有機(jī)反應(yīng)機(jī)理第七章第一頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三7.3.1手性的概念手性的定義若一物體或分子與其鏡像不能重疊，則稱該物體或分子具有手性第二頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三自然界與生活中的手性現(xiàn)象第三頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三第四頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三第五頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三分子的手性源于碳原子和一些雜原子的四面體結(jié)構(gòu)手性中心產(chǎn)生手性第六頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三某些可能產(chǎn)生手性中心的雜原子第七頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三因單鍵旋轉(zhuǎn)受限產(chǎn)生手性第八頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三剛性環(huán)狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生手性第九頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三手性異構(gòu)體的命名對映體（enantiomers)Stereoisomersrelatedtoeachotherasnonsuperimposablemirrorimagesarereferredtoasenantiomers第十頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三Examplesofenantiomers第十一頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三Exceptforthesignoftheirspecificrotation,enantiomershaveidenticalphysicalproperties(m.p.,b.p.,energy,andsoforth)第十二頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三非對映體（diastereomers)Stereoisomersthatarenotmirrorimagesarereferredtoasdiastereomers第十三頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三Examplesofdiastereomers第十四頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三Diastereomershavedifferentphysicalproperties(m.p.,b.p.,energy,andsoforth)第十五頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三外消旋體(racemate)和內(nèi)消旋體(mesocompounds)Examplesofracemate第十六頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三Examplesofracemate第十七頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三ExamplesofmesocompoundsMesocompoundsaresuperimposableandarepresentasasinglestereoisomer第十八頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三藥物的手性與生物活性生物體的酶和細(xì)胞表面受體都是手性的，對映異構(gòu)體在體內(nèi)將被區(qū)別對待第十九頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三手性藥物與受體的結(jié)合第二十頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三外消旋體藥物在體內(nèi)可能產(chǎn)生以下幾種情況兩種手性異構(gòu)體都有藥效一種有藥效，另一種無效一種有效，另一種有副作用第二十一頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三左氧氟沙星的抗菌活性是外消旋體的2倍第二十二頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三沙丁胺醇,支氣管擴(kuò)張藥R異構(gòu)體活性較S異構(gòu)體高80倍第二十三頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三特布他林,支氣管擴(kuò)張藥R異構(gòu)體活性較S異構(gòu)體高200倍第二十四頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三第二十五頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三第二十六頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三第二十七頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三噻嗎心安-阻斷劑治療青光眼第二十八頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三第二十九頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三Gatifloxacin(蓋替沙星），兩種異構(gòu)體活性相當(dāng)?shù)谌?，共九十一頁，編輯?023年，星期三7.3.2潛（準(zhǔn)）手性（Prochirality)及其標(biāo)記一些分子本身無手性，但若將分子中非手性中心上看起來完全相同的兩個(gè)原子或基團(tuán)用一個(gè)新的原子或基團(tuán)取代，就會(huì)使非手性中心轉(zhuǎn)變?yōu)槭中灾行姆Q這樣的非手性中心為潛手性中心，這樣的非手性分子為潛手性分子第三十一頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三例如丙酸亞甲基上的兩個(gè)氫Hb：Pro-SHa：Pro-R第三十二頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三對映異位和非對映異位潛手性中心上的兩個(gè)原子或基團(tuán)稱為異位的原子或基團(tuán)異位又分對映異位（enantiotopic)非對映異位（diasterotopic)第三十三頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三對映異位的實(shí)例第三十四頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三非對映異位的實(shí)例第三十五頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三平面分子的兩個(gè)面也可能是異位的由羰基加成產(chǎn)生手性中心的實(shí)例，分子的正面和背面是對映異位的第三十六頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三第三十七頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三異位面的標(biāo)記按三個(gè)原子或基團(tuán)的優(yōu)先次序順時(shí)針排列為Re面，逆時(shí)針排列為Si面第三十八頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三丙二酸衍生物在手性化合物二甲馬錢子堿(Brucine）的作用下脫羧，生成一對互為對映體的產(chǎn)物，含量分別為55%和45%，說明這兩個(gè)羧基是有區(qū)別的對映異位？非對映異位？第三十九頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三7.3.3潛手性與不對稱合成的對映選擇性根據(jù)潛手性的概念，可把不對稱合成反應(yīng)定義為不對稱合成反應(yīng)指的是一個(gè)潛手性化合物通過它的潛手性部分轉(zhuǎn)變?yōu)槭中?，得到含有不等量的手性立體異構(gòu)體混合物的反應(yīng)第四十頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三不對稱合成的選擇性對映體過量（ee%)第四十一頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三實(shí)現(xiàn)不對稱合成的條件由潛手性底物生成不同手性立體異構(gòu)體的反應(yīng)是平行反應(yīng)第四十二頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三動(dòng)力學(xué)控制條件下，產(chǎn)物的比例取決于生成不同手性立體異構(gòu)體的速率常數(shù)之比第四十三頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三若[TSR]≠和[TSS]≠是對映體，則其自由能相同，由此生成的產(chǎn)物PR和PS量相等，反應(yīng)沒有選擇性即經(jīng)由對映異構(gòu)過渡態(tài)的平行反應(yīng)沒有立體選擇性第四十四頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三例如，對映異位的乙醛與HCN的加成生成不同手性立體異構(gòu)體的過渡態(tài)是對映體，無對映選擇性第四十五頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三非對映異位的醛與HCN的加成生成不同手性立體異構(gòu)體的過渡態(tài)則是非對映體，有對映選擇性第四十六頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三天冬酰胺叔丁酯分子中3位碳上的兩上氫在核磁共振譜圖上化學(xué)位移不同，裂分成八重峰，為什么？

