (diastereomer excess, d.e.) 。7.5.1.1 测定旋光度测定旋光度 一个纯的对映体具有最大的旋光度绝对值，假设混有另外一个对一个纯的对映体具有最大的旋光度绝对值，假设混有另外一个对映体，其旋光度绝对值会减小。工业上普统统过测定旋光度来判别对映映体，其旋光度绝对值会减小。工业上普统统过测定旋光度来判别对映体的纯度，也是最早用于分析对映体纯度的方法，用测旋光度得到的纯体的纯度，也是最早用于分析对映体纯度的方法，用测旋光度得到的纯度也叫光学纯度。假设一个手性分子在所运用的波长范围内没

30、有吸收，度也叫光学纯度。假设一个手性分子在所运用的波长范围内没有吸收，那么它的对映异构体纯度不能经过测定旋光性来判别。那么它的对映异构体纯度不能经过测定旋光性来判别。7.5.1.2 核磁共振核磁共振NMR测定测定 NMR普通不能区别两个对映体，但当这两个对映体与其它手性物普通不能区别两个对映体，但当这两个对映体与其它手性物质或者环境有作用时，这两个对映体实践上成为非对映体，此时那么可质或者环境有作用时，这两个对映体实践上成为非对映体，此时那么可以区别这两个对映体。以区别这两个对映体。 (a) 在手性溶剂中测定。在手性溶剂中测定。 如用如用(-)-苯基乙胺作溶剂，苯基乙胺作溶剂，2,2,2-三氟

31、三氟-1-苯基乙醇的两个对映体苯基乙醇的两个对映体可以用可以用19F NMR谱区别开来。谱区别开来。 (b) 运用位移试剂。运用位移试剂。 常运用手性镧系配合物，对映体中含有孤对电子的原子能与手性常运用手性镧系配合物，对映体中含有孤对电子的原子能与手性金属配合物的金属离子配位，使对映体成为非对映体而能被金属配合物的金属离子配位，使对映体成为非对映体而能被NMR区别。区别。很多手性化合物如酰胺、胺、酯、酮和硫砜等都能与手性镧系配合物作很多手性化合物如酰胺、胺、酯、酮和硫砜等都能与手性镧系配合物作用，使对映体的用，使对映体的NMR谱产生差别。谱产生差别。 除了手性镧系配合物外，一些手性主体化合物也

32、能用作位移试剂。OOHOHOH2CCH2HNHPhHHOHCH2H2CNHPhHHHHO OHCOOH杯芳烃化合物杯芳烃化合物 扁桃体酸扁桃体酸0.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.08.59.0abcRS-CHS-CHR-CH7.5.1.3 用手性色谱柱用手性色谱柱 用手性色谱柱确定对映体的组成是广泛运用的方法，由于很多对映体都可用手性色谱柱分开。对于低沸点的手性分子，普通小于260oC，或者在高温下稳定的手性分子，可用气相色谱来分析；对于高沸点的手性分子，或者在高温下不稳定的手性分子，可用液相色谱来分析。7.5.2 化学拆分法化学拆分

33、法 将外消旋化合物分别成两个纯的对映体叫做对映体的拆分。例如可以用将外消旋化合物分别成两个纯的对映体叫做对映体的拆分。例如可以用天然的天然的L-(+)-酒石酸将酒石酸将-苯乙胺拆分为纯的苯乙胺拆分为纯的(S)-(-)-苯乙胺和苯乙胺和(R)-(+)- -苯乙苯乙胺。胺。CHPhNH4+CH3COOHCC-OOCOHHHOHCPhHNH4+CH3COOHCC-OOCOHHHOH+COOHCCCOOHOHHHOHCHNH2PhCH3+(RS)- -苯乙胺L-酒石酸 -苯乙胺-L-酒石酸 -苯乙胺-L-酒石酸(R)-(S)- 常用于外消旋碱拆分的还有樟脑磺酸、扁桃体酸、柠檬酸等；用于酸拆分的有生物碱

