光活性物質(zhì)及旋光異構(gòu)體

2023/1/20化合物pKa(25℃)熔點/℃比旋光度（+）扁桃酸3.37132.8+5.8°（-）扁桃酸3.37132.8-5.8°（±）扁桃酸3.38132.80（+）-乳酸3.7953+3.8°（-）-乳酸3.7953-3.8°（±）-乳酸3.79180天然產(chǎn)物往往具有旋光性旋光性物質(zhì)的物理性質(zhì)除旋光性以外幾乎相同；其化學(xué)性質(zhì)除在生化反應(yīng)或與旋光試劑作用以外幾乎相同2023/1/20多巴的生理活性沒有活性。抗震顫麻痹作用，治療帕金森氏癥2023/1/20（－）麻黃堿：（＋）偽麻黃堿

（－）麻黃堿：具有收縮血管、松馳支氣管平滑肌、興奮中樞的作用，活性強。

（＋）偽麻黃堿：有升壓、利尿作用，且活性弱。2023/1/20香芹酮薄荷油手性與氣味**2023/1/20“反應(yīng)?！笔录?

1957年，德國，上市一種新藥非巴比妥類鎮(zhèn)靜藥---“反應(yīng)?！保é?苯肽茂二酰亞胺，塞利多米）。廣泛用于妊娠反應(yīng)，銷往46個國家，8000多例海豹肢畸形嬰兒。之后，美國FDA及其他國家逐漸以法律形式確定上市藥物必須標(biāo)明旋光性的相關(guān)說明。鎮(zhèn)靜作用強烈致畸作用反應(yīng)停（halidomide，α-苯肽茂二酰亞胺，塞利多米）結(jié)構(gòu)決定性能2023/1/20本章內(nèi)容同分異構(gòu)體概況及歷史回顧旋光異構(gòu)的基本概念旋光（對映）異構(gòu)與分子構(gòu)型的關(guān)系含一個手性碳原子化合物的對映異構(gòu)構(gòu)型的表示方法——費歇爾投影式含有兩個手性碳原子的對映異構(gòu)構(gòu)型的R、S命名規(guī)則環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)外消旋體的拆分有機化學(xué)反應(yīng)中的立體化學(xué)及不對稱合成舉例2023/1/20一同分異構(gòu)體1、構(gòu)造（or結(jié)構(gòu)）異構(gòu)體：分子中由于原子或基團結(jié)合順序不同而產(chǎn)生的同分異構(gòu)體。(Constitutionalisomers)互變異構(gòu)：2023/1/202、立體異構(gòu)體：分子中的原子或基團具有相同的連接方式但在空間的排布方式不同導(dǎo)致的同分異構(gòu)體。(Stereo-isomers)2023/1/20

原子的鏈接順序不同原子的空間位置不同2023/1/20“構(gòu)象”和“構(gòu)型”構(gòu)象（conformation）指分子的形象結(jié)構(gòu)，當(dāng)所含原子的種類、數(shù)目、及連接方式相同，然而在二維或三維空間中和環(huán)境溫度下，通過原子間價鍵的翻轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)可產(chǎn)生許多可相互轉(zhuǎn)變的分子形象。所有多原子分子在其翻轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)自由度未受限制條件下均可有無限構(gòu)象，但在晶態(tài)中僅有一種穩(wěn)定構(gòu)象。構(gòu)型（configuration）則特指某些類型的分子結(jié)構(gòu)，因其連接原子間的化學(xué)鍵的性質(zhì)或連在其鄰近的原子不容許它占據(jù)同一空間，致使其價鍵的翻轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)受阻而產(chǎn)生二種或多種難以互相轉(zhuǎn)變的分子形象。這類分子無論在氣、液或晶相中均可具有一定的結(jié)構(gòu)構(gòu)型。

2023/1/20同分異構(gòu)體的歷史回顧

1797年法國化學(xué)家Proust（普盧斯特）提出定比定律之后，人們便認為具有相同組成的化合物，便具有相同的性質(zhì)，這一“錯誤”觀點直到1822～1826年間才被新的發(fā)現(xiàn)所否定。這就是：Wǒhler（魏勒