第四十七頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三第四十八頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三結(jié)論對映異位底物在通常條件下反應(yīng)不存在對映選擇性實(shí)現(xiàn)對映異位底物的不對稱合成需要提供手性環(huán)境，使生成不同立體異構(gòu)體的過渡態(tài)成為非對映體非對映異位底物因分子中存在手性中心，生成不同立體異構(gòu)體的過渡態(tài)為非對映體，在任何條件下反應(yīng)都可能存在對映選擇性第四十九頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三手性環(huán)境包括手性底物（非對映異位底物）手性試劑或手性輔助劑手性催化劑（不對稱催化）第五十頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三不對稱催化的重要性和發(fā)展趨勢不對稱催化是效率最高的不對稱合成反應(yīng)早期的不對稱催化主要應(yīng)用過渡金屬配合物催化劑手性有機(jī)小分子催化劑是今后的發(fā)展方向第五十一頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三7.4.1旋光性與分子構(gòu)型

旋光性是手性分子所具有的典型特征一定波長的一束平面偏振光通過手性化合物時(shí)，偏振面就會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，以旋光率[]或摩爾旋光度[M]表示旋轉(zhuǎn)的程度7.4手性分子構(gòu)型與實(shí)驗(yàn)方法第五十二頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三手性分子具有旋光性的原因至今還不十分清楚長期以來，化學(xué)家們總結(jié)出了一些結(jié)構(gòu)與旋光性關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則如Van’tHoff旋光性疊加規(guī)則(1893)Freudenberg衍生物旋光性位移規(guī)則(1930年)等Brewster規(guī)則第五十三頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三Brewster規(guī)則

