有机化学第8版第二章 立体化学基础课件

1、第二章立体化学：手性分子构造异构：分子组成相同而原子（团）相互连接方式和顺序不同立体异构：分子中原子（团）在空间排列方式不同第一节 手性、手性分子和对映体左右手互为镜象(一 )手性互为实物与镜像对映关系,彼此又不能重叠的现象。(二) 手性分子和对映体1、对称面（planes of symmetry)：假想有一个平面它可以把分子分割成互为镜像与实物的两半，这个平面就叫对称面()凡是有对称面的分子一定无手性。无对称面不一定具有手性。三 、分子的手性与对称性（一）对称因素 在分子中取一点P，画通过P点的任一直线，若在与P点等距离的两端为相同原子（团），则P点即为该分子的对称中心2、对称中心（symm

2、etric centre）凡是有对称中心的分子一定是无手性。有手性碳，无手性无手性碳，有手性*试指出下列分子的手性碳原子想一想第二节 费歇尔投影式（一）对映异构体的表示方法（1）画一十字线。编号小的基团放在上端，编号大的基团放在下端（2）十字交叉点代表手性碳原子（3）横前，竖后1 透视式（三维结构）2 费歇尔（ Fischer ）投影式1）费歇尔投影式的书写方法（2）在纸面上转动90或其奇数倍，变成其对映体。旋转90的偶数倍，则保持原构型。（3）任意两个基团调换偶数次，构型不变；调换奇数次，构型改变。（4） 若固定某一基团，而使其余三个基团按顺时针或反时针方向依次调位次，将保持原构型不变。旋光

3、仪的构造1、旋光度(observed rotation)： 旋光性物质使偏振光的振动平面旋转的角度。用表示2、旋光方向：左旋：偏振面逆时针方向旋转。用l或（-）表示。右旋：偏振面顺时针方向旋转。用d或（+）表示。二、旋光度与比旋光度3、影响旋光度的因素浓度、温度、测定管的长度、波长、溶剂等。4. 比旋光度（specific rotation） 一定温度下，测定管的长度为1dm，待测物质的浓度为1g/ml，以钠光灯作光源（589.3nm）时测得的旋光度。用 表示。为波长，一般用钠光D表示（589nm）C 为浓度（gmL-1，纯液体则为密度）l为盛液管长度（dm） 为旋光度（）为比旋光度（mlg-

4、1dm-1）比旋光度是物理常数,反映了旋光性物质的本性。比旋光度的表示方法 ：氯霉素： =-25.5（乙酸乙酯）例如1、测得一个葡萄糖溶液的旋光角为+3.4，而葡萄糖的比旋光本领为+ 52.7()mlg-1dm-1，若盛液管长度为1dm，计算出葡萄糖的浓度为同样也可通过已知旋光度物质的浓度而求得该物质的比旋光度。第四节 外消旋体 (S)-(+)-乳酸 (R)-(-)-乳酸 mp 53C mp 53C D = +3.82 D = -3.82 pKa=3.79(25C) pKa=3.79(25C)相同点：熔点、沸点、溶解度等物理性质；无手性试剂参与的化学性质。（一）对映体的理化性质不同点：旋光能力

5、相同，旋光方向相反；与手性试剂的反应不同；生理活性有别。（二）外消旋体（ racemate ）等量左旋体和右旋体的混合物。用（ ）或（dl）表示混合物，无旋光，熔点、密度、溶解度等物理性质与左旋体和右旋体不同，化学性质在非手性条件下相同。外消旋体的性质：2 R，S命名法（1）命名规则 1）按照次序规则将与手性碳原子相连的4个原子或基团排序（ab c d）3) 三个基团由大到小的顺序为顺时针标为R；反之，为S。2) 把小的基团放在最远，其余三个基团朝向自己（2）次序法则 原子序数较大的原子为优先基团(也就是大基团)；例如：I Br Cl F O N C H 若有同位素，则以质量数大的为优先基团D

