第三章-立體化學公開課一等獎優(yōu)質課大賽微課獲獎課件

第三章立體化學基礎[目的要求]一、掌握立體異構產生原因及鑒定辦法。二、掌握立體異構表示辦法（構型、構象）。三、掌握對映體、非對映體、內消旋體、外旋體、順反異構、Z/E。四、掌握D.L命名法和R.S命名法。五、理解立體化學在研究反應歷程中主要作用及手性合成辦法意義。

主講：林連波第1頁第1頁同分異構碳鏈異構位置異構官能團異構CH3CH2OHCH3OCH3結構異構(結構異構)立體異構構象異構構型異構順反異構對映異構立體異構-----因為分子中原子（基團）在空間排布不同而產生異構構型——分子中原子（基團）在空間排列方式如CH3HC=CCH3HCH3HC=CCH3H第2頁第2頁abca、普通光b、尼科爾棱鏡c、偏振光一、平面偏振光及比旋光度構型異構——因構型不同而引發(fā)異構現(xiàn)象稱為構型異構構象異構——因鍵軸旋轉而產生不同空間排列引發(fā)異構第一節(jié)概論偏振光—只在一平面上振動光第3頁第3頁旋光性物質旋光性測定圖1圖2亮光暗亮光旋光性物質非旋光性物質第4頁第4頁旋光性物質----含有使偏振光旋轉一定角度物質稱為旋光性物質順時針方向旋轉見到最亮光稱右旋體用”+”或”d”逆時針方向旋轉見到最亮光稱左旋體用”-”或”l”d是英文右旋dextrorotatory詞頭l是英文左旋lerorotatory詞頭偏振光l或“-”d或“+”旋光度第二個棱鏡第5頁第5頁

旋光度和比旋光度旋光性物質使平面偏振光旋轉角度叫做該物質旋光度，用表示。假如光源是鈉光（589nm），溫度20oC，管長1dm，1000g/L，所測得旋光度用比旋光度表示。[]tD=Ld為旋光度，L為測定管長度，d為溶液濃度1000g/L測定旋光度意義1、鑒定旋光性物質是左（右）旋體2、測定旋光性物質純度和含量二、對映異構和手性COHC2H5CH3HH5C2COHCH3H實物

鏡像第6頁第6頁以手性藥物合成、分離、毒理及體內代謝內容物為主研究已成為藥物研究一個主要構成部分。手性藥物對映體之間藥物活性差別主要有：1：對映異構體之間等同藥理活性和強度，比如抗組胺藥異丙嗪和局部麻醉藥丙胺卡因2：對映異構體之間產生相同藥理活性，但強度不同。如組胺類抗過敏藥氯苯那敏右旋體》左旋體去甲腎上腺素R-（-）27倍》S-（+）阿托品

左旋體220倍》右旋體第7頁第7頁3：對映異構中一個有活性，一個沒活性。這種情況比較多，比如抗生素氯霉素左旋體有效，右旋體無效。右旋谷氨酸鈉鮮味，作調味品5：對映異構體之間產生不同類型藥理活性。比如最常見例子是鎮(zhèn)痛藥，如丙氧芬，其右旋體產生鎮(zhèn)痛活性，而左旋體則產生鎮(zhèn)咳作用。4：對映異構體之間產生相反活性。如利尿藥依托唑啉左旋體含有利尿作用，而右旋體則有抗利尿作用。

氯霉素D-蘇式-（-）-N-[α-（羥基甲基）-β-羥基-對硝基苯乙基]-2,2-二氯乙酰胺第8頁第8頁手性分子——與本身鏡像不能重疊分子。CH3OHHH有對稱面CH3OHHCH2CH3沒有對稱面三、分子對稱性和手性第9頁第9頁1、對稱面（symmetricalplane）——假設有一個平面，能夠把分子分割成互為鏡像兩半，這個平面就叫做對稱面。HCH3HH3C對稱面C=CHClHCl對稱面C=CHClClH對稱面E-1，2-二氯乙烯對稱面手性碳:即與4個不同原子（團）相連接碳原子叫做手性碳。CadcbCOHC2H5CH3H(一)、對稱原因CH3CH2OH第10頁第10頁2、對稱中心——設想分子中有一個點，通過該點畫任何直線，如果在與該點等距離直線兩端，碰到相同原子（團），則這個點就是分子對稱中心。

