1、醫(yī)用化學(xué)醫(yī)用化學(xué)第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu)王金鈴?fù)踅疴?山西醫(yī)科大學(xué)汾陽學(xué)院山西醫(yī)科大學(xué)汾陽學(xué)院第十章第十章 溶液溶液第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu)1.掌握掌握 順反異構(gòu)和對映異構(gòu)的概念、產(chǎn)生條件；手性順反異構(gòu)和對映異構(gòu)的概念、產(chǎn)生條件；手性碳原子和手性分子概念。碳原子和手性分子概念。 2.熟悉熟悉 旋光性、旋光度；費歇爾投影式書寫方法；旋光性、旋光度；費歇爾投影式書寫方法；D/L構(gòu)型標記法。構(gòu)型標記法。 3.了解了解 順反異構(gòu)體和對映異構(gòu)體的生物學(xué)性質(zhì)。順反異構(gòu)體和對映異構(gòu)體的生物學(xué)性質(zhì)。 4.能力要求能力要求 判斷有機物是否存在順反異構(gòu)和對映異構(gòu)。判斷有機物是否存在順反異構(gòu)和對映異構(gòu)。

2、5. 素質(zhì)要求素質(zhì)要求 從立體異構(gòu)知識理解手性藥物生理活性差從立體異構(gòu)知識理解手性藥物生理活性差異。異。【學(xué)習(xí)目標學(xué)習(xí)目標】第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 順反異構(gòu)順反異構(gòu)1第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)2基礎(chǔ)與臨床基礎(chǔ)與臨床3學(xué)習(xí)要點學(xué)習(xí)要點4第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu)同分異構(gòu)同分異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu) （結(jié)構(gòu)式不同）（結(jié)構(gòu)式不同）立體異構(gòu)立體異構(gòu) （結(jié)構(gòu)式相同）（結(jié)構(gòu)式相同）碳鏈異構(gòu)碳鏈異構(gòu)位置異構(gòu)位置異構(gòu)官能團異構(gòu)官能團異構(gòu)互變異構(gòu)互變異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu) 順反異構(gòu)順反異構(gòu) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu)C-C-C-CC-C-CC |C-C=

3、C-C C=C-C-CC-C-OH C-O-C酮式和烯醇式酮式和烯醇式C CCCHHC CCCHHCCOOHCH3HOHCCOOHCH3HOH王金鈴?fù)踅疴?山西醫(yī)科大學(xué)汾陽學(xué)院山西醫(yī)科大學(xué)汾陽學(xué)院第一節(jié)第一節(jié) 順反異構(gòu)順反異構(gòu)第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu)一、順反異構(gòu)產(chǎn)生的條件一、順反異構(gòu)產(chǎn)生的條件二、順反異構(gòu)體的性質(zhì)二、順反異構(gòu)體的性質(zhì)一、順反異構(gòu)產(chǎn)生的條件一、順反異構(gòu)產(chǎn)生的條件（一）順反異構(gòu)的概念（一）順反異構(gòu)的概念分子式相同，分子中原子連接的次序也相同，由于分子分子式相同，分子中原子連接的次序也相同，由于分子中存在限制共價鍵自由旋轉(zhuǎn)的因素（碳碳雙鍵或脂環(huán)），導(dǎo)致中存在限制共價鍵自由旋轉(zhuǎn)的

4、因素（碳碳雙鍵或脂環(huán)），導(dǎo)致分子中原子或基團在空間的排列方式不同而引起的異構(gòu)現(xiàn)象，分子中原子或基團在空間的排列方式不同而引起的異構(gòu)現(xiàn)象，稱為順反異構(gòu)，又稱幾何異構(gòu)。稱為順反異構(gòu)，又稱幾何異構(gòu)。 順順-丁烯二酸丁烯二酸 反反-丁烯二酸丁烯二酸 第一節(jié)第一節(jié) 順反異構(gòu)順反異構(gòu)第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu) 第一節(jié)第一節(jié) 順反異構(gòu)順反異構(gòu)CCCOOHHOOCHHCCCOOHHOOCHH第一節(jié)第一節(jié) 順反異構(gòu)順反異構(gòu)（二）順反異構(gòu)產(chǎn)生的條件（二）順反異構(gòu)產(chǎn)生的條件分子中存在不能自由旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，如碳碳雙鍵或脂分子中存在不能自由旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，如碳碳雙鍵或脂環(huán)等；環(huán)等；雙鍵的雙鍵的2個碳原子，或脂環(huán)上的個碳原

