刑其毅有機化學(xué)體化學(xué)市公開課獲獎?wù)n件

1、第八章 立體化學(xué)（stereochemistry） 討論分子立體形象及與物理性 質(zhì)關(guān)系等。討論分子立體形象對化學(xué)反應(yīng)影響及產(chǎn)物分子和反應(yīng)物分子在立體結(jié)構(gòu)上關(guān)系等。 原子在分子內(nèi)空間位置； 在反應(yīng)中，分子內(nèi)或分子間原子重新組合，在空間上 要求條件和改變過程如何？及由此如何決定產(chǎn)物分子中各 原子空間向位？ 第1頁第1頁立體異構(gòu) 結(jié)構(gòu)相同,分子中原子或基團在空間排列方式不同。 第2頁第2頁 d- 異構(gòu)體 有強興奮作用 l- 異構(gòu)體 抗興奮作用D-(-) 有殺菌作用L-(+) 無藥效Z-R（有生理活性）第3頁第3頁8. 1 手性和對映體 1. 手性(Chirality) 實物與其鏡影不能重疊現(xiàn)象。 2

2、. 對稱原因1）平面對稱原因()含有平面對稱原因分子是對稱分子。非手性分子。 2）中心對稱原因 (i) 含有中心對稱原因 分子是對稱分子。 非手性分子。第4頁第4頁3）對稱軸（旋轉(zhuǎn)軸）對稱原因 (Cn)只含旋轉(zhuǎn)軸對稱原因分子是非對稱分子。手性分子。4）反射對稱原因(Sn) 含有反射對稱原因分子是對稱分子。非手性分子。第5頁第5頁 普通情況下，不含有對稱面和對稱中心分子，其實物 與鏡影不能重疊，該分子稱為不對稱分子或手性分子。 手性分子含有光學(xué)活性。8. 2 旋光性、比旋光度1. 旋光性 光波振動方向與光束邁進方向關(guān)系示意圖 普通光第6頁第6頁 平面偏振光： 通過Nicol棱鏡，僅在 一個平面上

3、振動光。 2. 旋光儀、旋光度、比旋光度第7頁第7頁 旋光性：使偏振光偏振面旋轉(zhuǎn)能力。 旋光度：使偏振光偏振面旋轉(zhuǎn)角度。用表示。 旋光方向：右旋（+）、d- ; 左旋（-）、l- 比旋光度t = (物理常數(shù)) 例：從粥樣硬化動脈中分離出來膽甾醇0.5g溶解于20ml 氯仿，并放入1dm測量管中，測得旋光度-0.76o。求其比 旋光度。 如何擬定一個活性物質(zhì)是+60o右旋體還是-300o左旋體？第8頁第8頁 8. 3 含手性碳原子分子立體化學(xué)1. 含一個手性碳原子分子 1）手性碳原子概念 與四個不相同原子或基團相連碳原子。 含一個手性碳分子是手性分子，含有一對對映體。D20= +3.8o(水)

4、D20= -3.8o(水)對映體互為實物與鏡影關(guān)系，不能互相重疊兩個立體異構(gòu)體。第9頁第9頁2）左旋體、右旋體及外消旋體 一對對映體中： 使平面偏振光向左旋為左旋體，用“（）”或“ l”表示。 使平面偏振光向右旋為右旋體，用“（+）”或“d”表示。 左旋體與右旋體，旋光度相同、旋光方向相反。外消旋體：等量左旋體與右旋體混合物。無旋光性。外消旋體用 () 或 (RS) 或 (dl) 或 DL表示。外消旋體可分離成左旋體與右旋體。第10頁第10頁8.4 構(gòu)型表示、構(gòu)型確實定、構(gòu)型標識菲舍爾投影式構(gòu)型表示楔形式第11頁第11頁手性碳構(gòu)型：與手性碳相連四個不同基團空間排列。R、S 標識 SRR第12頁

5、第12頁 要求 投影時，與手性碳相連橫向兩個鍵朝前，豎向兩個 鍵向后，交叉點為手性碳。將下列化合物改寫成Fischer投影式，并標出手性碳原子構(gòu)型。動畫演示第13頁第13頁 順序最小原子(或基團)在豎線上, 順時針排列為R構(gòu)型, 逆時 針排列為S構(gòu)型。 順序最小原子(或基團)在橫線上, 順時針排列為S構(gòu)型, 逆時 針排列為R構(gòu)型。 假如固定某一個基團，而依次改變另三個基團位置，則分子 構(gòu)型不變。 S S S S 試判斷下列Fischer投影式中與(s)-2-甲基丁酸成對映關(guān)系有哪 幾種？ 第14頁第14頁 將投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)90o,則成它對映體。 R S第15頁第15頁 將投影式中與手性碳