Brewster提出了由原子和基團(tuán)的極化度或折射率來預(yù)測分子旋光性的規(guī)則利用這一規(guī)則，不僅可由分子的結(jié)構(gòu)預(yù)測其旋光性，也可由實(shí)驗(yàn)測定的旋光性來判斷分子的構(gòu)型第五十四頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三根據(jù)Brewster規(guī)則，對于開鏈的手性化合物可按以下步驟判斷其旋光性第五十五頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三(1)找出極化度小的基團(tuán)(設(shè)其為D)(2)從基團(tuán)D的背面，沿*C—D的方向觀察分子，如果從極化度最大的基團(tuán)至最小的基團(tuán)為順時(shí)針，則分子為右旋，否則為左旋第五十六頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三(3)A，B，C，D四個(gè)基團(tuán)極化度之差越大，摩爾旋光度就越大若A、B、C、D四個(gè)基團(tuán)中有一個(gè)或幾個(gè)在紫外區(qū)有吸收，則由于電子從束縛較大的HOMO躍遷到束縛較小的LUMO，極化度之差變大，旋光度絕對值增加第五十七頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三(4)計(jì)算極化度大小時(shí)，可用原子折射值(RD)代替一些原子和基團(tuán)的原子折射值順序?yàn)椋篒>Br>HgBr>HgCl>SH>Cl>CCR>CN>CH=CR2>C6H5>CHO>COOH>COR>CH3>CH2R>NH2>OH>H>D>F第五十八頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三例：判斷下列化合物的旋光方向

極化度最小的基團(tuán)為H，從遠(yuǎn)離H的方向觀察分子時(shí)，基團(tuán)極化度減小的順序和變化的方向如下Cl→C6H5→CO2H，順時(shí)針方向，故為右旋，實(shí)驗(yàn)值[]D=327o(苯)第五十九頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三C6H5→COC2H5→CH3，順時(shí)針方向，故為右旋，實(shí)驗(yàn)值[]D=1220o(甲苯)第六十頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三C6H5→COCH3→CH3，順時(shí)針方向，故為右旋，實(shí)驗(yàn)值[]D=1360o(甲苯)第六十一頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三C6H5

→COCH3

→CH2CH3，順時(shí)針方向，故為右旋，實(shí)驗(yàn)值[]D=1160o(甲苯)第六十二頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三應(yīng)用Brewster規(guī)則時(shí)的注意事項(xiàng)如果手性碳原子上有可以形成氫鍵的基團(tuán)，由于氫鍵的締合作用形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，實(shí)際的旋光方向與判別的可能相反含兩個(gè)手性碳原子的化合物，也可用Brewster規(guī)則預(yù)測旋光性,把極化度差別大的手性碳稱為優(yōu)勢手性碳,分子的旋光方向由優(yōu)勢手性碳的旋光方向決定第六十三頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三7.4.2旋光譜和圓二色光譜

手性化合物具有旋光性是因?yàn)榻M成平面偏振光的左旋圓偏振光和右旋圓偏振光在由手性化合物組成的介質(zhì)中傳播時(shí)，折射率不同第六十四頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三由此造成左旋圓偏振光和右旋圓振光傳播速度不同，導(dǎo)致平面偏振光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的程度可用下式計(jì)算式中為旋轉(zhuǎn)角；為平面偏振光的波長；nL和nR為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光的折射率第六十五頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三由上式可見，旋轉(zhuǎn)角不僅與折射率差有關(guān)，還與平面偏振光的波長有關(guān)折射率差越大，波長越短，旋轉(zhuǎn)角的絕對值越大第六十六頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三測定不同波長時(shí)的旋轉(zhuǎn)角，以旋光率[]或摩爾旋光度[M]為縱坐標(biāo)，以波長為橫坐標(biāo)作圖，可以得到一條實(shí)驗(yàn)曲線，即為旋光譜的譜線旋光譜也稱旋光色散(OpticalRotatoryDispersion)，簡稱ORD第六十七頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三由于手性化合物的結(jié)構(gòu)各不相同，旋光譜的譜線形狀也不相同一般說來，如果手性化合物為簡單的烴類，沒有可產(chǎn)生紫外吸收的官能團(tuán)，將得到平坦的旋光譜線。例如化合物51、52和53的旋光譜線第六十八頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三第六十九頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三51的旋光譜線由長波向短波的方向呈上升趨勢，稱為正性譜線52、53的旋光譜線由長波向短波方向呈下降趨勢，稱為負(fù)性譜線第七十頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三Cotton效應(yīng)