5、子，或脂環(huán)上的2個或個或2個以上的碳原個以上的碳原子，分別連有不同的原子或基團。子，分別連有不同的原子或基團。 2-甲基甲基-2-丁烯丁烯 無順反異構(gòu)無順反異構(gòu) 順順-1,3-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷 反反-1,3-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷CH3CH3CH3CH3HHHHH3CCH3CCHCH3HC2H5CCHH第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu) 第一節(jié)第一節(jié) 順反異構(gòu)順反異構(gòu)（三）順反異構(gòu)體的命名（三）順反異構(gòu)體的命名 1. 順順 / 反命名法反命名法 順式（順式（cis-)：相同原子或基團在雙鍵（或脂環(huán)）同側(cè)：相同原子或基團在雙鍵（或脂環(huán)）同側(cè) 反式（反式（trans-)：相同原子或基團在異側(cè)

6、：相同原子或基團在異側(cè) 順順-2-戊烯戊烯 反反-3,4-二氯二氯-3-己烯己烯第一節(jié)第一節(jié) 順反異構(gòu)順反異構(gòu)CCHCCHCH3CH2CH3CH3CH2ClClCH2CH3第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu) 第一節(jié)第一節(jié) 順反異構(gòu)順反異構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 順反異構(gòu)順反異構(gòu)2. Z / E命名法命名法 首先根據(jù)次序規(guī)則確定雙鍵上每首先根據(jù)次序規(guī)則確定雙鍵上每1個碳原子所連接的個碳原子所連接的2個個原子或基團的優(yōu)先次序；原子或基團的優(yōu)先次序；當當2個個“優(yōu)先優(yōu)先”基團位于雙鍵同側(cè)時，用基團位于雙鍵同側(cè)時，用Z標記其構(gòu)型；標記其構(gòu)型； 位于異側(cè)時，用位于異側(cè)時，用E標記其構(gòu)型標記其構(gòu)型 。（Z）-1-氟氟-

7、1-氯氯-2-溴乙烯溴乙烯 （E）-3-甲基甲基-4-異丙基異丙基-3-辛烯辛烯CCHCCCH3CH2BrCH(CH3)2H3CClFCH2CH2CH2CH3優(yōu)先優(yōu)先優(yōu)先優(yōu)先 第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu) 第一節(jié)第一節(jié) 順反異構(gòu)順反異構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 順反異構(gòu)順反異構(gòu)二、順反異構(gòu)體的性質(zhì)二、順反異構(gòu)體的性質(zhì)（一）理化性質(zhì)（一）理化性質(zhì)1.順反異構(gòu)體具有不同的物理性質(zhì)，并表現(xiàn)出某些規(guī)律性；順反異構(gòu)體具有不同的物理性質(zhì)，并表現(xiàn)出某些規(guī)律性；2.順反異構(gòu)體的化學(xué)性質(zhì)基本相同，但與空間排列有關(guān)的性順反異構(gòu)體的化學(xué)性質(zhì)基本相同，但與空間排列有關(guān)的性質(zhì)就有差別。質(zhì)就有差別。（二）生物學(xué)性質(zhì)（二）生物學(xué)性質(zhì)

8、順反異構(gòu)體在生理活性上也有很大不同：順反異構(gòu)體在生理活性上也有很大不同：如己烯雌酚，反式的生理活性很強，順式的生理活性很弱如己烯雌酚，反式的生理活性很強，順式的生理活性很弱，故反，故反-己烯雌酚供藥用。己烯雌酚供藥用。第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu) 第一節(jié)第一節(jié) 順反異構(gòu)順反異構(gòu)王金鈴?fù)踅疴?山西醫(yī)科大學(xué)汾陽學(xué)院山西醫(yī)科大學(xué)汾陽學(xué)院第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu)一、偏振光和旋光性一、偏振光和旋光性二、旋光度和比旋光度二、旋光度和比旋光度三、旋光性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系三、旋光性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系四、費歇爾投影式四、費歇爾投影式五、五、D/LD/L構(gòu)型標記法構(gòu)型標記法第二節(jié)

