《有机化学》课件立体化学

《有机化学》课件立体化学1目录立体化学基本概念与原理立体构型表示方法与命名规则立体选择性合成策略与方法立体化学反应机理与影响因素生物活性物质中立体化学问题探讨实验技术在立体化学研究中应用201立体化学基本概念与原理3010203手性物体不能与其镜像完全重合的性质。对称性物体可以与其镜像完全重合的性质。手性中心连接四个不同基团的碳原子，具有手性。手性与对称性403对称性的判断根据对称元素和对称操作判断分子的对称性。01对称元素对称面、对称中心、交替轴。02对称操作反映、反演、旋转。对称元素与对称操作5

手性分子与非手性分子手性分子具有手性的分子，不能与镜像完全重合。非手性分子不具有手性的分子，可以与镜像完全重合。手性分子的表示方法用R/S构型标记法或D/L构型标记法表示。6分子式相同但空间构型不同的现象。构型异构和构象异构。由于原子或基团在空间的不同排列引起的异构现象，包括顺反异构和对映异构等。由于单键旋转引起的空间构型变化所产生的异构现象，如椅式构象和船式构象等。立体异构立体异构类型构型异构构象异构立体异构现象702立体构型表示方法与命名规则8一种将碳链沿竖直方向展开，横向排列取代基的投影方法。具有简洁明了的优点，常用于表示单糖、氨基酸等化合物的立体构型。一种将碳-碳单键转至背后，仅显示正面和背面的取代基的投影方法。适用于表示环烷烃、环烯烃等环状化合物的立体构型。Fischer投影式与Newman投影式Newman投影式Fischer投影式9构型标记法：R/S标记法用于标记手性碳原子上取代基的空间排列顺序。根据Cahn-Ingold-Prelog（CIP）规则，按照原子序数大小排列取代基，若最小取代基在远离观察者方向，则其他三个取代基按顺时针方向排列为R构型，逆时针方向排列为S构型。R/S标记法在有机合成、药物设计等领域中，R/S标记法对于确定手性化合物的立体构型和性质具有重要意义。应用10命名规则在立体化学中，化合物的命名需遵循一定的规则，包括确定手性碳原子的构型、指定取代基的位置和编号等。例如，对于含有手性碳原子的化合物，需在名称中注明其R或S构型。实例解析以乳酸为例，其Fischer投影式中，羧基位于上方，羟基位于下方，手性碳原子上的甲基位于右侧。根据R/S标记法，该化合物为R构型。因此，其系统命名为（R）-2-羟基丙酸。命名规则及实例解析1103立体选择性合成策略与方法12获得具有特定立体构型的化合物，提高药物活性、降低毒性和改善物理性质等。立体选择性合成的意义手性识别与传递、立体选择性控制、合成效率与成本等。面临的挑战立体选择性合成意义及挑战13利用天然手性源作为起始原料，通过多步反应构建目标分子。手性池策略手性辅剂策略不对称催化策略在合成过程中引入手性辅剂，通过手性辅剂的诱导作用实现立体选择性控制。利用手性催化剂对底物进行不对称活化，实现高立体选择性合成。030201经典合成策略14在反应过程中引入动力学拆分步骤，将消旋体拆分为两个不同构型的手性产物。动态动力学拆分通过选择性反应去除分子中的对称元素，从而获得具有特定立体构型的产物。去对称化策略如金属有机催化、光化学合成等，为立体选择性合成提供了更多可能性。其他现代合成方法现代合成方法：动态动力学拆分、去对称化等1504立体化学反应机理与影响因素16包括立体专一性反应、立体选择性反应和非立体选择性反应。立体化学反应类型涉及化学键的断裂和形成，以及反应中间体的生成和转化。反应机理立体化学反应类型及机理概述17底物的构型、构象、取代基效应等都会影响立体化学反应的结果。底物结构温度、压力、溶剂、催化剂等反应条件对立体化学反应结果有显著影响。反应条件通过手性辅助剂、手性催化剂、不对称合成等方法实现立体控制。立体控制因素影响立体化学反应结果因素剖析18烯烃的加成反应羰基化合物的反应周环反应不对称合成如Markovnikov规则与反Markovnikov规则，以及不对称加成反应。如醛酮的亲核加成反应、缩合反应等，涉及手性传递和立体选择性。如电环化反应、环加成反应等，探讨其立体化学过程和产物构型。通过手性辅助剂、手性催化剂等实现不对称合成，获得单一构型产物。0401典型立体化学反应实例讲解02031905生物活性物质中立体化学问题探讨20生物活性手性分子在生物体内往往表现出不同的生物活性，如药效、毒性等。手性现象生物活性物质中普遍存在的现象，指分子不能与其镜像重合的特性。立体异构体具有相同分子式、不同空间构型的化合物，其生物活性可能有显著差异。生物活性物质中手性现象及其意义21药物靶标药物设计需考虑与特定生物大分子（如蛋白质、酶等）的立体选择性相互作用。药物活性优化药物分子的立体构型，以提高其与靶标的结合能力和选择性。药物代谢考虑药物在体内的代谢过程，避免产生有害的立体异构体。药物设计与开发中立体化学考虑22蛋白质的空间构象对其功能至关重要，错误的折叠可能导致疾病。蛋白质折叠DNA的双螺旋结构中的碱基对具有特定的空间排列，影响遗传信息的传递和表达。DNA结构酶的立体构型对其催化活性至关重要，底物与酶的结合具有立体选择性。酶催化生物大分子中立体化学问题2306实验技术在立体化学研究中应用24通过X射线晶体衍射技术，可以测定晶体中分子的排列方式，从而确定分子的构型，包括键长、键角、二面角等参数。确定分子构型结合其他手段如旋光色散等，可以确定分子的绝对构型，即手性中心的构型。测定绝对构型对于复杂分子或难以通过其他手段解析的结构，X射线晶体衍射技术可以提供精确的结构信息。解析复杂结构X射线晶体衍射技术在确定结构中应用25123通过核磁共振波谱法中的一维和二维谱图，可以解析出分子的骨架结构，包括碳链的长度、支链的位置等。确定分子骨架核磁共振波谱法可以识别分子中的官能团，如羟基、羰基、氨基等，从而推断出分子的可能性质。识别官能团结合NOE效应等高级技术，可以进一步确定分子的立体构型，包括手性中心的构型和相对构型。确定立体构型核磁共振波谱法在结构鉴定中作用26ABDC质谱法通过测量分子的质量和碎片离子的质量，可以确定分子的分子式、结构式等信息。红外光谱法通