有机化学课件立体化学.pptx
第二章,立体化学,第一节 手性、手性分子和对映体,第二节 物质的旋光性,第三节 费歇尔投影式,第四节 构型标记法,第五节 外消旋体,第六节 非对映异构体和内消旋化合物,第七节 无手性碳原子的对映体,第八节 外消旋体的拆分,第九节 手性分子的来源和生物作用,重点难点,旋光异构、手性、对映体、非对映体、内消旋体、外消旋体等基本概念。含有一个和两个手性碳原子化合物的Fischer投影式的书写及相互关系的确定。D、L及R、S构型命名法。,不含手性碳的对映异构现象,手性分子的生物活性差异,有机化学（第9版）,立体化学：研究有机分子的立体结构、反应的立体选择性及其相关规律和应用。,手性、手性分子和对映体,第一节,有机化学（第9版）,一、手性,镜像与实物不能重合的现象称为手性（chirality）。,有机化学（第9版）,二、手性分子和对映体,手性碳（不对称中心）：连接4个不同原子或基团的碳。,手性分子：与镜像不能重合的分子。,手性碳,与镜像不能重合的分子彼此互为对映异构体（手性异构体）,有机化学（第9版）,三、分子中常见对称因素,（一）对称面,对称面：能将分子切分为具有实物与镜像关系的假想平面。有对称面的化合物不是手性分子。,有机化学（第9版）,三、分子中常见对称因素,（二）对称中心,如果有机分子中存在一个假想的点，从分子中任一原子或基团向该点作一直线，再从该点将直线延长，在等距离处遇到相同的原子或原子团，则该点即为该分子的对称中心。,有机化学（第9版）,四、判断对映体的方法,比较一个分子和它的镜像，如果两者不能重合，则为对映体。有对称面或对称中心的分子为非手性分子（没有对映体）。仅有一个手性碳原子(或手性中心)的分子为手性分子（有对映体）。,物质的旋光性,第二节,有机化学（第9版）,一、偏振光与旋光性物质,平面偏振光（简称偏振光，polarized light）：光的振动面只限于某一固定方向。,旋光性：当偏振光通过某些化合物的溶液后，偏振面会向右或向左旋转一定角度。这种能使偏振光的偏振面旋转的性质称为旋光性。,有机化学（第9版）,二、旋光度与比旋光度,（一）旋光度,旋光度(optical rotation)：偏振光与旋光性物质作用后偏振面所旋转的角度，用表示。偏振面顺时针旋转称为右旋（用(+)表示），逆时针旋转称为左旋（用(-)表示）。,（二）比旋光度,一对对映体的比旋光度绝对值相等，旋光方向相反。其它物理性质如熔、沸点、密度、折光率等均相同。,费歇尔投影式,第三节,有机化学（第9版）,Fischer投影式在纸面上旋转180后，与原化合物相同。Fischer投影式中同一碳原子上的任两个原子或基团互换2次，该手性碳构型不变。,投影时将主碳链竖立，横前竖后，十字交叉点代表手性碳。,构型标记法,第四节,有机化学（第9版）,一、D/L命名法,以甘油醛为比较标准，在Fisher投影式中，手性碳上的OH位于右侧（或H位于左侧）的为D-型，反之为L-型。,有机化学（第9版）,二、R/S 构型标记法,(1)比较手性碳上4个原子或基团的优先顺序；(2)将最不优先的原子或基团置于远离自己视线的方向（或将自己的拇指指向最不优先的原子或基团）；(3)剩下3个原子或基团按照从优先到不优先的顺序，在空间顺时针排列者为R-构型，逆时针排列者为S-构型（与右手握拳方式一致的为R-构型，与左手握拳方式一致的为S-构型）。,有机化学（第9版）,二、R/S 构型标记法,R/S构型命名法也可直接应用于Fischer投影式。将手性碳上的基团进行2次互换，使最不优先的基团位于顶部，剩下3个原子或基团按照从优先到不优先的顺序，顺时针方向排列为R-构型，逆时针方向排列为S-构型。,基团优先顺序为：abcd,外消旋体,第五节,有机化学（第9版）,外消旋体（racemate）：一对对映体的等量混合物，用“()”或(dl)表示。,乳酸的一些物理常数,非对映异构体和内消旋化合物,第六节,有机化学（第9版）,一、非对映异构体,含n个手性碳的化合物理论上有2n个立体异构体。但实际的立体异构体数目可能小于理论值。彼此不成镜像关系的立体异构体称为非对映异构体(diastereoisomer)。含有多个手性碳的两个化合物，如果仅有一个手性碳的构型不同，彼此互为差向异构体(epimer)。,有机化学（第9版）,二、内消旋化合物,内消旋化合物（meso-compound）：虽然有手性碳，但分子无手性（有对称面）。,有机化学（第9版）,二、内消旋化合物,酒石酸立体异构体的物理性质,无手性碳原子的对映体,第七节,有机化学（第9版）,联苯型,有些分子虽然没有手性碳原子，但因不能与其镜像重合，也有对映异构体。,当联苯分子中每个苯环的两个邻位氢原子被不同的较大基团取代时产生旋转位阻，两个苯环彼此垂直，分子具有手性。,有机化学（第9版）,丙二烯型,丙二烯中两个键彼此垂直，当两端双键碳各连有不同的取代基时，存在对映异构体。,外消旋体的拆分,第八节,有机化学（第9版）,拆分外消旋体的常用方法是将对映体与手性物质反应，转变成非对映体，然后利用两者溶解度、沸点等物理性质的差异进行分离。,溶解度不同，可分步结晶，酸化后得到光学纯的化合物,手性分子的来源和生物作用,第九节,有机化学（第9版）,一、手性分子的来源,生物体：天然产物、蛋白质、酶合成：非手性碳手性碳、立体选择性合成,有机化学（第9版）,二、手性分子的生物作用,手性分子与酶（或受体）结合时因立体构型不同，可能产生不同的活性（或气味）。,一对对映体与同一种受体之间的结合情况,有机化学（第9版）,二、手性分子的生物作用,有致畸作用,无致畸作用,有机化学（第9版）,二、手性分子的生物作用,1.不能与镜像重合的分子具有对映异构体、即手性异构体（旋光异构体），一对对映异构体除旋光性外其它物理性质相同。其比旋光度绝对值相同、旋光方向相反。2.连接4个不同原子或基团的碳为手性碳原子，仅含有1个手性碳的化合物为手性分子。手性碳的构型可用D-、L-（普通）或R-、S-（系统）命名法命名。3.Fisher投影式可直观表现对映异构体，投影时横前竖后，同一手性碳上任2个基团互换2次构型不变。4.对映异构体的等量混合物为外消旋体，具有手性碳，但分子中有对称面者为内消旋体。5.对映异构体与其它手性分子结合时可能产生不同的活性。,
