医用化学 课件 18-第十七章-对映异构

医用化学第十七章对映异构20世纪50年代，一种用于治疗孕妇怀孕早期的妊娠呕吐药物“反应停”（沙利度胺）在欧洲上市，但不久就发现服用此药物的孕妇生出的婴儿畸形。后来发现是由于其R型对映体具有镇静止吐作用，而S型对映体不具有镇静止吐作用，反而具有致畸作用。为什么R型反应停和S型反应停的生物活性有这么大的差别？问题导入1.掌握手性、手性分子、旋光性和对映异构体的定义。2.熟悉物质的旋光性与结构的关系。3.了解含有手性碳原子化合物的对映异构体及构型的表示方法。学习目标第一节平面偏振光和物质的旋光性生活中偏振光的应用佩戴3d眼镜能观看三维立体电影，这是什么原因呢？一、平面偏振光立体感产生的主要原因是左右眼看到的画面不同一、平面偏振光拍摄立体图像时就是用2个镜头一左一右，左边镜头的影像经过过滤，得到横偏振光，右边镜头的影像经过过滤，得到纵偏振光。立体眼镜的左眼和右眼分别装上横偏振片和纵偏振片，左边相机拍摄的东西只能进入左眼，右边相机拍摄到的东西只能进入右眼，于是乎就立体了。

什么是偏振光呢？一、平面偏振光光源

自然光可以沿任何方向前进，也可以在空间一切可能的平面上振动。尼科耳棱镜只有在与棱镜晶轴平行的平面内振动的光才能透过。这种仅在一个平面上振动的光就叫做偏振光。一、平面偏振光尼科耳棱镜随着尼科耳棱镜顺时针旋转，透过棱镜的偏振光的振动平面也随之发生改变。一、平面偏振光起偏镜检偏镜只有当两个棱镜的晶轴平行，偏振光才能完全透过第二个棱镜；如果两个棱镜的晶轴垂直，则不能透过。一、平面偏振光

物质能使偏振光的振动平面发生旋转的性质称为旋光性,该物质被称为旋光性物质。

能使偏振光振动平面沿顺时针方向旋转的物质称为右旋体，用“d”或“+”表示；能使偏振光振动平面沿逆时针方向旋转的物质称为左旋体，用“l”或“-”表示。光源普通光起偏镜偏振光旋光管检偏镜二、物质旋光性旋光度α可用旋光仪进行测定旋光度α二、物质旋光性[α]λt=αC×l比旋光度测定温度光源波长旋光度浓度（g/ml）测定管长度（dm）比旋光度【α】二、物质旋光性第二节化合物的旋光性与其结构的关系生活中对映现象一、手性、手性分子及对映体左右手互为镜象一、手性、手性分子及对映体左右手互为镜象左右手不能完全重叠凡是实物与其镜像不能重合的性质，称为手性。具有手性的分子称为手性分子。手性分子一定具有旋光性，具有旋光性的物质也一定是手性分子。一、手性、手性分子及对映体

互为实物与镜像关系的旋光异构体称为对映异构体，简称对映体。一、手性、手性分子及对映体(-)-乳酸

(+)-乳酸

对映体旋光能力相同，但旋光方向相反，分为左旋体和右旋体。一、手性、手性分子及对映体

手性分子的结构中都含有手性因素，包括手性中心、手性轴和手性面。

1.手性中心能引起分子具有手性的一个特定原子或分子骨架的中心称为手性中心。可以是碳原子，也可以是氮、磷原子等，常用*表示。与4个不同原子或基团相连的碳原子，称为手性碳原子。二、分子的对称性和旋光性2.手性轴如果分子中含有若干个原子组成的轴状结构，且由于分子中的原子或原子团在此轴周围的空间排列情况不同而产生手性，此轴称为手性轴。手性轴丙二烯型化合物手性轴联苯型化合物二、分子的对称性和旋光性3.手性面

分子的手性是由于某些基团对分子中某一平面的不对称分布而引起的，此平面称为手性面。苯环是手性面二、分子的对称性和旋光性

手性与对称性相反，一个分子如果找不到对称因素（对称中心、对称面），就是手性分子。二、分子的对称性和旋光性(-)-乳酸

(+)-乳酸

将一对对映体等量混合，得到的混合物没有旋光性，称为外消旋体，用“dl”或“±”表示，如(±)-乳酸表示外消旋体的乳酸。三、外消旋体第三节旋光异构体的构型？一、Fischer投影式COOHCH3OHHC投影规则:横前、竖后、小号在上一、Fischer投影式费歇尔投影式不能随意在纸平面上旋转或离开纸平面翻转。构型改变的操作：

