立體化學(xué)原理演示文稿第一頁，共92頁。（優(yōu)選）立體化學(xué)原理第二頁，共92頁。構(gòu)造異構(gòu)體：官能團(tuán)異構(gòu)官能團(tuán)位置異構(gòu)互變異構(gòu)碳鏈異構(gòu)第三頁，共92頁。構(gòu)象異構(gòu)：HHHHHHHHHHHHHHH順反異構(gòu)：第四頁，共92頁。自然界旋光異構(gòu)/對映異構(gòu)第五頁，共92頁。(S)-thalidomide(R)-thalidomide反應(yīng)停：五十年恩怨手性藥物第六頁，共92頁。對映異構(gòu)基本概念：手性：物體和它的鏡象不能重疊。旋光性：手性分子的一種性質(zhì)。旋光度與測量條件有關(guān)，包含溫度、溶劑和射入樣品中的入射光的波長。旋光性的分子一定是手性的，反之亦然。但在一些測量條件下，有些手征分子的旋光性可能非常小，以至無法與零相區(qū)別。在這種情況下，可以在另一個(gè)波長上測定，得出較大的旋光度。第七頁，共92頁。1、手性

左手右手左手右手左右手不能完全重疊左手與其鏡像不重疊手性：實(shí)物與其鏡像不能重疊的特點(diǎn)。左手的鏡像一、對映異構(gòu)體與分子對稱性第八頁，共92頁。生活中具有手性的例子第九頁，共92頁。第十頁，共92頁。第十一頁，共92頁。手性分子：兩個(gè)分子互為實(shí)物與鏡像關(guān)系，且不能完全重疊。對映異構(gòu)體/旋光異構(gòu)體第十二頁，共92頁。若實(shí)物與鏡像能重合，則實(shí)物與鏡像所代表的化合物為同一物質(zhì)。

不具有手性第十三頁，共92頁。2、手性與分子對稱性(1)對稱面:一個(gè)平面能把分子分割成兩部分,一部分正好是另一部分的鏡像。

CH3ClHClC·對稱面第十四頁，共92頁。有對稱面的分子能和它的鏡像重合,沒有手性。第十五頁，共92頁。(2)對稱中心:從分子中任何一個(gè)原子或基團(tuán)向中心引一條直線,再延長到對面等距的地方,總有一個(gè)相同的原子或基團(tuán)。對稱中心第十六頁，共92頁。翻轉(zhuǎn)180度有對稱中心的分子能和它的鏡像重合,沒有手性。第十七頁，共92頁。對稱軸繞對稱軸旋轉(zhuǎn)180°之后（3）對稱軸(旋轉(zhuǎn)軸)：分子中有一條直線，當(dāng)分子以此直線為軸旋轉(zhuǎn)360

/n后，得到的分子與原來的分子相同，這條直線稱n重對稱軸。對稱軸第十八頁，共92頁。C3C4C5C6第十九頁，共92頁。非手性分子對稱軸并不能作為分子是否具有手性的判據(jù)第二十頁，共92頁。重合S4垂直于對稱軸的鏡面（4）交替對稱軸第二十一頁，共92頁。旋轉(zhuǎn)90oC第二十二頁，共92頁。對稱因素與手性的關(guān)系:有對稱面、對稱中心或交替對稱軸的分子是非手性分子;既無對稱中心，無對稱面，又無交替對稱軸的分子大都是手性分子。

對稱軸并不能作為分子是否具有手性判據(jù)。第二十三頁，共92頁。對于有機(jī)化合物一般為鏈狀結(jié)構(gòu)判斷是否為手性分子的依據(jù)為：一般判斷有無對稱面。第二十四頁，共92頁。B.一氯甲烷有類似的三個(gè)對稱面（只畫了其中一個(gè)）；A.甲烷分子有六個(gè)對稱面（只畫了其中一個(gè)）；C.二氯甲烷只有兩個(gè)對稱面；D.氯溴取代甲烷只有唯一的一個(gè)對稱面；E.氟氯溴取代甲烷沒有對稱面。手性碳第二十五頁，共92頁。手性中心[α]25D=-0.56旋光活性碳手性中心第二十六頁，共92頁。除了碳手性中心外，還有硫、磷、氮手性中心。具有三個(gè)不同取代基的胺原則上是能夠有旋光性的,因?yàn)樗鼈兪鞘中缘?，但是角錐體翻轉(zhuǎn)所需要的活化能太小，以致不能將對映異構(gòu)體分離。當(dāng)它變?yōu)榧句@鹽時(shí)，就不能翻轉(zhuǎn)而變成手性的。雜原子手性中心第二十七頁，共92頁。1、含有一個(gè)手性中心的分子