34、奎宁、马钱子碱、辛可宁等。用于拆分对映体的这些具有光学活性的试剂也叫拆分试剂。 假设外消旋体既不是酸又不是碱，可以引入一个羧基或者氨基，然后用上述方法进展拆分。7.5.3 物理拆分法物理拆分法 这种方法是在外消旋体的过饱和溶液中，参与少量某一对这种方法是在外消旋体的过饱和溶液中，参与少量某一对映体的晶体，也叫晶种，与晶种一样的对映体的过饱和度会加大，映体的晶体，也叫晶种，与晶种一样的对映体的过饱和度会加大，从而优先结晶出来。由于原外消旋体就是过饱和的溶液，晶种结从而优先结晶出来。由于原外消旋体就是过饱和的溶液，晶种结晶出来时会将一样的对映体一同结晶出来，并可超出晶种的一倍。晶出来时会将一样的对

35、映体一同结晶出来，并可超出晶种的一倍。过滤后，溶液中就是另一对映体过量，再加外消旋体，加热溶解，过滤后，溶液中就是另一对映体过量，再加外消旋体，加热溶解，冷却后另一对映体就优先结晶析出。这样加少量一种对映体，就冷却后另一对映体就优先结晶析出。这样加少量一种对映体，就可以把两种对映体分别出来，非常节省拆分试剂。在氯霉素的工可以把两种对映体分别出来，非常节省拆分试剂。在氯霉素的工业消费中运用这种方法可以将氯霉素同另外一种无效的对映体分业消费中运用这种方法可以将氯霉素同另外一种无效的对映体分开。开。7.5.4 动力学拆分动力学拆分 前面两种对映体的拆分方法是利用溶解度及极性的大小来实行的。利用两前面

36、两种对映体的拆分方法是利用溶解度及极性的大小来实行的。利用两个对映体在手性环境下反响速度不同，从而将两种对映体分别，这种方法叫做个对映体在手性环境下反响速度不同，从而将两种对映体分别，这种方法叫做动力学拆分。动力学拆分。 OOOH内酯水解酶OOOHOHCOOHOH+DL-泛酸内酯L-泛酸内酯D-泛酸 如今很多人工合成的手性催化剂也象生物酶一样具有很高的催化活性和选择性，甚至也可以用于外消旋体的动力学拆分。例如Sharpless环氧化手性催化剂可以用于烯丙醇的环氧化动力学拆分。OHTi(O-i-Pr)4 / D-酒石酸二异丙酯t-BuOOH / CH2Cl2, -20oCOHOHO+(2R,3R

37、)-3,4-环氧基-2-丁醇(S)-3-丁烯-2-醇(RS)-3-丁烯-2-醇 Sharpless环氧化手性催化剂为钛酸异丙酯和环氧化手性催化剂为钛酸异丙酯和D-(+)-酒石酸异丙酯的混合物，酒石酸异丙酯的混合物，用叔丁基过氧化氢作环氧化试剂，在二氯甲烷和用叔丁基过氧化氢作环氧化试剂，在二氯甲烷和20oC下进展。外消旋体中的下进展。外消旋体中的(R)- 3-丁烯丁烯-2-醇被环氧化，而醇被环氧化，而(S)- 3-丁烯丁烯-2-醇由于反响很慢保管了下来。醇由于反响很慢保管了下来。(S)- 3-丁烯丁烯-2-醇的沸点比环氧化物的低，先蒸馏出去，从而将两种异构体分开。得到醇的沸点比环氧化物的低，先蒸

38、馏出去，从而将两种异构体分开。得到的的(2R,3R)-3,4-环氧基环氧基-2-丁醇是合成药物以及天然产物非常有用的手性原料。如丁醇是合成药物以及天然产物非常有用的手性原料。如它可用于合成新型抗癌药物埃博霉素它可用于合成新型抗癌药物埃博霉素Epothilone的手性砌块。的手性砌块。7.5.5 不对称催化反响不对称催化反响经过手性催化剂将非手性原料转化为单一的对映体或者某一对映体过量的合成经过手性催化剂将非手性原料转化为单一的对映体或者某一对映体过量的合成方法叫做不对称合成。方法叫做不对称合成。 如今不对称催化合成曾经广泛的用于药物和天然产物的合成中。例如治疗帕如今不对称催化合成曾经广泛的用于药物和天然产物的合成中。例如治疗帕金森病的金森病的L-多巴，就是经过不对称合成在工业上进展消费的。多巴，就是经过不对称合成在工业上进展消费的。HOH3COCHO+H2CNHCORCOOH(Ac)2OAcOH3COC