6、相連任意兩個基團對調(diào), 對調(diào)一次 （或奇多次）則轉(zhuǎn)變成它對映體；對調(diào)二次則為原化合物。 D、L標識法 第16頁第16頁8.5. 含多個手性碳原子化合物立體異構(gòu)1) 含兩個不同手性碳原子分子 對映關(guān)系： 與； 與 非對映關(guān)系： 與、與、與、與第17頁第17頁 非對映體：結(jié)構(gòu)相同, 構(gòu)型不同, 相互間不是實物與鏡影關(guān)系 立體異構(gòu)體。 非對映異構(gòu)體其旋光性不同, 物理性質(zhì)不同。 光活異構(gòu)體數(shù)目 = 2n ; (n=不同手性碳原子數(shù)) 外消旋體數(shù)目= 2n-1 2）含兩個相同手性碳原子分子 第18頁第18頁內(nèi)消旋體(meso)：分子內(nèi)部形成對映兩半化合物。(有平面 對稱因數(shù))。 含有兩個手性中心內(nèi)消旋

7、結(jié)構(gòu)一定是（RS）構(gòu)型。 R S內(nèi)消旋體無旋光性 (兩個相同取代、構(gòu)型相反手性碳原子，處于同一分子中，旋光性抵消)。 內(nèi)消旋體不能分離成光活性化合物。 指出下列(A)與(B)、(A)與(C)關(guān)系(即對映體或非對映體關(guān)系)。 第19頁第19頁 3）.含三個不同手性碳原子分子 八個旋光異構(gòu)體、構(gòu)成四對對映體。 C-2差向異構(gòu)體 差向異構(gòu)體：含多個手性碳兩個光活異構(gòu)體，僅有一個手 性碳原子構(gòu)型相反，其余手性碳構(gòu)型相同， 這兩個光活異構(gòu)體稱為差向異構(gòu)體。C-2差向異構(gòu)：由C-2引起差向異構(gòu)。（C-2構(gòu)型相反）第20頁第20頁4）. 含其它不對稱原子光活性分子8.6 環(huán)狀化合物立體異構(gòu) meso- (S

8、, S)- (R, R)- 同時存在順反異構(gòu)、對映異構(gòu)。動畫演示第21頁第21頁（1R，3S）- 3-溴-1-環(huán)己醇第22頁第22頁8.7. 旋光異構(gòu)體性質(zhì) 在相同非手性條件下，旋光異構(gòu)體物理性質(zhì)與化學(xué)性 質(zhì)相同。 名稱 熔點/oC 25(20%水） 溶解度 pka1 pka2 (+)-酒石酸 170 +12o 139 2.93 4.23 (-)-酒石酸 170 - 12o 139 2.93 4.23 第23頁第23頁 旋光異構(gòu)體在手性條件下(如手性試劑、手性催化劑等) 其反應(yīng) 速率不同。 生物體內(nèi)酶和各種底物具手性。手性分子對映體進入生物 體內(nèi)手性環(huán)境后, 引發(fā)不同分子識別, 使其生理活性相

9、差很大。 比如：抗妊娠反應(yīng)鎮(zhèn)靜藥(R)-酞胺哌啶酮 (“反應(yīng)?！? 手性藥物旋光異構(gòu)與生物活性1）旋光異構(gòu)體含有不同生物活性強度第24頁第24頁 非麻醉性消炎鎮(zhèn)痛藥 (S)-酮咯酸 2) 旋光異構(gòu)體含有完全相反生物活性。利尿藥：(S)-(-)-依托唑啉 3) 旋光異構(gòu)體毒性或嚴重副作用 減肥藥 (S)-(+)-氟苯丙胺第25頁第25頁8.8 不對稱合成 非手性化合物在非手性條件下生成外消旋體。為何總得外消旋體第26頁第26頁 一個分子在對稱環(huán)境下反應(yīng), 不也許有選擇性。(左旋體與 右旋體過渡態(tài)能量相同, 反應(yīng)活化能相同, 反應(yīng)速率相同) 。第27頁第27頁 1. 由手性化合物進行不對稱合成構(gòu)象分析 中間體自由基構(gòu)象能第28頁第28頁 結(jié)果：產(chǎn)物為不等量非對映體，且meso-占優(yōu)勢。第29頁第29頁2. 非手性分子通過引入手性基團進行不對稱合成一個分子構(gòu)象決定了某一試劑靠近分子方向。第30頁第30頁3. 選擇性生物催化不對稱合成條件溫和、高效、立體專一4. 立體選擇性反應(yīng)與立體專一性反應(yīng)第31頁第31頁 第32頁第32頁6. 對映體過量百分率、立體選向百