[α]5D=+52°

[α]5D=-52°

(±)-乳酸在非手性條件下反應(yīng)產(chǎn)物－外消旋體二、旋光化合物的分類第二十八頁，共92頁。2、含兩個(gè)（或多個(gè)）手性中心的分子當(dāng)分子中有兩個(gè)手性中心時(shí)，每個(gè)中心都有自己的構(gòu)型，并可用R,S進(jìn)行分類。含有n個(gè)不同手性碳的化合物，可能有2n個(gè)旋光異構(gòu)體。AB型A-BA-BA-BA-B

RRRSSRSSAA型A-AA-AA-A

RRRSSS第二十九頁，共92頁。(2R,3R)(2S,3S)(2R,3S)(2S,3R)赤（蘚〕型：相同原子或基團(tuán)碳鏈同側(cè)蘇（阿〕型:相同原子或基團(tuán)碳鏈異側(cè)D-赤蘚糖L-赤蘚糖L-蘇阿糖D-蘇阿糖例如：AB型（2個(gè)不同的手性碳，四個(gè)異構(gòu)體)第三十頁，共92頁。對映異構(gòu)體(V)、(VI)為內(nèi)消旋體的兩種表示方法例如：AA型（2個(gè)相同的手性碳，三個(gè)異構(gòu)體)非對映異構(gòu)體第三十一頁，共92頁。3、環(huán)狀化合物的對映異構(gòu)體反式異構(gòu)體對映體對順式異構(gòu)體對映體對非對映異構(gòu)體非對映異構(gòu)體第三十二頁，共92頁。內(nèi)消旋體mp:130°反式(+)異構(gòu)體mp:175°反式(-)異構(gòu)體mp:175°對映體內(nèi)消旋體反式異構(gòu)體對映體對第三十三頁，共92頁。4、不含手性中心的手性分子分子中沒有手性中心處于垂直平面手性軸第三十四頁，共92頁。累積二烯烴CH2=C=CH2

不穩(wěn)定，性質(zhì)活潑spsp2丙二烯第三十五頁，共92頁。聯(lián)芳類化合物第三十六頁，共92頁。手性分子不一定含有手性碳原子第三十七頁，共92頁。若有一個(gè)苯環(huán)上的兩個(gè)取代基相同時(shí)，則分子有對稱面，沒有對映異構(gòu)。

第三十八頁，共92頁。聯(lián)苯和聯(lián)萘第三十九頁，共92頁。末端兩苯環(huán)不共平面面手型因環(huán)的擁擠，環(huán)不能共平面第四十頁，共92頁。

如何判斷一個(gè)化合物是否是手性分子？

分子中只有1個(gè)*C

一定是手性分子，存在對映體，有旋光性;

分子中含有2個(gè)*C或2個(gè)以上

整個(gè)分子的手性須考慮整個(gè)化合物是否存在對稱因素;