德國化學(xué)家）

Liebig（李比希

德國化學(xué)家）分別證實了異氰酸（HNCO）和雷酸（HONC）；異氰酸銀（AgNCO）和雷酸銀（AgONC）。

1828年Wǒhler試圖使氯化銨溶液與氰酸銀反應(yīng)來制備氰酸銨，但得到的確卻是組成相同，性質(zhì)不同的尿素。

2023/1/201848年

Pasteur（巴斯德

法國化學(xué)家）在顯微鏡下用鑷子將外消旋酒石酸拆分成右旋和左旋酒石酸。

1861年

Butlerov（布特列洛夫

俄國化學(xué)家）在德國自然科學(xué)代表大會上作了《論物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)》報告從而建立了化學(xué)結(jié)構(gòu)學(xué)說，說明了產(chǎn)生同分異構(gòu)現(xiàn)象的原因是化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同。的1874年

Van’tHoff（范特霍夫

荷蘭化學(xué)家）和LeBel（法國化學(xué)工藝師）獨立地提出了“碳原子正四面體假說”，創(chuàng)立了立體化學(xué)的基礎(chǔ)。

1931年

Páuling（鮑林

美國化學(xué)家）和Slater提出了雜化軌道理論，解決了價鍵的方向性問題。

歲月流逝，經(jīng)無數(shù)科學(xué)家堅苦卓絕的奮斗，揭開了化合物同分異構(gòu)的“神秘面紗”。

2023/1/20光源光柵偏振光水1偏振光與旋光性二、旋光異構(gòu)基本概念

2023/1/20旋光性光源光柵偏振光旋光性物質(zhì)乳酸·

能使偏振光旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)，稱旋光性。2023/1/20左旋右旋＋α－檢偏鏡-α·

有旋光性的物質(zhì)，即旋光性物質(zhì)（光學(xué)活性物質(zhì)）?！?/p>

不同的旋光性物質(zhì)，其左旋或右旋以及旋轉(zhuǎn)的角度大小不同，是物質(zhì)本身所具有的特性。2023/1/202

旋光度α與比旋光度［α］偏振光通過某旋光性液體物質(zhì)或溶液后偏振光偏轉(zhuǎn)的角度。比旋光度：由于物質(zhì)的旋光度受溫度，物質(zhì)的濃度等影響，所以規(guī)定物質(zhì)在室溫、濃度為1g/l、樣品管為1dm、光源為鈉光（589.3nm)時測得的旋光度為比旋光度。則旋光度與比旋光度的關(guān)系為：：旋光度；[]：比旋光度；t：溫度；：光波長；c：樣品濃度，單位g/ml；l:樣品管長度，單位dm（＋）表示右旋（－）表示左旋2023/1/20

從粥樣硬化動脈中分離出來的膽固醇樣品260mg溶于5ml氯仿中，然后，裝滿長度為5cm長的樣品管內(nèi)，在20℃用鈉光作光源，測得旋光度α為-2.5°。那么，其比旋光度為多少？【例題】2023/1/20

乳酸（肌肉中）葡萄糖嗎啡（痛藥物）青蒿素（抗瘧藥）·無旋光性藥物：維生素A、青霉素、酒精、阿斯匹林等。部分常用藥物的比旋光度2023/1/20三、旋光（對映）異構(gòu)與分子構(gòu)型的關(guān)系1、對映異構(gòu)的發(fā)現(xiàn)

19世紀(jì)發(fā)現(xiàn)了許多天然有機化合物具有旋光性，Pasteur1848年研究酒石酸鈉銨的不對稱性，進而提出了分子結(jié)構(gòu)的不對稱性。酒石酸鈉銨晶體早期發(fā)現(xiàn)1848年巴斯德CrystalsofSodiumAmmoniumTartrate2023/1/201874年提出了碳的四面體學(xué)說，范特霍夫指出當(dāng)有機化合物具有下列結(jié)構(gòu)式應(yīng)該具有對映異構(gòu)體，即物質(zhì)具有旋光性2023/1/20左、右旋乳酸即具有上述結(jié)構(gòu)特點，因此具有旋光性

物質(zhì)的分子和其鏡像不能重合稱為手性，具有手性的分子稱為手性分子2023/1/201-氯-1-溴乙烷2023/1/201-氯-1-溴乙烷分子鏡像2023/1/20分子鏡像2023/1/202023/1/202023/1/202023/1/202023/1/203.2