對稱面、對稱中心是判斷分子是否手性分子中最主要兩種原因。3、對稱軸(略)COOHHHCH3COOHHHCH3對稱中心E-2，4-二甲基-1，3-環(huán)丁二酸對稱中心非手性分子——凡含有對稱面、對稱中心、對稱軸中任何一個對稱原因分子都是非手性分子。非手性分子無對映異構第11頁第11頁CCOOHHOHCH3CCOOHHHOCH3乳酸兩種構型一、含有一個手性碳化合物從動物肌肉中得到（+）-乳酸[]tD=+3.8o從糖發(fā)酵得到（-）-乳酸[]tD=-3.8o從酸牛奶得到（+）乳酸是外消旋體(二)、手性原因(自學)P86~87第二節(jié)對映異構和非對映異構第12頁第12頁CCOOHCH3HHOOHCCOOHCH3H乳酸對映體立體結構式(一)、對映體表示辦法(p89~90)1、立體結構式表示法(傘型式)CCOOHCH3HOHCCOOHCH3HOH第13頁第13頁CH3OHHCOOHCH3HOHCOOH2、模型圖式3、Fischer投影式CH2OHCH3ClHCH2OHCH3ClH第14頁第14頁(1)“+”字交叉點,代表位于紙平面上手性碳原子COOHCH3OHH180°COOHCH3HOHFischer投影式規(guī)則(2)橫前豎后

即豎線上-CH2OH和-CH3表示伸向紙平面后方,而橫線上相連原子或原子團-Cl、-H表示伸向紙平面前方(3)投影式不能離開紙平面任意旋轉,更不能翻轉(4)投影式假如不離開紙平面旋轉180°,得到構型與本來相同，轉90o或270o得到它對映體(–)-乳酸(–)-乳酸RR第15頁第15頁COOHCH3HOHCOOHCH3OHH90°（270°）(5)將手性碳原子上一個取代基保持不變,另外三個基團按順時(或逆時)針方向旋轉時,本來構型不變CH3HC2H5ClSCH3C2H5ClHSCH3ClHH5C2S固定甲基順時針轉90°逆時針轉90°(+)-乳酸(–)-乳酸RS第16頁第16頁(二)、對映異構體構型命名法1.D.L（相對構型）命名法就選擇甘油醛作為原則，-OH在右邊人為地命名為D-型，OH在左邊人為地命名為L-型。CHOCH2OHHOHD—（+）—甘油醛CHOCH2OHHHOL—（-）—甘油醛COOHCH3HOHD—（-）—乳酸COOHCH2COOHHOHL—（-）—蘋果酸COOHCH2OHH2NHL—（-）—絲氨酸第17頁第17頁如碰到無法鑒定是D型還是L型2、R.S（絕對構型）命名法大中小順時針R構型大中小逆時針S構型HClHCH3COOHCOOHOHHHHO（2）Cadcb大中小最小中Cadcb大小最小第18頁第18頁2、第一個原子相同就繼續(xù)比較相連第二個原子C>HCH3CH2->-CH3基團順序(大小)規(guī)則1、按原子序數(shù)大小，將與手性碳上相連四個原子或基，從大到小排列，常見為

I＞Br＞Cl＞S＞P＞O＞N＞C＞D＞H

-SH>-OH、-NH2>-R、–NH2<–OH如SO3HCH3BrCl1、—CH—CH3—CH2CH2CH3—CH2—CH—CH3CH3CH32、—CH2CH2CH2CH3—CH—CH3—CH2—C—CH3CH3CH3CH3:提問1＞3＞22＞3＞1第19頁第19頁3、若連接基團中含有雙鍵時，如-C-H、-C≡N等OC—OOC—NNN因此，-C>-CH2OH-CH=CH2>-CH-CH3OHCH3