有些不含手性碳原子的化合物，由于分子結(jié)構(gòu)中不存在對稱因素，也屬于手性分子。(環(huán)狀化合物，軸手性、面手性化合物)第四十一頁，共92頁。①物理性質(zhì):除比旋光度值相同,方向相反外，其它相同。②化學(xué)性質(zhì)：非手性條件下相同；手性條件下不相同。③對映異構(gòu)體的生理活性不同。三、對映、非對映異構(gòu)體的理化性質(zhì)比較對映異構(gòu)體：第四十二頁，共92頁。底物受體靶位結(jié)構(gòu)互補(bǔ)關(guān)系酶生物體中的手性環(huán)境第四十三頁，共92頁。第四十四頁，共92頁。相同非對映體之間性質(zhì)有明顯差別酒石酸立體異構(gòu)體性質(zhì)比較對映異構(gòu)體和非對映異構(gòu)體的性質(zhì)特點(diǎn)：第四十五頁，共92頁。四、對映異構(gòu)體構(gòu)型的命名（1）D、L命名法以甘油醛為例：第四十六頁，共92頁。注意：右旋體不一定是D型，左旋體不一定是L型。用化學(xué)方法將某些旋光性化合物的構(gòu)型與甘油醛聯(lián)系而確定。第四十七頁，共92頁。(2)R/S法是1970年采用的系統(tǒng)命名法將與手性碳相連的四個(gè)基團(tuán)按次序規(guī)則排列：R型S型按照次序規(guī)則中次序最小的基團(tuán)(d)放在觀察者最遠(yuǎn)處,其它3個(gè)基團(tuán)a、b、c指向觀察者。a＞b＞c＞d順時(shí)針,R;逆時(shí)針,S!第四十八頁，共92頁。第四十九頁，共92頁。第五十頁，共92頁。Fischer投影式確定構(gòu)型：規(guī)則:當(dāng)按次序規(guī)則最小基團(tuán)d位于豎鍵時(shí),a>b>c為順時(shí)針者,其構(gòu)型為R

型;a>b>c為逆時(shí)針者,其構(gòu)型為S型。RRBrCH3SSHOH與手性碳相連的四個(gè)基團(tuán)次序:a＞b＞c＞d第五十一頁，共92頁。當(dāng)最小基團(tuán)處在橫線的位置時(shí),a,b,c為順時(shí)針時(shí),為S構(gòu)型;當(dāng)a,b,c為逆時(shí)針時(shí),為R構(gòu)型。

RSRS第五十二頁，共92頁。OHCHOHCH2OHHCHOHOCH2OH

旋光性化合物的完整系統(tǒng)命名

——

構(gòu)型、旋光方向、名稱如果不知道旋光方向，則只需指出構(gòu)型(R)-(+)-2,3-二羥基丙醛(S)-(-)-2,3-二羥基丙醛(R)-2,3-二羥基丙醛(S)-2,3-二羥基丙醛第五十三頁，共92頁。五、潛手性分子

一個(gè)對稱性非手性分子，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，失去其對稱性而成為一個(gè)非對稱的手性分子，該對稱分子稱為“潛手性分子”。發(fā)生反應(yīng)的碳原子稱為“潛手性碳原子”。例如：第五十四頁，共92頁。關(guān)于局部面兩側(cè)的立體化學(xué)描述：潛手性面Re

和Si。如果三個(gè)配體a,b,c的優(yōu)先性定為a>b>c,則向著觀察者的以順時(shí)針取向的面稱為Re面；

逆時(shí)針取向的面稱為Si面。第五十五頁，共92頁。以苯乙酮的還原為例，前方的面為Si－潛手性面，后方的面為Re－潛手性面。第五十六頁，共92頁。（±）將外消旋體拆分成左旋體和右旋體的過程，稱為外消旋體的拆分。六、外消旋體的拆分（+）（-）第五十七頁，共92頁。1、結(jié)晶機(jī)械分離法

1848年P(guān)asteur在研究酒石酸鈉銨晶體的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)酒石酸鈉銨有兩種不同的晶體，這兩種晶體互為鏡像。第五十八頁，共92頁。2、誘導(dǎo)晶種分離法

