《有機(jī)化學(xué)》課件立體化學(xué)1目錄立體化學(xué)基本概念與原理立體構(gòu)型表示方法與命名規(guī)則立體選擇性合成策略與方法立體化學(xué)反應(yīng)機(jī)理與影響因素生物活性物質(zhì)中立體化學(xué)問題探討實(shí)驗(yàn)技術(shù)在立體化學(xué)研究中應(yīng)用201立體化學(xué)基本概念與原理3010203手性物體不能與其鏡像完全重合的性質(zhì)。對稱性物體可以與其鏡像完全重合的性質(zhì)。手性中心連接四個不同基團(tuán)的碳原子，具有手性。手性與對稱性403對稱性的判斷根據(jù)對稱元素和對稱操作判斷分子的對稱性。01對稱元素對稱面、對稱中心、交替軸。02對稱操作反映、反演、旋轉(zhuǎn)。對稱元素與對稱操作5

手性分子與非手性分子手性分子具有手性的分子，不能與鏡像完全重合。非手性分子不具有手性的分子，可以與鏡像完全重合。手性分子的表示方法用R/S構(gòu)型標(biāo)記法或D/L構(gòu)型標(biāo)記法表示。6分子式相同但空間構(gòu)型不同的現(xiàn)象。構(gòu)型異構(gòu)和構(gòu)象異構(gòu)。由于原子或基團(tuán)在空間的不同排列引起的異構(gòu)現(xiàn)象，包括順反異構(gòu)和對映異構(gòu)等。由于單鍵旋轉(zhuǎn)引起的空間構(gòu)型變化所產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象，如椅式構(gòu)象和船式構(gòu)象等。立體異構(gòu)立體異構(gòu)類型構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)立體異構(gòu)現(xiàn)象702立體構(gòu)型表示方法與命名規(guī)則8一種將碳鏈沿豎直方向展開，橫向排列取代基的投影方法。具有簡潔明了的優(yōu)點(diǎn)，常用于表示單糖、氨基酸等化合物的立體構(gòu)型。一種將碳-碳單鍵轉(zhuǎn)至背后，僅顯示正面和背面的取代基的投影方法。適用于表示環(huán)烷烴、環(huán)烯烴等環(huán)狀化合物的立體構(gòu)型。Fischer投影式與Newman投影式Newman投影式Fischer投影式9構(gòu)型標(biāo)記法：R/S標(biāo)記法用于標(biāo)記手性碳原子上取代基的空間排列順序。根據(jù)Cahn-Ingold-Prelog（CIP）規(guī)則，按照原子序數(shù)大小排列取代基，若最小取代基在遠(yuǎn)離觀察者方向，則其他三個取代基按順時針方向排列為R構(gòu)型，逆時針方向排列為S構(gòu)型。R/S標(biāo)記法在有機(jī)合成、藥物設(shè)計(jì)等領(lǐng)域中，R/S標(biāo)記法對于確定手性化合物的立體構(gòu)型和性質(zhì)具有重要意義。應(yīng)用10命名規(guī)則在立體化學(xué)中，化合物的命名需遵循一定的規(guī)則，包括確定手性碳原子的構(gòu)型、指定取代基的位置和編號等。例如，對于含有手性碳原子的化合物，需在名稱中注明其R或S構(gòu)型。實(shí)例解析以乳酸為例，其Fischer投影式中，羧基位于上方，羥基位于下方，手性碳原子上的甲基位于右側(cè)。根據(jù)R/S標(biāo)記法，該化合物為R構(gòu)型。因此，其系統(tǒng)命名為（R）-2-羥基丙酸。命名規(guī)則及實(shí)例解析1103立體選擇性合成策略與方法12獲得具有特定立體構(gòu)型的化合物，提高藥物活性、降低毒性和改善物理性質(zhì)等。立體選擇性合成的意義手性識別與傳遞、立體選擇性控制、合成效率與成本等。面臨的挑戰(zhàn)立體選擇性合成意義及挑戰(zhàn)13利用天然手性源作為起始原料，通過多步反應(yīng)構(gòu)建目標(biāo)分子。手性池策略手性輔劑策略不對稱催化策略在合成過程中引入手性輔劑，通過手性輔劑的誘導(dǎo)作用實(shí)現(xiàn)立體選擇性控制。利用手性催化劑對底物進(jìn)行不對稱活化，實(shí)現(xiàn)高立體選擇性合成。030201經(jīng)典合成策略14在反應(yīng)過程中引入動力學(xué)拆分步驟，將消旋體拆分為兩個不同構(gòu)型的手性產(chǎn)物。動態(tài)動力學(xué)拆分通過選擇性反應(yīng)去除分子中的對稱元素，從而獲得具有特定立體構(gòu)型的產(chǎn)物。去對稱化策略如金屬有機(jī)催化、光化學(xué)合成等，為立體選擇性合成提供了更多可能性。