分子的手性·

定義：分子與其鏡像看起來很相似，實際上不能完全重合的性質(zhì)，稱為手性?！?/p>

手性的前提：既無對稱中心，又無對稱面，分子必定有手性，是手性分子（舊稱不對稱分子）?！ぞ哂惺中缘姆肿樱湮镔|(zhì)具有旋光性。2023/1/202、手性分子在分子對稱性上必須具備的條件1）具有對稱面的分子沒有手性2023/1/20CHCH3Cl1,1-二氯乙烷2023/1/202）具有對稱中心的分子沒有旋光性2023/1/202023/1/203）具有對稱軸的分子不一定沒有旋光性具有二重對稱軸，有對稱面，沒有旋光性對稱軸（Cn）：

n＝360。/旋轉(zhuǎn)度數(shù)。，叫n重軸。對稱軸不能作為分子有無光學(xué)活性的判據(jù)。2023/1/20具有二重對稱軸，有旋光性群論一般地說，物質(zhì)分子凡在結(jié)構(gòu)上具有對稱面或?qū)ΨQ中心的，就不具有手性，也就沒有旋光性。反之，同時不具有對稱面和對稱中心的，分子就有手性和旋光性。2023/1/20不對稱碳：飽和碳原子上連有互不相同的四個原子或原子團，用*表示。手性：如果物質(zhì)的分子和它的鏡像不能重合，和我們的左右手相像，那么把物質(zhì)的這種特征稱為手性。手性分子：具有手性的分子。對映體：互為鏡像關(guān)系，但不能完全重合的一對異構(gòu)體，互為對映體。他們都具有旋光性。總結(jié)2023/1/20手性碳（不對稱碳）·碳原子連接四個基團，且四個基團互不相同，這樣的碳原子為手性碳原子，用*標(biāo)記?！し肿又挥幸粋€手性碳，必然具有手性?！て渌中栽樱篘、S、P等。2023/1/20乳酸標(biāo)出手性碳**2023/1/20*nostereo-center2023/1/20毒芹堿*鄰乙酰基--乳香酸多少個手性碳？11個2023/1/20四、含一個手性碳原子化合物的對映異構(gòu)1、對映體含有一個手性碳原子的兩種立體異構(gòu)體互為影像關(guān)系，因此互稱為對映體。2023/1/202、含有一個手性碳原子的化合物只有一對對映體2023/1/20鏡面一對對映體（互為鏡像）2023/1/203、外消旋體

等量混合沒有旋光性外消旋體通常用dl表示。也用（±）表示?定義：左--、右+旋體各以50%混合物，用±表示。如：（－）乳酸（糖發(fā)酵）50％（＋）乳酸（肌肉中）50％（±）乳酸（牛奶）2023/1/20五、構(gòu)型的表示方法——費歇爾投影式（以右旋乳酸為例）1）把碳鏈縱向排列2）把與手性碳原子結(jié)合的橫向的兩個鍵擺向自己，豎向的兩個鍵擺向紙后“橫外豎里”2023/1/203）命名是優(yōu)先的基團放在手性碳原子的上方按上述規(guī)則把固定下的模型投影到紙面上，兩條直線的交叉點即為手性碳原子“橫外豎里”2023/1/202，3-二溴丁烷的Fischer投影式2023/1/20費歇爾投影式只能在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)180°，而不能離開平面旋轉(zhuǎn)180°，也不能在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)90°，否則就會變?yōu)樗漠悩?gòu)體2023/1/20保持1個基團固定，而把其它三個基團順時針或逆時針地調(diào)換位置，構(gòu)型不變。任意兩個基團調(diào)換偶數(shù)次，構(gòu)型不變。任意兩個基團調(diào)換奇數(shù)次，構(gòu)型改變。2023/1/20六、含有兩個手性碳原子的對映異構(gòu)1、含有兩個不同手性碳原子的對映異構(gòu)這種化合物中兩個手性碳原子所連的四個基團并不完全相同2023/1/20含有兩個不同手性碳原子的對映異構(gòu)體有四種，分別如下，以氯代蘋果酸為例：abcda和b；c和d為對映異構(gòu)體a和c、d；b和c、d為非對映體a和c；b和d為差向異構(gòu)體