<><提問：1、-C3、-OHOHOOHC-COOH2、-CH=CH2CH3-CCH3CH3常見烷基大小為(

CH3)3C-＞(CH3)2CH-＞(CH3)2CHCH2-＞CH3(CH2)2CH2-＞CH3CH2CH2-＞CH3CH2-＞CH3-第20頁第20頁依據(jù)上述規(guī)則常見集團先后順序排列下列：-I>-Br>-SO3H>-SH>-F>-O-C-R>-OR>-OHO>-NO2>-NR2>-NHR>-CCl3>-COOH>-C–NH2O>-C-H>-CH2OH>-C6H5>-CH-CH3OCH3>-CH2CH2CH3>-CH2CH3>-CH3>-D>-HCH3>—C—CH3CH3第21頁第21頁BrCH3OHHBrCH3HOH溴乙醇立體結構式CH3COHHBrSRCH3HCOHBr(R)-a-氯代乙磺酸CHCH3SO3HCl(R)-a-氘代乙磺酸CHCH3SO3HD最小S費歇爾投影式R第22頁第22頁4-S-(2Z,5E)-4-甲基-2，5-庚二烯C2H5CH3NH2中大C6H5CS-2-苯基-2-氨基丁烷C=CHCCH3HCH3SC=CHCH3H3214567H4、取代基互為對映異構體時，R-構型優(yōu)先于S-構型。取代基

互為幾何異構體時，順式（或Z）優(yōu)先于反式（或E）大中小第23頁第23頁在Fischer投影式中R.S命名法：1、最小基團在直豎鍵上時大中小順時針為R型，逆時針為S型2、最小基團在橫鍵上時大中小順時針為S型，逆時針為R型Cl如CH3HBrRClCH3BrHS如HCH3BrClRClBrHCH3S第24頁第24頁HCH2ClHOCH2OHSCH3C6H5HC3H7R2R、3S180°HCOOHHOCH3RSCOOHHCH3OH90°(270°)大中小大中小NH3CH=CH2HCH3HOH123大中小OHCOOHHCH3R小大中第25頁第25頁H（1）CH3BrC2H5H（2）CH3BrC2H5H（3）CH3BrH3C2H（4）CH3BrC2H5H（5）H3CBrC2H5H（3）CH3BrC2H5下列Fischer投影式，哪些與（1）為相同化合物CH3HC2H5ClSCH3C2H5ClHSCH3ClHH5C2S固定甲基順時針轉90°逆時針轉90°SRRSSS第26頁第26頁二、含多個手性碳原子化合物COOHCOOHOHHClH（1）(2S、3S)(2S、3R)(一)、含兩個不同手性碳原子化合物COOHCOOHHClHHO（2）(2R、3R)COOHCOOHHOHClH（4）(2R、3S)(1)與(2),(3)與(4)為對映體，而(1)與(3)、(4)或2與(3)(4)為非對映異構體(diestereomer)CH3HHOHCH3HNCH3HOHHNHCH3CH3HOHHNHCH3CH3HOHHCH3HN（一）麻黃堿（+）1R、2S赤型（一）偽麻黃堿（+）蘇型1R、2RCOOHCOOHOHHClH（3）23第27頁第27頁第28頁第28頁COOHCOOHOHHClH（2）COOHCOOHOHHClH（3）COOHCOOHHOHClH（1）COOHCOOHHClHHO（4）COOHCOOHOHHClH（5）COOHCOOHOHHClH（6）下列Fischer投影式，哪些與（1）為相同化合物或為對映體、或為非對映異構體COOHCOOHOHHHCl（7）(2R、3S)(2S、3S)(2R、3R)(2S、3R)(2S、3R)(2R、3R)(2R、3S)（1）與（7）相同（1）與（3）（5）為對映體（1）與（2）（4）（6）非為對映第29頁第29頁COOHCOOHOHHHOHCOOHCOOHHHOOHH(2S、3S)

(二)、含兩個相同手性碳原子化合物對映異構COOHCOOHHHOOHH(2R、3R)COOHCOOHHOHHHO(2R、3S)-2，3-二羥基丁二酸內消旋體(meso-)外消旋體是有手性兩個對映體等量混合內消旋體和外消旋體都無旋光性內消旋體是非手性分子(旋光在內部抵消)第30頁第30頁內消旋體(meso-)COOHCOOHOHHHOOHHHCOOHCOOHOHOHHHHOH(2R、4R)