9、第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)互為實物與鏡象關(guān)系，相似而不重合的異構(gòu)體，稱為互為實物與鏡象關(guān)系，相似而不重合的異構(gòu)體，稱為對映對映異構(gòu)體異構(gòu)體。例如例如: 乳酸，自然界發(fā)現(xiàn)左旋乳酸和右旋乳酸，它們的構(gòu)乳酸，自然界發(fā)現(xiàn)左旋乳酸和右旋乳酸，它們的構(gòu) 造式相同，但空間構(gòu)型不同：造式相同，但空間構(gòu)型不同：第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)一、偏振光和旋光性一、偏振光和旋光性（一）平面偏振光（一）平面偏振光 僅在一個平面上振動的光稱為平面偏振光，簡稱偏振光。僅在一個平面上振動的光稱為平面偏振光，簡稱偏振光。 第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié)

10、 對映異構(gòu)對映異構(gòu)(a)(b)(c)普通光普通光尼科爾棱鏡尼科爾棱鏡偏振光偏振光偏振光偏振光普通光普通光第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)（二）物質(zhì)的旋光性（二）物質(zhì)的旋光性1.能使偏振光的振動面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)稱為旋光性能使偏振光的振動面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)稱為旋光性2.具有旋光性的物質(zhì)稱為旋光性物質(zhì)或光學(xué)活性物質(zhì)，如具有旋光性的物質(zhì)稱為旋光性物質(zhì)或光學(xué)活性物質(zhì)，如乳酸、葡萄糖等。乳酸、葡萄糖等。第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)普通光普通光起偏振器起偏振器偏振光偏振光乳酸溶液乳酸溶液檢偏振器檢偏振器觀察者觀察者第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)二、旋光度和比旋光度二、旋光度和比

11、旋光度（一）旋光度（一）旋光度（）1.旋光性物質(zhì)使偏振光振動面旋轉(zhuǎn)的角度稱為該物質(zhì)的旋光旋光性物質(zhì)使偏振光振動面旋轉(zhuǎn)的角度稱為該物質(zhì)的旋光度；度；2.使平面偏振光振動面向右旋轉(zhuǎn)（順時針）的稱為右旋體，使平面偏振光振動面向右旋轉(zhuǎn)（順時針）的稱為右旋體，以（以（+）或）或d表示；表示；3.使平面偏振光振動面向左旋轉(zhuǎn)（逆時針）的稱為左旋體，使平面偏振光振動面向左旋轉(zhuǎn)（逆時針）的稱為左旋體，以（以（-）或）或l表示；表示；4.所有旋光性化合物，不是左旋體就是右旋體。所有旋光性化合物，不是左旋體就是右旋體。5.（+）和（）和（-）僅僅表示旋光方向不同，與旋光度的大小無）僅僅表示旋光方向不同，與旋光度的大

12、小無關(guān)。關(guān)。 起偏鏡090盛液管檢偏鏡偏振光光源第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)（二）比旋光度（二）比旋光度為測定的旋光度；為測定的旋光度；t為測定時的溫度（為測定時的溫度（）；）；D為旋光儀使用的光源為旋光儀使用的光源鈉光（鈉光（D-線，波長線，波長589nm）；）；l為旋光管的長度（為旋光管的長度（dm）；）；B表示溶液的質(zhì)量濃度（表示溶液的質(zhì)量濃度（g/ml，純液體用密度，純液體用密度 g/ml）。）。第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu) tD BltD影響旋光度的因素影響旋光度的因素: 被測物質(zhì)，被測

