有機(jī)化學(xué)第8版第二章 立體化學(xué)基礎(chǔ)課件

1、第二章立體化學(xué)：手性分子構(gòu)造異構(gòu)：分子組成相同而原子（團(tuán)）相互連接方式和順序不同立體異構(gòu)：分子中原子（團(tuán)）在空間排列方式不同第一節(jié) 手性、手性分子和對(duì)映體左右手互為鏡象(一 )手性互為實(shí)物與鏡像對(duì)映關(guān)系,彼此又不能重疊的現(xiàn)象。(二) 手性分子和對(duì)映體1、對(duì)稱(chēng)面（planes of symmetry)：假想有一個(gè)平面它可以把分子分割成互為鏡像與實(shí)物的兩半，這個(gè)平面就叫對(duì)稱(chēng)面()凡是有對(duì)稱(chēng)面的分子一定無(wú)手性。無(wú)對(duì)稱(chēng)面不一定具有手性。三 、分子的手性與對(duì)稱(chēng)性（一）對(duì)稱(chēng)因素 在分子中取一點(diǎn)P，畫(huà)通過(guò)P點(diǎn)的任一直線，若在與P點(diǎn)等距離的兩端為相同原子（團(tuán)），則P點(diǎn)即為該分子的對(duì)稱(chēng)中心2、對(duì)稱(chēng)中心（symm

2、etric centre）凡是有對(duì)稱(chēng)中心的分子一定是無(wú)手性。有手性碳，無(wú)手性無(wú)手性碳，有手性*試指出下列分子的手性碳原子想一想第二節(jié) 費(fèi)歇爾投影式（一）對(duì)映異構(gòu)體的表示方法（1）畫(huà)一十字線。編號(hào)小的基團(tuán)放在上端，編號(hào)大的基團(tuán)放在下端（2）十字交叉點(diǎn)代表手性碳原子（3）橫前，豎后1 透視式（三維結(jié)構(gòu)）2 費(fèi)歇爾（ Fischer ）投影式1）費(fèi)歇爾投影式的書(shū)寫(xiě)方法（2）在紙面上轉(zhuǎn)動(dòng)90或其奇數(shù)倍，變成其對(duì)映體。旋轉(zhuǎn)90的偶數(shù)倍，則保持原構(gòu)型。（3）任意兩個(gè)基團(tuán)調(diào)換偶數(shù)次，構(gòu)型不變；調(diào)換奇數(shù)次，構(gòu)型改變。（4） 若固定某一基團(tuán)，而使其余三個(gè)基團(tuán)按順時(shí)針或反時(shí)針?lè)较蛞来握{(diào)位次，將保持原構(gòu)型不變。旋光

3、儀的構(gòu)造1、旋光度(observed rotation)： 旋光性物質(zhì)使偏振光的振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)的角度。用表示2、旋光方向：左旋：偏振面逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。用l或（-）表示。右旋：偏振面順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。用d或（+）表示。二、旋光度與比旋光度3、影響旋光度的因素濃度、溫度、測(cè)定管的長(zhǎng)度、波長(zhǎng)、溶劑等。4. 比旋光度（specific rotation） 一定溫度下，測(cè)定管的長(zhǎng)度為1dm，待測(cè)物質(zhì)的濃度為1g/ml，以鈉光燈作光源（589.3nm）時(shí)測(cè)得的旋光度。用 表示。為波長(zhǎng)，一般用鈉光D表示（589nm）C 為濃度（gmL-1，純液體則為密度）l為盛液管長(zhǎng)度（dm） 為旋光度（）為比旋光度（mlg-

4、1dm-1）比旋光度是物理常數(shù),反映了旋光性物質(zhì)的本性。比旋光度的表示方法 ：氯霉素： =-25.5（乙酸乙酯）例如1、測(cè)得一個(gè)葡萄糖溶液的旋光角為+3.4，而葡萄糖的比旋光本領(lǐng)為+ 52.7()mlg-1dm-1，若盛液管長(zhǎng)度為1dm，計(jì)算出葡萄糖的濃度為同樣也可通過(guò)已知旋光度物質(zhì)的濃度而求得該物質(zhì)的比旋光度。第四節(jié) 外消旋體 (S)-(+)-乳酸 (R)-(-)-乳酸 mp 53C mp 53C D = +3.82 D = -3.82 pKa=3.79(25C) pKa=3.79(25C)相同點(diǎn)：熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì)；無(wú)手性試劑參與的化學(xué)性質(zhì)。（一）對(duì)映體的理化性質(zhì)不同點(diǎn)：旋光能力

5、相同，旋光方向相反；與手性試劑的反應(yīng)不同；生理活性有別。（二）外消旋體（ racemate ）等量左旋體和右旋體的混合物。用（ ）或（dl）表示混合物，無(wú)旋光，熔點(diǎn)、密度、溶解度等物理性質(zhì)與左旋體和右旋體不同，化學(xué)性質(zhì)在非手性條件下相同。外消旋體的性質(zhì)：2 R，S命名法（1）命名規(guī)則 1）按照次序規(guī)則將與手性碳原子相連的4個(gè)原子或基團(tuán)排序（ab c d）3) 三個(gè)基團(tuán)由大到小的順序?yàn)轫槙r(shí)針標(biāo)為R；反之，為S。2) 把小的基團(tuán)放在最遠(yuǎn)，其余三個(gè)基團(tuán)朝向自己（2）次序法則 原子序數(shù)較大的原子為優(yōu)先基團(tuán)(也就是大基團(tuán))；例如：I Br Cl F O N C H 若有同位素，則以質(zhì)量數(shù)大的為優(yōu)先基團(tuán)D