(2S、4S)

(2R、4S)

(2R、4S)

COOHCOOHOHHHOHHHOCOOHCOOHOHHHOHHOH24mp127co190co127co170co主要用于革蘭陰性菌所至呼吸、泌尿、消化、生殖系統(tǒng)感染等。有手性碳：(-)氟沙星抗菌作用8~128倍>（+）體。左氟沙星與氧氟沙星相比有三方面特點。①活性2倍>氧氟沙星②水溶性>氧氟沙星③是已上市喹諾酮類中副作用最小左氟沙星※第31頁第31頁NCH3H5C2C6H5CH2CH=CH2NCH3H5C6C2H5CH2CH=CH2C=C=CadbaC=C=CabdaCOOHO2NNO2COOHSRHOOCNO2COOHNO2無手性碳化合物對映異構第32頁第32頁C=C=CCH3CH3H5C2H7C3C=C=CC2H5CH3H5C2H7C3C=C=CC2H5BrH5C2H7C3NO2O2NCOOHCOOHNO2O2NCOOHNO2NO2O2NCOOHC(CH3)3判斷下列化合物是否手性分子是是是第33頁第33頁三、外消旋體拆分外消旋體拆分:把一對對映體分離過程稱為外消旋體拆分內消旋體是非手性分子(旋光在內部抵消)外消旋體是有手性兩個對映體等量混合(旋光在外部抵消)A+BA-B非手性分子一對手性分子氯霉素左旋體有效，右旋體無效第34頁第34頁當前慣用拆分辦法生物拆分法選擇吸附法(色譜法)化學辦法晶種結晶法（一）、晶種結晶法外消旋體過飽和溶液加入左旋體晶種(右旋體)析

結晶母液左旋體右旋體過濾結晶濃縮析結晶第35頁第35頁（二）、化學辦法第36頁第36頁（±）-RCOOH+2(+)-R′–NH2(一)-RCOOH·(+)R′–NH2(+)-RCOOH·(+)-R′–NH2(-)R-COOH·(+)-R′–NH2重結晶溶液(+)-RCOOH+(+)R′–NH2·HCl(-)-RCOOH+(+)-R′–NH2·HClHClHCl(+)-RCOOH·(+)-R′–NH2(-)-RCOOH·(+)-R′–NH2拆分環(huán)節(jié)可用通式表示下列：(+)-R-COOH·(+)-R′–NH2(一)-RCOOH·(+)R′–NH2非對映異構體對映異構體第37頁第37頁對于外消旋堿拆分，慣用旋光性酸如：（+）一酒石酸（一）一二乙酰酒石酸（-）一二苯甲酰酒石酸（+）一樟腦磺酸（-）一蘋果酸對于外消旋酸拆分，慣用旋光性堿如：（-）一番木鱉堿（-）一馬錢子堿（+）一辛可寧堿（-）咖啡堿（-）一喹寧堿（-）一麻黃堿第38頁第38頁（三）、生物拆分法CH3CHCOOH(CH3CO)2ONH2H—C—NHC—CH3CH3COOHOH2NHCOOHCH3+D—N—乙?；彼酟—丙氨酸乙酸乙酯萃?。ㄋ模?、選擇吸附法(色譜法)自學第三節(jié)環(huán)烷烴立體異構CH3—CH—COOH豬腎酶NH—C—CH3OD、L第39頁第39頁一、取代環(huán)烷烴順反異構和對映異構（1）順式H3CHCH3H順式——相同基團在同一側反式——相同基團在異側COOHHHOOCHCOOHHHOOCH順式COOHHHHOOC反式非手性分子（內消旋體）手性分子（1R、2R）(1S、2S)-1.2環(huán)丙烷二甲酸（2）反式HCH3CH3H有對稱中心大中小1212大中小第40頁第40頁環(huán)狀化合物R·S構型判斷可依據(jù)下列規(guī)律1、依據(jù)投影式，大基團在環(huán)平面之上，小基團在環(huán)平面之下大→中→小順時針為R構型大→中→小逆時針為S構型反式手性分子（1R、2R）(1S、2S)-1.2環(huán)丙烷二甲酸COOHHHHOOC12COOHHHOOCH12大中小第41頁第41頁2、大基團在環(huán)平面之下，小基團在環(huán)平面之上大→中→小逆時針為R構型大→中→小順時針為S構型HBrCH3H1R,2R-1-甲基-2-溴環(huán)丁烷1S,2S-1.2環(huán)丙烷二甲酸HHHOOCCOOH1S,2SHHH5C2CH312HHC2H5CH3121R,2R大中小大中小大中小第42頁第42頁C3、C4、C8、C9為手性碳，光學異體活性不相同，C3（R）、C4（S）、C8（S）、C9（R）作用特點：克制或殺滅間日瘧，三日瘧及惡性瘧原蟲紅細胞內期裂殖體，有解熱作用和子宮收縮作用用途：用于控制瘧疾癥狀二鹽酸奎寧大中小氯霉素121R、2R大中小第43頁第43頁1、判斷下列環(huán)狀化合物是否手性分子（1）、4）有對稱面（1R、2R）（1S、2S）1R、3R2、是用R.S命名法命名CH3CH3CH3CH3H3CCH3CH3H3CCH3H3CCH3CH3（1）（2）（3）（4）（5）（6）13有對稱中心第44頁第44頁HHClHCH3CH3HHClCH3CH3HC2H5HClCH3R構型C2H5HClCH3HHClHCH3CH3HHClCH3CH3HS構型二、構象異構和構型異構構象異構——通過鍵旋轉而互換構型異構——不能通過鍵旋轉而互換各個對映體可有各自構象異構體第45頁第45頁BrClH3CCH3HHClCH3BrHHH3C2R3SBrClHHCH3CH3C2H5ClHHCH3H3CHHCH3BrCH3ClClHC2H5H3CCH3HClHBrH3CCH3H232R3RBrClHHCH3H3C不離開紙平面旋轉180°ClHBrH3CHH3C2S3R