在外消旋體的過飽和溶液中加入一定量的右旋體或左旋體的晶體，則與晶種相同的異構(gòu)體便優(yōu)先析出。工業(yè)上生產(chǎn)氯霉素時(shí)，就是用此種方法拆分中間體的。第五十九頁，共92頁。3、化學(xué)分離法第六十頁，共92頁。將外消旋體與旋光性物質(zhì)反應(yīng),使生成非對映體,利用非對映體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等的不同進(jìn)行分離。第六十一頁，共92頁。常用試劑：手性生物堿(-)-馬錢子堿、(-)-奎寧、(-)-番木鱉堿、(+)-辛可寧；手性酸酒石酸、樟腦磺酸等。第六十二頁，共92頁。2-苯基-3-甲基丁酸的拆分為例第六十三頁，共92頁。常用酶（立體專一性）作催化劑進(jìn)行動(dòng)力學(xué)拆分。外消旋體在手性催化劑作用下反應(yīng)，兩個(gè)對映體起反應(yīng)的速率是不同的。在反應(yīng)完成，反應(yīng)快的對映體富集在產(chǎn)物中，反應(yīng)慢的對映體富集在原料中。

(R,S)(R)4、生物分離法第六十四頁，共92頁。5、色譜法

在色譜柱中選擇光活性物質(zhì)作色譜柱的吸附劑，可將對映體分開。（吸附親和力不同）色譜儀

手性填料：將纖維素醚負(fù)載在硅膠上。第六十五頁，共92頁。儀器拆分（GC,HPLC…）HPLC用手性柱GC用手性柱第六十六頁，共92頁。氨基酸的分離鑒定——紙層析法溶劑前沿層析點(diǎn)原點(diǎn)溶劑前沿亮苯丙纈脯賴第六十七頁，共92頁。第六十八頁，共92頁。1、動(dòng)態(tài)立體化學(xué)

分子的立體結(jié)構(gòu)影響分子的化學(xué)性質(zhì)，按照特定立體途徑進(jìn)行的化學(xué)過程，叫動(dòng)態(tài)立體化學(xué)。

化學(xué)鍵的斷裂、生成，進(jìn)攻試劑的方向和離去基團(tuán)的取向都是立體化學(xué)的問題，能夠闡明化學(xué)反應(yīng)的歷程、反應(yīng)速度和外界條件的影響。立體化學(xué)反應(yīng)立體選擇反應(yīng)立體專一反應(yīng)七、反應(yīng)過程中的立體化學(xué)第六十九頁，共92頁。在特定反應(yīng)中，單一一種反應(yīng)物能夠形成兩種或更多種立體異構(gòu)產(chǎn)物，但觀察到的是其中一種異構(gòu)產(chǎn)物占優(yōu)勢。LiAlH490%10%LiAlH(OCH3)312%88%2、立體選擇性反應(yīng)第七十頁，共92頁。第七十一頁，共92頁。立體選擇性的衡量標(biāo)準(zhǔn)若產(chǎn)物彼此為對映體,則其中某一對映體過量的百分率(percentenantiomericexcess,簡寫為%e.e)作為衡量該不對稱合成反應(yīng)效率高低的標(biāo)準(zhǔn),表示方法如下:

式中[R]和[S]分別為主要對映體產(chǎn)物的量和次要對映體產(chǎn)物的量。如兩個(gè)對映體產(chǎn)物的比是95:5，則%e.e=90%)第七十二頁，共92頁。

通常情況下,可假定比旋光度與對映體組成具有線性關(guān)系，因而在實(shí)驗(yàn)測量誤差略而不計(jì)時(shí)，%e.e等于光學(xué)純度百分率(percentopticalpurity,簡寫為%O.P)若產(chǎn)物為非對映異構(gòu)體時(shí),不對稱合成反應(yīng)效率用非對映過量百分率(percentdiastereomericexcess，簡寫為%d.e)來表示。

式中[A]和[B]分別為主要非對映體產(chǎn)物的量和次要非對映體產(chǎn)物的量。

第七十三頁，共92頁。在相同的反應(yīng)條件下，由立體異構(gòu)的起始物得出立體異構(gòu)的不同產(chǎn)物。3、立體專一反應(yīng)第七十四頁，共92頁。Diels-AlderReaction第七十五頁，共92頁。消除反應(yīng)環(huán)氧化反應(yīng)第七十六頁，共92頁。取代反應(yīng)第七十七頁，共92頁。立體選擇性反應(yīng)第七十八頁