纸平面上旋转90

的奇数倍离开纸平面翻转180

任意两个基团交换奇数次构型不变的操作：纸平面上旋转90

的偶数倍任意两个基团交换偶数次一个基团固定，其余三个基团沿顺时针或逆时针移动一、Fischer投影式COOHOHCH3H(-)-乳酸(+)-乳酸COOHOHHCH3COOHOHHCH3COOHOHHCH3COOHOHCH3HCOOHOHHCH3(-)-乳酸(-)-乳酸构型改变的操作一、Fischer投影式COOHOHHCH3COOHOHHCH3COOHOHCH3HCOOHOHHCH3(-)-乳酸(-)-乳酸(+)-乳酸COOHOHCH3H(-)-乳酸翻转COOHOHHCH3构型不变的操作一、Fischer投影式D/L构型以甘油醛为标准，人为规定D-(+)-甘油醛

L-(-)-甘油醛二、D/L构型

通过一定的化学方法，将其它旋光性化合物的构型与甘油醛联系起来，以确定它们的构型。

如：由D-甘油醛得到D-乳酸。D-(+)-甘油醛

D-(-)-乳酸二、D/L构型R/S构型标记方法：1.

利用“次序规则”将手性碳原子所连的四个原子或原子团a，b，c，d按次序规则排序，如a>b>c>d。2.

将排序中最小的基团（即d）放在距离观察者最远的地方。3.

其余三个基团按次序（a→b→c）观察，若为顺时针方向排列，则手性碳原子为R构型；若为逆时针排列，则手性碳原子为S构型。三、含一个手性碳原子的分子R/S构型R/S构型判断方法a

b

d顺时针，

R-构型a

b

d逆时针，

S-构型三、含一个手性碳原子的分子R/S构型COOHOHHCH3COOHOHHCH3OH

COOH

CH3逆时针，

S-(+)-乳酸

OH

COOH

CH3顺时针，

R-(-)-乳酸

三、含一个手性碳原子的分子R/S构型一对对映体，一个是R型，另一个必为S型；若R型是左旋的，S型必然是右旋的。旋光方向与R/S型没有必然的联系，旋光方向目前只能通过旋光仪测定。三、含一个手性碳原子的分子R/S构型

在费歇尔投影式中，可用以下检验规则来判断R/S构型：1.

当最小的基团e处于水平位置时，其余三个基团a

b

d在纸平面上的旋转方向若是顺时针为S-构型，逆时针为R-构型。2.

当最小的基团e处于竖直位置时，其余三个基团a

b

d在纸平面上的旋转方向若是顺时针为R-构型，逆时针为S-构型。经验规则三、含一个手性碳原子的分子R/S构型含2个手性C的构型一定有旋光性吗？对映体同一物质四、含两个手性碳原子的分子R/S构型（一）含有两个不同手性碳原子的化合物I(2R,3R)II(2S,3S)D-(-)-赤藓糖L-(+)-赤藓糖

对映体III(2S,3R)IV(2R,3S)D-(-)-苏阿糖L-(+)-苏阿糖

对映体四、含两个手性碳原子的分子R/S构型含两个不同的手性C

的立体异构体的数目有4个。含有n个不同的手性C

，具有旋光异构体的数目为2n个，有2n-1对对映体。2nn个C*………………………………16D+D-D+D-D+D-D+D-D+D-D+D-D+D-D+D-四个C*8C+C-C+C-C+C-C+C-三个C*4B+B-B+B-两个C*2A-A+一个C*四、含两个手性碳原子的分子R/S构型（一）含有两个不同手性碳原子的化合物

酒石酸分子中含有两个完全相同的手性碳原子，它有三个旋光异构体。﹡﹡四、含两个手性碳原子的分子R/S构型（二）含有两个相同手性碳原子化合物的R/S构型I(2R,3S)II(2S,3R)

meso-酒石酸III(2S,3S)IV(2R,3R)D-(-)-酒石酸L-(+)-酒石酸内消旋体(meso):同一构型四、含两个手性碳原子的分子R/S构型（二）含有两个相同手性碳原子化合物的R/S构型I(2R,3S)II(2S,3R)meso-酒石酸内消旋体(meso)在内消旋酒石酸中，含有的2个手性碳原子完全相同，但其构型却相反，其旋光性在分子内部就相互抵消，所以没有旋光性。四、含两个手性碳原子的分子R/S构型（二）含有两个相同手性碳原子化合物的R/S构型旋光异构体的化学性质基本相同，物理性质有差异。对映体之间旋光方向相反，大小相等，其它物理性质相同；外消旋体有固定的熔点。非对映异构体之间，旋光性及其它物理性质不相同。五、旋光异构体性质的差异及生物活性

旋光异构体之间更为重要的区别在于它们对生物体的作用不同。不同构型的旋光异构体之间往往有不同的生理活性或者不同的药理活性。

酒石酸的物理常数

酒石酸熔点(

C)[

]20D溶解度(g/100g)pKa1pKa2(+)-酒石酸170+12

1392.964.16(-)-酒石酸170-12

1392.964.16(

)-酒石酸2040

20.62.964.16meso-酒石酸1400

1253.114.80旋光异构体药理活性的差异

旋光异构体的药理作用，有四种情形：（1）对映体的药理作用完全相同；（2）对映体中一个有作用，一个无作用；（3）对映体中一个作用强，一个作用弱；（4）对映体的药理作用不同。

手