13、物質(zhì)， 溶液的濃度，溶液的濃度， 盛液管長盛液管長度，測定溫度，所用光的波長。度，測定溫度，所用光的波長。一定條件下，旋光物質(zhì)的比旋光度是一物理常數(shù)，象熔、一定條件下，旋光物質(zhì)的比旋光度是一物理常數(shù)，象熔、沸點一樣，因而測定旋光度可鑒別旋光物質(zhì)，也可測定物質(zhì)沸點一樣，因而測定旋光度可鑒別旋光物質(zhì)，也可測定物質(zhì)的純度和含量。的純度和含量。第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)三、旋光性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系三、旋光性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系（一）手性分子和手性碳原子（一）手性分子和手性碳原子1.手性：實物與其鏡像不能重合的性質(zhì)稱為手性或手征性；手性：實物與其鏡像不能重合的性質(zhì)稱為手性或手征性；2.手性分子：凡與其鏡像

14、不能重合的分子稱為手性分子；手性分子：凡與其鏡像不能重合的分子稱為手性分子；3.手性碳：是指連有手性碳：是指連有4個不同的原子或基團的碳原子，常以個不同的原子或基團的碳原子，常以“*”標示；標示；4.對映體：實物與鏡像不能重合的對映體：實物與鏡像不能重合的2個異構(gòu)體互稱為對映異個異構(gòu)體互稱為對映異構(gòu)體。構(gòu)體。 第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)CH3COHCOOHCH3CCOOHHOHH乳酸乳酸第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)（二）對稱因素與手性（二）對稱因素與手性 1.對稱面：是指把分子分成實物與鏡像關(guān)系的假想平面，對稱面：是指把分子分成實物與鏡像關(guān)系的假想平面，符

15、號為符號為 。第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)ClHBrBr FHClH第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)2.對稱中心（對稱中心（P）：是設(shè)想分子中的一個點，從分子的任）：是設(shè)想分子中的一個點，從分子的任一原子或基團向該點引一直線并延長出去，在距該點等距離處一原子或基團向該點引一直線并延長出去，在距該點等距離處總會遇到相同的原子或基團，則這個點稱為分子的對稱中心?？倳龅较嗤脑踊蚧鶊F，則這個點稱為分子的對稱中心。第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)3.含有對稱面、對稱中心的分子能與其鏡像重合，是非手含有對稱面、對稱中心的分子能與其鏡像重合

16、，是非手性分子，無旋光性和對映異構(gòu)體。性分子，無旋光性和對映異構(gòu)體。對稱中心對稱中心問題：含有一個手性問題：含有一個手性碳的分子一定是手性碳的分子一定是手性分子。分子。含有多個手性含有多個手性碳的分子一定是手性碳的分子一定是手性分子嗎？分子嗎？第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)COOHHCH3HOOHCOOHHCH3 L-(+)- -乳酸乳酸 D-(-)-乳酸乳酸 外消旋體：一對對映體等量混合，得到外消旋體，用（外消旋體：一對對映體等量混合，得到外消旋體，用（）或）或dl表示表示 。如從酸牛奶中得到的乳酸為。如從酸牛奶中得到的乳酸為()

17、-乳酸。乳酸。 乳酸分子中含有乳酸分子中含有1個手性碳原子，分子中不存在對稱因素，個手性碳原子，分子中不存在對稱因素，具有手性，存在具有手性，存在2個對映體，分別為個對映體，分別為(+)-乳酸（或乳酸（或d-乳酸）和乳酸）和(-)-乳酸（或乳酸（或l-乳酸），它們的旋光度相等，旋光方向相反。乳酸），它們的旋光度相等，旋光方向相反。 內(nèi)消旋體：分子內(nèi)部的兩部分的旋光方向相反，旋光度內(nèi)消旋體：分子內(nèi)部的兩部分的旋光方向相反，旋光度相同，旋光性在內(nèi)部相互抵消稱之。酒石酸為內(nèi)消旋體。相同，旋光性在內(nèi)部相互抵消稱之。酒石酸為內(nèi)消旋體。 酒石酸酒石酸C O O HHO HHO HC O O H第二節(jié)第二節(jié)