6、 H18O 16O 当第一个原子相同时，比较下一个原子，直至 出现大小差别； HCC HHC HHC HHH HHCHHH（3）由费歇尔投影式确定R/S构型的方法1、首先将与手性碳原子相连的4个原子或基团排序(abcd)3、若最小基d在横键上，abc顺时针时为 S构型；反之，为R构型RRSS2、若最小的基团在竖键上， abc顺时针时为R 构型；反 之，为S构型R-构型S-构型SSSS乳酸练习：下列化合物构型为S构型的是 A. B. C. D. 练习：下列那一对是相同的化合物 A. B. C. D. 第五节非对映体和内消旋化合物（一）非对映体如：2-羟基-3-氯丁二酸1 非对映体(diaster

7、eomers)不呈镜象对映关系的旋光异构体为非对映体。2S,3S-2R,3R-2S,3R-2R,3S-非对映体具有不同的旋光能力；不同的物理性质-7.1+7.1-9.3+9.32 光学异构体的数目：最2n ；2n-1对对映体3 赤式（Erythro-）和苏式(Threo-) 含两个手性碳的分子，若两个相同原子或基团在Fischer投影式中处于同一侧，称为赤式(如和)，在不同侧，称为苏式(如和)。D-(-)-赤藓糖L-(+)-赤藓糖D-(+)-苏阿糖L-(-)-苏阿糖1 内消旋体（meso compound）含手性(碳)原子的非手性分子2R,3R-2S,3S-2R,3S-2 内消旋体和外消旋体的

8、异同点：不同点：内消旋体为纯净物；外消旋体为混合物。相同点：无旋光(二)内消旋化合物酒石酸（2，3-二羟基丁二酸）手性分子与医学的关系 绝大多数的药物由手性分子构成，两种手性分子可能具有明显不同的生物活性。药物分子必须与受体（起反应的物质）分子几何结构匹配，才能起到应有的药效。 因此，往往两种异构体中仅有一种是有效的，另一种无效甚至有害。 手性与药物1.一对对映体中一种有活性，另一种无活性的例子是沙丁醇胺（albuterol）和特布他林(terbutaline)。这两种药是支气管扩张药，它们的R - 构型药效分别比S - 构型强80200倍。 2.丙氧吩（propoxyphene）的两个对映体

9、中，左旋丙氧吩是一种止咳剂，右旋丙氧吩则是一种镇痛剂 3.镇静药肽胺哌啶酮最初是以消旋体形式作用为缓解妊娠反应的药物。临床应用证实：这两个对映体中只有R构型的对映体有镇静作用，S构型的对映体是一种强烈致畸剂。 在20世纪60年代，镇静药沙利度胺(thalidomide，又名“反应停”)是以两个对映体的混合物(消旋体)用作缓解妊娠反应的药物。 后来发现，在欧洲服用过此药的孕妇中有不少产下海豚状畸形儿，成为震惊国际医药界的悲惨事件。 随后的研究表明：沙利度胺的两个对映体中只有(R)对映体具有缓解妊娠反应作用，而(S)对映体是一种强力致畸剂，在妊娠第12个月内服用会导致胎儿畸形。这是两个对映体具有不同的药理或生理活性的突出例子。 在药理学上，服用单一对映体的手性药物可减少剂量和代谢负担，提高剂量的幅度并拓宽用途，对药物动力学及剂量能有更好的控制。在剂量设定时幅度更宽反应较小：在剂量选择时更有信心。单一对映体的手性药物可减少与其他药物的相互作用提高活性并减少剂量，提高专一性并降低由某对映体引起的可能的副作用。 对制药企业而言，生产手性药物可以节省资源，减少废料排放，降低对环境的污染。 在手性药物中，来自天然产物或由天然产物衍生的手性药物占到很大的比例，例如奎宁、紫杉醇、喜树碱、青蒿素、长春西汀、石杉碱甲和许多通过发酵产生的药