構(gòu)造相同但不呈鏡像對應(yīng)關(guān)系的立體異構(gòu)體，也是旋光異構(gòu)體。僅有一個手性碳的構(gòu)型不同2023/1/202023/1/202、含有兩個相同手性碳原子的對映異構(gòu)體2023/1/203、含有多個手性碳原子的有機化合物的對映異構(gòu)

含有n個不相同的手性碳原子應(yīng)該有2n個對映異構(gòu)體，同時可組成2n-1個外消旋體。而如果含有相同的手性碳原子，則對映體的數(shù)目就會少得多，同時會有內(nèi)消旋體。2023/1/20七、構(gòu)型的R、S命名規(guī)則1970年IUPAC建議對對映異構(gòu)體采用R、S命名，規(guī)則如下：1、對手性碳原子連接的四個原子（原子團）排序（大到小）排序規(guī)則同烯烴的Z、E命名規(guī)則相同——依次比較到出現(xiàn)第一個原子序數(shù)不同的原子2023/1/202、構(gòu)型的R、S命名規(guī)則把最小的基團放在遠離觀察者眼睛的地方，其他三個基團從大到小排列，順時針為R型，逆時針為S型。R型2023/1/20構(gòu)型的標(biāo)定2023/1/202023/1/20RSS(2S,3R)-2,3-二氯丁烷(2R,3R)-2,3-二氯丁烷(2S,3S)-2,3-二氯戊烷對映體內(nèi)消旋體2023/1/20葡萄糖的構(gòu)型：2R，3S，4R，5R構(gòu)型（R、S）的快捷判定法直接從Fischer投影式判斷：概括地說，“橫變豎不變”，即當(dāng)最小基團在橫向位置上時，其它三個基團優(yōu)先順序按順時針排列的，則為S型（變），如按逆時針排列的，則為R型（變）；當(dāng)最小基團在豎向時，其它三個基團的優(yōu)先次序按順時針排列的，則為R型（不變），如按逆時針排列的，則為S型（不變）。2023/1/20構(gòu)型標(biāo)定實例2023/1/20R、S與左、右旋的關(guān)系：·

沒有必然的聯(lián)系?！?/p>

如果R構(gòu)型是＋，則S構(gòu)型為－；反之，如果R構(gòu)型是－，則S構(gòu)型為＋。Notice乳酸與甘油醛的構(gòu)型與旋光方向

構(gòu)型旋光方向（水溶液）

乳酸R－

S+

甘油醛R+S－2023/1/20n=1n=2ormoreIsthereastereocenter?ACHIRALNOSTEREOISOMERSYESENANTIOMERSmirror-imageDIASTEREOMERSOPTICALLYACTIVEmeso“always”planeofsymmetrynoplaneofsymmetrynon-mirror-imageOPTICALLYINACTIVE是手性中心嗎？立體異構(gòu)鏡面對映對映體光學(xué)活性非手性中心非光學(xué)活性非鏡面對映非對映異構(gòu)體無對稱面有對稱面內(nèi)消旋體非對映異構(gòu)體略2023/1/20八、環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)：1、環(huán)丙烷衍生物有對稱面，沒有旋光性沒有對稱面，有旋光性有旋光性有旋光性2023/1/202、其它不含手性碳原子的化合物的對應(yīng)異構(gòu)1）連苯類2）丙二烯類2023/1/203）螺環(huán)烴2023/1/204）含其它手性原子的分子：N、P、S等

——略2023/1/205）把型（柄型）化合物2023/1/20九、外消旋體的拆分2、生化方法（酶解）：通過專一性酶促反應(yīng)拆分

1

機械法如巴斯德（Pasteur，1848年），拆分酒石酸鈉銨。2023/1/203、晶種結(jié)晶法4、柱層析法2023/1/20柱層析法圖示（±）-A洗脫液手性物質(zhì)2023/1/205、化學(xué)反應(yīng)法2023/1/20有機化學(xué)反應(yīng)中的立體化學(xué)及不對稱合成舉例【實例一】CH3CH2CH=CH2