第三章 立体化学.ppt

1、第三章 立体化学基础,目的要求 一、掌握立体异构产生的原因及判定方法。 二、掌握立体异构的表示方法（构型、构象）。 三、掌握对映体、非对映体、内消旋体、外旋体、顺反异构、Z/E。 四、掌握D.L命名法和R.S命名法。 五、了解立体化学在研究反应历程中重要作用及手性合成方法意义。,主讲：林连波,立体异构- 由于分子中的原子（基团）在空间的排布不同 而产生的异构,构型分子中的原子（基团）在空间排列方式,a、普通光 b、尼科尔棱镜 c、偏振光,一、平面偏振光及比旋光度,构型异构 因构型不同而引起的异构现象称为构型异构,构象异构因键轴旋转而产生不同的空间排列引起的异构,第一节概论,偏振光只在一平面上振

2、动的光,旋光性物质的旋光性测定,亮光,暗,亮光,旋光性物质,非旋光性物质,旋光性物质-具有使偏振光旋转一定角度的 物质称为旋光性物质,顺时针方向旋转见到最亮光称右旋体用”+”或”d” 逆时针方向旋转见到最亮光称左旋体用”-”或”l” d是英文右旋 dextrorotatory的词头 l是英文左旋 lerorotatory的词头,旋光度和比旋光度,为旋光度，L为测定管长度， d为溶液的浓度1000g/L,测定旋光度的意义,二、对映异构和手性,实物 镜像,以手性药物合成、分离、毒理及体内代谢内容物为主的研究已成为药物研究的一个重要组成部分。,手性药物的对映体之间药物活性的差异主要有：,1：对映异构

3、体之间等同的药理活性和强度，例如抗组胺药异丙嗪和局部麻醉药丙胺卡因,2：对映异构体之间产生相同的药理活性，但强度不同。如组胺类抗过敏药氯苯那敏右旋体左旋体,去甲肾上腺素R-（-）27倍 S-（+） 阿托品 左旋体220倍 右旋体,3：对映异构中一个有活性，一个没活性。这种情况 比较多，例如抗生素氯霉素左旋体有效，右旋体无效。,右旋谷氨酸钠鲜味，作调味品,5：对映异构体之间产生不同类型的药理活性。例如最常见的例子是镇痛药，如丙氧芬，其右旋体产生镇痛活性，而左旋体则产生镇咳作用。,4：对映异构体之间产生相反的活性。如利尿药依托唑啉 的左旋体具有利尿作用，而右旋体则有抗利尿作用。,手性分子与自身镜像

4、不能重合的分子。,三、分子的对称性和手性,1、对称面（symmetrical plane）假设有一个平面，可以把分 子分 割成互为镜像两半，这个平面就叫做对称面。,手性碳:即与4个不同的原子（团）相连接的碳原子叫做手性碳。,(一)、对称因素,CH3CH2OH,2、对称中心设想分子中有一个点，通过该点画任何直线，如 果在与该点等距离的直线两端，遇到相同的原子（团） ，则这个点就是分子的对称中心。,对称面、对称中心是判断分子是否手性分子中最主要的两种因素。,3、对称轴(略),E-2，4-二甲基-1，3-环丁二酸的对称中心,非手性分子凡具有对称面、对称中心、对称轴中任何一种 对称因素的分子都是非手性

5、分子。,非手性分子无对映异构,乳酸的两种构型,一、含有一个手性碳的化合物,(二)、手性因素 (自学)P8687,第二节对映异构和非对映异构,乳酸对映体的立体结构式,(一)、对映体的表示方法(p8990),1、立体结构式表示法(伞型式),2、模型图式,3、Fischer投影式,(1) “+”字交叉点,代表位于纸平面上的手性碳原子,Fischer投影式的规则,(3)投影式不能离开纸平面任意旋转,更不能翻转,( 5)将手性碳原子上的一个取代基保持不变,另外三个基团按顺时 (或逆时)针方向旋转时,原来构型不变,(二)、对映异构体构型的命名法,1. D.L（相对构型）命名法,就选择甘油醛作为标准，-OH

6、在右边的人为地命名为D-型， OH在左边的人为地命名为L-型。,D（+）甘油醛,L（-）甘油醛,D（ - ）乳酸,L（ - ）苹果酸,L（ - ）丝氨酸,如遇到,无法判定是D型还是L型,2、R.S（绝对构型）命名法,大中小顺时针 R构型,大中小逆时针 S构型,2、第一个原子相同就继续比较相连的第二个原子,C H CH3CH2- -CH3,根据上述规则常见的集团的先后顺序排列如下：,溴乙醇 立体结构式,S R,(R)-a-氯代乙磺酸,(R)-a-氘代乙磺酸,S 费歇尔投影式 R,4-S-(2Z, 5E)-4-甲基-2，5-庚二烯,S-2-苯基-2-氨基丁烷,4、取代基互为对映异构体时，R-构型优

7、先于S-构型。取代基 互为几何异构体时，顺式（或Z）优先于反式（或E）,在Fischer投影式中R.S命名法： 1、最小基团在直竖键上时大中小顺时针为R型，逆时针为S型,2、最小基团在横键上时大中小顺时针为S型，逆时针为R型,S,R,2R、3S,S,S,二、含多个手性碳原子化合物,(2S、3S),(2S、3R),(一)、 含两个不同手性碳原子的化合物,(1)与(2),(3)与(4)为对映体，而(1)与(3)、(4)或2与(3)(4)为非对映异构体(diestereomer),下列Fischer投影式，哪些与（1）为相同的化合物或为对映体、,或为非对映异构体,(2R、3S),(2S、3S),（1