6、 H18O 16O 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)原子相同時(shí)，比較下一個(gè)原子，直至 出現(xiàn)大小差別； HCC HHC HHC HHH HHCHHH（3）由費(fèi)歇爾投影式確定R/S構(gòu)型的方法1、首先將與手性碳原子相連的4個(gè)原子或基團(tuán)排序(abcd)3、若最小基d在橫鍵上，abc順時(shí)針時(shí)為 S構(gòu)型；反之，為R構(gòu)型RRSS2、若最小的基團(tuán)在豎鍵上， abc順時(shí)針時(shí)為R 構(gòu)型；反 之，為S構(gòu)型R-構(gòu)型S-構(gòu)型SSSS乳酸練習(xí)：下列化合物構(gòu)型為S構(gòu)型的是 A. B. C. D. 練習(xí)：下列那一對(duì)是相同的化合物 A. B. C. D. 第五節(jié)非對(duì)映體和內(nèi)消旋化合物（一）非對(duì)映體如：2-羥基-3-氯丁二酸1 非對(duì)映體(diaster

7、eomers)不呈鏡象對(duì)映關(guān)系的旋光異構(gòu)體為非對(duì)映體。2S,3S-2R,3R-2S,3R-2R,3S-非對(duì)映體具有不同的旋光能力；不同的物理性質(zhì)-7.1+7.1-9.3+9.32 光學(xué)異構(gòu)體的數(shù)目：最2n ；2n-1對(duì)對(duì)映體3 赤式（Erythro-）和蘇式(Threo-) 含兩個(gè)手性碳的分子，若兩個(gè)相同原子或基團(tuán)在Fischer投影式中處于同一側(cè)，稱(chēng)為赤式(如和)，在不同側(cè)，稱(chēng)為蘇式(如和)。D-(-)-赤蘚糖L-(+)-赤蘚糖D-(+)-蘇阿糖L-(-)-蘇阿糖1 內(nèi)消旋體（meso compound）含手性(碳)原子的非手性分子2R,3R-2S,3S-2R,3S-2 內(nèi)消旋體和外消旋體的

8、異同點(diǎn)：不同點(diǎn)：內(nèi)消旋體為純凈物；外消旋體為混合物。相同點(diǎn)：無(wú)旋光(二)內(nèi)消旋化合物酒石酸（2，3-二羥基丁二酸）手性分子與醫(yī)學(xué)的關(guān)系 絕大多數(shù)的藥物由手性分子構(gòu)成，兩種手性分子可能具有明顯不同的生物活性。藥物分子必須與受體（起反應(yīng)的物質(zhì)）分子幾何結(jié)構(gòu)匹配，才能起到應(yīng)有的藥效。 因此，往往兩種異構(gòu)體中僅有一種是有效的，另一種無(wú)效甚至有害。 手性與藥物1.一對(duì)對(duì)映體中一種有活性，另一種無(wú)活性的例子是沙丁醇胺（albuterol）和特布他林(terbutaline)。這兩種藥是支氣管擴(kuò)張藥，它們的R - 構(gòu)型藥效分別比S - 構(gòu)型強(qiáng)80200倍。 2.丙氧吩（propoxyphene）的兩個(gè)對(duì)映體

9、中，左旋丙氧吩是一種止咳劑，右旋丙氧吩則是一種鎮(zhèn)痛劑 3.鎮(zhèn)靜藥肽胺哌啶酮最初是以消旋體形式作用為緩解妊娠反應(yīng)的藥物。臨床應(yīng)用證實(shí)：這兩個(gè)對(duì)映體中只有R構(gòu)型的對(duì)映體有鎮(zhèn)靜作用，S構(gòu)型的對(duì)映體是一種強(qiáng)烈致畸劑。 在20世紀(jì)60年代，鎮(zhèn)靜藥沙利度胺(thalidomide，又名“反應(yīng)停”)是以兩個(gè)對(duì)映體的混合物(消旋體)用作緩解妊娠反應(yīng)的藥物。 后來(lái)發(fā)現(xiàn)，在歐洲服用過(guò)此藥的孕婦中有不少產(chǎn)下海豚狀畸形兒，成為震驚國(guó)際醫(yī)藥界的悲慘事件。 隨后的研究表明：沙利度胺的兩個(gè)對(duì)映體中只有(R)對(duì)映體具有緩解妊娠反應(yīng)作用，而(S)對(duì)映體是一種強(qiáng)力致畸劑，在妊娠第12個(gè)月內(nèi)服用會(huì)導(dǎo)致胎兒畸形。這是兩個(gè)對(duì)映體具有不同的藥理或生理活性的突出例子。 在藥理學(xué)上，服用單一對(duì)映體的手性藥物可減少劑量和代謝負(fù)擔(dān)，提高劑量的幅度并拓寬用途，對(duì)藥物動(dòng)力學(xué)及劑量能有更好的控制。在劑量設(shè)定時(shí)幅度更寬反應(yīng)較?。涸趧┝窟x擇時(shí)更有信心。單一對(duì)映體的手性藥物可減少與其他藥物的相互作用提高活性并減少劑量，提高專(zhuān)一性并降低由某對(duì)映體引起的可能的副作用。 對(duì)制藥企業(yè)而言，生產(chǎn)手性藥物可以節(jié)省資源，減少?gòu)U料排放，降低對(duì)環(huán)境的污染。 在手性藥物中，來(lái)自天然產(chǎn)物或由天然產(chǎn)物衍生的手性藥物占到很大的比例，例如奎寧、紫杉醇、喜樹(shù)堿、青蒿素、長(zhǎng)春西汀、石杉?jí)A甲和許多通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生的藥