含有羰基等在紫外區(qū)有吸收的官能團(tuán)的手性化合物稱此為Cotton效應(yīng)對應(yīng)于紫外吸收的波長處，電子將從束縛大的HOMO軌道(非鍵軌道n)躍遷到束縛小的LUMO軌道(軌道)使基團(tuán)之間的極化度之差變大，旋光率急劇增加，旋光譜線出現(xiàn)陡峭上升或下降的區(qū)段第七十一頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三下圖是化合物54(5-膽甾烷-3-酮)和55(3-乙酰氧基-5-膽甾烷-7-酮)的旋光譜，前者呈現(xiàn)正的Cotton效應(yīng)，后者呈現(xiàn)負(fù)的Cotton效應(yīng)第七十二頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三第七十三頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三圓二色光譜

組成平面偏振光的左旋圓偏振光和右旋圓偏振光通過手性化合物時(shí)，不僅傳播速度不同，吸收系數(shù)也不相等其差記作△，稱為吸收系數(shù)差第七十四頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三這種現(xiàn)象稱作圓二色性(circulardichroism)，簡稱CD。如果以為橫坐標(biāo)，以△為縱坐標(biāo)，將得到一條譜線，稱作圓二色光譜第七十五頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三如果樣品化合物在所研究的波長范圍(250nm~700nm)內(nèi)沒有特征吸收,△的變化就比較小，圓二色光譜的譜線為一條水平的直線，對結(jié)構(gòu)鑒定意義不大如果樣品化合物在所研究的波長范圍內(nèi)有特征吸收，在旋光譜中出現(xiàn)Cotton效應(yīng)的譜形，在相應(yīng)波長處△的絕對值將會(huì)有較大的變化，給出有特征性的圓二色光譜，由此也可識(shí)別是否存在Cotton效應(yīng)第七十六頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三下圖是(一)薄荷酮在水和異辛烷中的圓二色光譜圖由圖可見，在極性的水溶液中呈現(xiàn)正的Cotton效應(yīng)，而在非極性的異辛烷中則呈現(xiàn)負(fù)的Cotton效應(yīng)第七十七頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三不同的Cotton效應(yīng)對應(yīng)于(一)薄荷酮的兩種構(gòu)象在水中56a為優(yōu)勢構(gòu)象，因而呈現(xiàn)正的Cotton效應(yīng)，異辛烷中，56b為優(yōu)勢構(gòu)象，因而呈現(xiàn)負(fù)的Cotton效應(yīng)(見7.4.3節(jié))第七十八頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三7.4.3ORD譜和CD譜在飽和環(huán)酮結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用

研究ORD譜和CD譜也和其它譜波方法一樣，是通過一系列化合物的研究，比較譜線的形狀，特別是Cotton效應(yīng)的正負(fù)號，從中總結(jié)出規(guī)律，用于鑒定化合物的空間結(jié)構(gòu)第七十九頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三八區(qū)律

通過對環(huán)酮（特別是甾酮）Cotton效應(yīng)的研究，發(fā)現(xiàn)了很多重要的規(guī)律。例如：對映體的Cotteon效應(yīng)互相對映，不對稱中心離發(fā)色團(tuán)越近，影響越大等在這些規(guī)律中，最著名的是“八區(qū)律”，根據(jù)這一規(guī)律，可以由實(shí)驗(yàn)測定的譜線推測樣品的結(jié)構(gòu)，也可由化合物的結(jié)構(gòu)推測Cotton效應(yīng)的正負(fù)號第八十頁，共九十一頁，編輯于2023年，星期三八區(qū)律用三個(gè)平面將環(huán)