8、）与（7）相同,（1）与（3）（5）为对映体,（1）与（2） （4） （6） 非为对映,(2S、3S),(二)、含两个相同手性碳原子化合物的对映异构,(2R、3S ) -2，3-二羟基丁二酸,内消旋体(meso-),外消旋体 是有手性的两个对映体等量混合,内消旋体和外消旋体都无旋光性,内消旋体 是非手性分子(旋光在内部抵消),内消旋体(meso-),主要用于革兰阴性菌所至的呼吸、泌尿、消化、生殖系统感染等。,有手性碳：(-) 氟沙星抗菌作用8 128倍 （+）体。左氟沙星与氧氟沙星相比有三方面特点。 活性2倍 氧氟沙星 水溶性 氧氟沙星 是已上市喹诺酮类中副作用最小的,无手性碳化合物的对映异构

9、,判断下列化合物是否手性分子,是,是,是,三、外消旋体的拆分,外消旋体的拆分 :把一对对映体的分离过程称为外消旋体 的拆分,内消旋体 是非手性分子(旋光在内部抵消) 外消旋体 是有手性的两个对映体等量混合,(旋光在外部抵消),氯霉素,左旋体有效，右旋体无效,（一） 、晶种结晶法,（二） 、化学方法,溶液,拆分的步骤可用通式表示如下：,非对映异构体,对映异构体,对于外消旋碱的拆分，常用旋光性的酸 如： （+）一酒石酸 （一）一二乙酰酒石酸 （-）一二苯甲酰酒石酸（+）一樟脑磺酸（-）一苹果酸,对于外消旋酸的拆分，常用旋光性的碱如： （-）一番木鳖碱 （ - ）一马钱子碱 （+）一辛可宁碱 （-）

10、咖啡碱 （-）一喹宁碱 （-）一麻黄碱,（三） 、生物拆分法,DN乙酰基丙氨酸,L丙氨酸,（四） 、选择吸附法(色谱法)自学,第三节环烷烃的立体异构,一、取代环烷烃的顺反异构和对映异构,（1）顺式,顺式相同基团在同一侧,反式相同基团在异侧,顺式,反式,(1S、2S)-1.2环丙烷二甲酸,（2）反式,环状化合物RS构型判断可根据下列规律,1、根据投影式，大基团在环平面之上，小基团在环平面之下,大 中 小 顺时针为 R 构型,大 中 小 逆时针为 S 构型,反式 手性分子,（1R、2R）,(1S、2S)-1.2环丙烷二甲酸,2、大基团在环平面之下，小基团在环平面之上,大 中 小 逆时针为 R 构型

11、,大 中 小 顺时针为 S 构型,1R,2R-1-甲基-2-溴环丁烷 1S,2S-1.2 环丙烷二甲酸,1S,2S,1R,2R,C3、C4、C8、C9为手性碳，光学异体活性不相同， C3 （R） 、C4（S）、C8（S）、C9（R）,作用特点：抑制或杀灭间日疟，三日疟及恶性疟原虫的红细胞内期裂殖体，有解热作用和子宫收缩作用,用途：用于控制疟疾的症状,二盐酸奎宁,1R 、 2R,1 、判断下列环状化合物是否手性分子,（1）、4） 有对称面,1R、3R,2 、是 用R.S命名法命名,有对称中心,二、构象异构和构型异构,构象异构 通过键的旋转而互换,构型异构 不能通过键的旋转而互换,各个对映体可有各

12、自的构象异构体,2R 3S,2R 3R,不离开纸平面旋转180,2S 3R,用系统命名发命名下列化合物带请标出构型,请标出构型,2S 3R,2R 3R,2S 3S,第四节、 烷烃卤代反应的立体化学,前手性碳原是非手性碳，卤代后为手性碳，把这种碳称为 前手性碳,作业：P 108110页,2、,6、,4、,第三章 一、是非题 1、一对对映体总有实物和镜像的关系。（ ） 2、所有具有手性碳的化合物都是手性分子。（ ） 3、所有手性分子都有非对映体。（ ） 4、具有R 构型的手性化合物的旋光方向为右旋。（ ） 5、如果一个化合物没有对称面，它必然是手性的。（ ） 6、内消旋体和外消旋体都是非手性分子，

13、因为他们都无旋光性。（ ） 7、分子中若有一个手性碳原子，则该分子必定是手性分子。（ ） 8、对映异构体可通过单键旋转而相互重合。（ ） 9、分子有无手性碳原子是分子是否手性分子的充分必要条件。（ ） 10、光学异构体的构型与旋光方向无直接关系。（ ） 二、选择题 1、下列Fischer投影式中，互为对映体的是（ ）,（4）,(1),（2）,（3）,A、(1)和（2） B、（1）和（3） C、（2）和（3） D、（3）和（4）,2、下列分子中具有旋光性的是（ ）,A、,B、,C、,D、,3、Fischer投影式为,A、D- 型 B、L-型 C、R- 型 D、S-型,的化合物，其绝对构型为（ ）,4、下列化合物构型为 S 的是（ ）,A、,B、,C、,D、,5、化合物,的Fischer投影式是（ ）,A、,B、,C、,D、,6、下列化合物中，具有旋光性的是（ ）,CH2ClCH2CH2Br,CH3CHBrCH(CH3)2,A、,B、,C、,D、,7、某纯（）化合物A 的，若将A的（+）化合物与A的（）化合物以物质的量比3 ：1混合后，所得混合物的旋光度（ ）