其他現(xiàn)代合成方法現(xiàn)代合成方法：動態(tài)動力學(xué)拆分、去對稱化等1504立體化學(xué)反應(yīng)機(jī)理與影響因素16包括立體專一性反應(yīng)、立體選擇性反應(yīng)和非立體選擇性反應(yīng)。立體化學(xué)反應(yīng)類型涉及化學(xué)鍵的斷裂和形成，以及反應(yīng)中間體的生成和轉(zhuǎn)化。反應(yīng)機(jī)理立體化學(xué)反應(yīng)類型及機(jī)理概述17底物的構(gòu)型、構(gòu)象、取代基效應(yīng)等都會影響立體化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。底物結(jié)構(gòu)溫度、壓力、溶劑、催化劑等反應(yīng)條件對立體化學(xué)反應(yīng)結(jié)果有顯著影響。反應(yīng)條件通過手性輔助劑、手性催化劑、不對稱合成等方法實(shí)現(xiàn)立體控制。立體控制因素影響立體化學(xué)反應(yīng)結(jié)果因素剖析18烯烴的加成反應(yīng)羰基化合物的反應(yīng)周環(huán)反應(yīng)不對稱合成如Markovnikov規(guī)則與反Markovnikov規(guī)則，以及不對稱加成反應(yīng)。如醛酮的親核加成反應(yīng)、縮合反應(yīng)等，涉及手性傳遞和立體選擇性。如電環(huán)化反應(yīng)、環(huán)加成反應(yīng)等，探討其立體化學(xué)過程和產(chǎn)物構(gòu)型。通過手性輔助劑、手性催化劑等實(shí)現(xiàn)不對稱合成，獲得單一構(gòu)型產(chǎn)物。0401典型立體化學(xué)反應(yīng)實(shí)例講解02031905生物活性物質(zhì)中立體化學(xué)問題探討20生物活性手性分子在生物體內(nèi)往往表現(xiàn)出不同的生物活性，如藥效、毒性等。手性現(xiàn)象生物活性物質(zhì)中普遍存在的現(xiàn)象，指分子不能與其鏡像重合的特性。立體異構(gòu)體具有相同分子式、不同空間構(gòu)型的化合物，其生物活性可能有顯著差異。生物活性物質(zhì)中手性現(xiàn)象及其意義21藥物靶標(biāo)藥物設(shè)計(jì)需考慮與特定生物大分子（如蛋白質(zhì)、酶等）的立體選擇性相互作用。藥物活性優(yōu)化藥物分子的立體構(gòu)型，以提高其與靶標(biāo)的結(jié)合能力和選擇性。藥物代謝考慮藥物在體內(nèi)的代謝過程，避免產(chǎn)生有害的立體異構(gòu)體。藥物設(shè)計(jì)與開發(fā)中立體化學(xué)考慮22蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象對其功能至關(guān)重要，錯誤的折疊可能導(dǎo)致疾病。蛋白質(zhì)折疊DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)中的堿基對具有特定的空間排列，影響遺傳信息的傳遞和表達(dá)。DNA結(jié)構(gòu)酶的立體構(gòu)型對其催化活性至關(guān)重要，底物與酶的結(jié)合具有立體選擇性。酶催化生物大分子中立體化學(xué)問題2306實(shí)驗(yàn)技術(shù)在立體化學(xué)研究中應(yīng)用24通過X射線晶體衍射技術(shù)，可以測定晶體中分子的排列方式，從而確定分子的構(gòu)型，包括鍵長、鍵角、二面角等參數(shù)。確定分子構(gòu)型結(jié)合其他手段如旋光色散等，可以確定分子的絕對構(gòu)型，即手性中心的構(gòu)型。測定絕對構(gòu)型對于復(fù)雜分子或難以通過其他手段解析的結(jié)構(gòu)，X射線晶體衍射技術(shù)可以提供精確的結(jié)構(gòu)信息。解析復(fù)雜結(jié)構(gòu)X射線晶體衍射技術(shù)在確定結(jié)構(gòu)中應(yīng)用25123通過核磁共振波譜法中的一維和二維譜圖，可以解析出分子的骨架結(jié)構(gòu)，包括碳鏈的長度、支鏈的位置等。確定分子骨架核磁共振波譜法可以識別分子中的官能團(tuán)，如羥基、羰基、氨基等，從而推斷出分子的可能性質(zhì)。識別官能團(tuán)結(jié)合NOE效應(yīng)等高級技術(shù)，可以進(jìn)一步確定分子的立體構(gòu)型，包括手性中心的構(gòu)型和相對構(gòu)型。確定立體構(gòu)型核磁共振波譜法在結(jié)構(gòu)鑒定中作用26ABDC質(zhì)譜法通過測量分子的質(zhì)量和碎片離子的質(zhì)量，可以確定分子的分子式、結(jié)構(gòu)式等信息。紅外光譜法通