第46頁第46頁CH3CH2CH3BrHBrH用系統(tǒng)命名發(fā)命名下列化合物帶※請標出構型

※※CH3CH3HHCH2CH3BrOHHOHCH2ClHCH2Cl請標出構型2S3R2R3RBrCH2CH3BrHHH3CCH3CH2CH3CH3HHBrOHCH2ClOHHCH2ClH2S3S第47頁第47頁第四節(jié)、烷烴鹵代反應立體化學CH3CH2CH2CH3Br2日光CH3CH2CHCH3※Br(d·l)CH3CHCH2CH3+HBr·CH3CH2CH2CH3Br212C·HCH3C2H5Br2ba前手性碳——原是非手性碳，鹵代后為手性碳，把這種碳稱為前手性碳Br—C—HC2H5CH3RH—C—BrC2H5CH3S第48頁第48頁作業(yè)：P108~110頁2、6、4、第49頁第49頁

第三章一、是非題1、一對對映體總有實物和鏡像關系。（

）2、所有含有手性碳化合物都是手性分子。（

）3、所有手性分子都有非對映體。（

）4、含有R構型手性化合物旋光方向為右旋。（

）5、假如一個化合物沒有對稱面，它必定是手性。（

）6、內消旋體和外消旋體都是非手性分子，由于他們都無旋光性。（

）7、分子中若有一個手性碳原子，則該分子必定是手性分子。（

）8、對映異構體可通過單鍵旋轉而互相重疊。（

）9、分子有無手性碳原子是分子是否手性分子充足必要條件。（

）10、光學異構體構型與旋光方向無直接關系。（

）二、選擇題1、下列Fischer投影式中，互為對映體是（

）第50頁第50頁

（4）(1) （2）（3）COOHCOOHOHOHHHCOOHCOOHHOOHHHCOOHCOOHHOOHHHHOOCCOOHHOOHHHA、(1)和（2）B、（1）和（3）C、（2）和（3）D、（3）和（4）

2、下列分子中含有旋光性是（

）CH2OHHHOCH2OHHHOHCH3CH3HHOHCH3CH3HCH3HCOOHA、B、C、D、

3、Fisch