18、 對映異構(gòu)對映異構(gòu)四、費歇爾投影式四、費歇爾投影式 1.投影方法：投影方法：（1）將含有手性碳原子的主鏈直立，編號最小的碳原子）將含有手性碳原子的主鏈直立，編號最小的碳原子放在上端；放在上端；（2）用十字交叉點代表手性碳原子；）用十字交叉點代表手性碳原子；（3）手性碳原子的）手性碳原子的2個橫向鍵所連的原子或基團朝向紙平個橫向鍵所連的原子或基團朝向紙平面的前方，面的前方，2個豎立鍵所連的原子或基團朝向后方，即個豎立鍵所連的原子或基團朝向后方，即“橫前橫前豎后豎后”原則。原則。 第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu) COOHHHOCH3COOHHOHCH3COOHHCH

19、3HOOHCOOHHCH32.注意事項：注意事項：（1）將投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)）將投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)180，仍為原構(gòu)型；，仍為原構(gòu)型；（2）任意固定一個基團不動，依次順時針或反時針調(diào)換）任意固定一個基團不動，依次順時針或反時針調(diào)換另三個基團的位置，不會改變原構(gòu)型；另三個基團的位置，不會改變原構(gòu)型；（3）對調(diào)任意兩個基團的位置，對調(diào)偶數(shù)次構(gòu)型不變，）對調(diào)任意兩個基團的位置，對調(diào)偶數(shù)次構(gòu)型不變，對調(diào)奇數(shù)次則為原構(gòu)型的對映體。對調(diào)奇數(shù)次則為原構(gòu)型的對映體。第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)CH3CH3OHCOOHH COOHHOHCH3CO

20、OHHHOHOH COOHCH3第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)五、五、D/L構(gòu)型標記法構(gòu)型標記法1.標準：以甘油醛的標準：以甘油醛的2種構(gòu)型為標準，人為的規(guī)定；種構(gòu)型為標準，人為的規(guī)定；2.在費歇爾投影式中與手性碳原子相連的羥基在右邊的甘在費歇爾投影式中與手性碳原子相連的羥基在右邊的甘油醛為油醛為D構(gòu)型，與手性碳原子相連的羥基在左邊的為構(gòu)型，與手性碳原子相連的羥基在左邊的為L構(gòu)型。構(gòu)型。 D-（+）- 甘油醛甘油醛 L-（-）-甘油醛甘油醛3.化合物的構(gòu)型和旋光方向沒有直接的對應(yīng)關(guān)系，左旋乳化合物的構(gòu)型和旋光方向沒有直接的對應(yīng)關(guān)系，左旋乳酸是酸是D型，則右旋乳酸為型，則右旋乳酸為L型。型。4.

21、命名范圍：一般只適用于與甘油醛結(jié)構(gòu)類似的化合物的命名范圍：一般只適用于與甘油醛結(jié)構(gòu)類似的化合物的構(gòu)型命名，如糖、油脂和氨基酸。構(gòu)型命名，如糖、油脂和氨基酸。 第十章第十章 立體異構(gòu)立體異構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)HHOCHOCH2OHOHHCHOCH2OH【手性藥物手性藥物】1.手性藥物：是指由具有藥理活性的手性化合物組成的藥手性藥物：是指由具有藥理活性的手性化合物組成的藥物，因其只含有效對映體或者以有效對映體為主，故藥效更高物，因其只含有效對映體或者以有效對映體為主，故藥效更高，副作用更小。，副作用更小。2.手性藥物的作用機制：是通過與體內(nèi)受體之間的嚴格手手性藥物的作用機制：是通過與體內(nèi)受體之間的嚴格手性匹配與分子識別來實現(xiàn)的，其性匹配與分子識別來實現(xiàn)的，其2種對映異構(gòu)體與受體結(jié)合的種對映異構(gòu)體與受體結(jié)合的能力及內(nèi)在活性均可不同，可能只有一種更適合與受體或活性能力及內(nèi)在活性均可不同，可能只有一種更適合與受體或活性部位結(jié)合，而另一種活性較小或無活性，故在作用強度、作用部位結(jié)合，而另一種活性較小或無活性，故在作用強度、作用性質(zhì)、不良反應(yīng)和代謝過程等方面存在顯著的差異。如解熱鎮(zhèn)性質(zhì)、不良反應(yīng)和代謝過程等方面存在顯著的差異。如解熱鎮(zhèn)痛藥萘普生的作用強度其痛藥萘普生的作用強度其S構(gòu)型比構(gòu)型比R構(gòu)型高構(gòu)型高80