有机化学02立体化学.ppt

1,第二章 立体化学,2.1 立体异构,2.2 对称性与手性,2.4 对映异构与非对映异构,2.3 手性与对映异构,2.5 构象与构象分析,2,立体异构：分子中原子或基团在空间的分布不同，包括构型异构与构象异构。,构型异构：分子中原子或基团在空间的排列是刚性的，相互转化需要很高的能量，包括顺反异构与对映异构。,2.1 立体异构,构象异构：单键旋转导致分子中原子或基团在空间不同的排列，是柔性的，之间转化仅需很低的能量，包括对映与非对映构象异构。,3,构型异构：,构象异构：,顺反异构,对映异构,4,双键、环导致的构型异构，以前叫几何异构。这是一种非对映异构，即没有对映关系的立体异构。,一、顺反异构,C=C,双键：,C=N,N=N,环：,5,顺反异构的构型表达：顺/反、Z/E,一般构型表达：通常用顺/反表示，即双键碳上两相同、相似或相近的基团在同一侧即为顺式，否则为反式。,如顺式烯烃：,命名：,顺/反、Z/E,双键碳上两相同基团在同一侧即为顺式，否则为反式.,顺-2-丁烯,反-2-丁烯,6,二、顺反异构体的性质,1、稳定性,一般，反式体较顺式体稳定。,but,7,2、物理性质,一般，顺式体有较大的偶极矩。,1.89 D,0 D,but,1.71 D,1.97 D,(1)极性,8,一般，反式体有较高的熔点、较低的溶解度。,mp,130 C,300 C,sol,77.8,0.7 g/100 mL,(2)熔点与溶解度性,9,(3)沸点与密度、折光率,一般，具有较大偶极矩的异构体有较高的沸点、密度与折光率。,bp,60 C,48 C,1.2835,1.2565,1.4486,1.4454,10,(4)机械性能,顺、反异构体的机械性能不同。,如天然橡胶是全顺式聚异戊二烯，具有良好的弹性，而反式体杜仲胶(gutta rubber)硬度大、无弹性。,11,3、化学、生理活性,顺、反异构体有不同的化学与生理生化性能。,如油脂中的不饱和脂肪酸全是顺式的，vitamin A 侧链中的双键全是反式的。,linoleic acid,linolenic acid,arachidonic acid,oleic acid,12,Vitamin A,13,一、对称性,2.2 对称性与手性,分子的对称性是由其对称性元素决定的。,对称面,对称中心,1、对称元素,对称轴,14,对称面 m,操作：反映,m,有对称面的分子可与其镜像重叠。,15,对称中心 i,操作：反延,.,有对称中心的分子可与其镜像重叠。,.,16,对称轴 Cn,操作：旋转,Cn n=2/,通过其一直线为轴旋转 2/n 或其倍数重叠或复原。,C3,C2,17,18,C4,C6,C,仅有对称轴的分子不能与其镜像重叠。,19,2、对称性,第二类对称元素,i reflection symmetry 具有第二类对称元素的分子可与其 mirror image 重叠,是对称的(symmetric).第一类对称元素 Cn rotational symmetry 仅具有第一类对称元素的分子不可与其 mirror image 重叠,是非对称的(dissymmetric).不具有任何对称元素的分子是不对称的(asymmetric),不可与其 mirror image 重叠。,20,对称分子:与其镜像可以重叠，是同一种分子。,甘氨酸,NH2CH2CO2H,21,互为对映异构体,同一种分子,m,m,1,2-二甲基环丁烷，有三个立体异构体：,22,二、手性(Chirality),不对称与非对称的分子统称为分子的手性(chirality,handedness)。就像人的左右手互为实物和镜影的关系，但二者不能完全重叠。分子这种实物与其镜影不能完全重叠的特殊性质叫做分子的手性。,23,手性分子的判据：,一般，若分子既没有对称面 m 也无对称中心 i,就是手性分子,不能与其镜像重叠。,A chiral molecule is one that is not superimposable on its mirror image.,Non-superimposability on the mirror image is a necessary and sufficient condition for chirality,具有手性的分子是手性分子。,24,判断下列分子的对称性，有无手性？,25,26,2.3 手性与对映异构,一、手性与对映异构,手性分子与其镜像不能完全重叠。,手性分子与其镜像互为对映异构体。,对映异构体(enantiomers)：,互为镜像，但不可重叠的立体异构体，即呈对映关系，但不能重叠的立体异构体。,27,手性分子与其镜像互相对映，但不能完全重叠。,手性是对映异构的必要、充分条件。,28,L-丙氨酸的镜像是 D-丙氨酸，二者不能重叠，是不同的分子，属于对映异构体。,L-丙氨酸,D-丙氨酸,29,30,二、手性因素,手性因素有手性中心、手性轴与手性面。,1、手性中心,常见的是手性碳原子，也叫不对称碳原子(asymmetric carbon)。,连接四个不同的原子或基团的碳原子，是为手性碳原子，常用*Cabcd 标注。,*,31,问题：有无手性碳原子？,32,:NR1R2R3,Other chiral atoms:,rapid inversion,翻转能垒 E=18 25 kJ/mol,This interconversion is a room temperature process because the energy barrier(18 KJ/mole)is relatively small.,非手性氮,33,刚性手性氮 Rigid Chiral Nitrogen:NR1R2R3,Trger base,Prelog(1956):first observed N inversion restricted,34,+NR1R2R3R4;O=NR1R2R3,35,:PR1R2R3 chiral 膦;+PR1R2R3R4 chiral 鏻盐；O=PR1R2R3 chiral 氧化膦及其硫的衍生物;O=P(OR)R1R2 chiral 亚膦酸酯,36,+SR1R2R3 chiral sulfonium ion;O=SR1R2 chiral sulfoxides;O=S(OR)R chiral 亚磺酸酯,Also,Si,As,Se,Te,Sn,Ge,B etc.;Metals:Co,Cu,Zn,Pd,Pt etc.,37,2、手性轴,丙二烯型 Allenes,(1935),38,first resolved in 1909,39,联苯型 Biphenyls,40,3、手性面,(S)-(-)-10paracyclophane-2-carboxylic acid,可拆分，200 C 仍稳定,41,4、螺旋性 Helicity,Helices(cylindrical,conical)are chiral objects.,Conical,Cylindrical,42,hexahelicene-a spiral molecule,43,三、构型表达,1、楔形（透视）式,2、锯架（透视）式,44,3、Fischer(投影)式,以十字表示中心碳碳原子，横线前指，竖线后指。一般主碳链竖向放置，编号自上而下。,45,Fischer 式的特点与应用注意：,(1)不能转动90，不能离开平面反转，只可平移或180转动。,(2)任意两基互换，转变为其对映体。,(3)任意三基依次轮换，构型不变。,46,4、Newman(投影)式,47,相互转化,48,5、D/L,L-(-)-Glyceraldehyde,D-(+)-Glyceraldehyde,D-(+)-甘油醛,L-(-)-甘油醛,指定右旋甘油醛Fischer式中羟基在右侧，规定为D型,左旋甘油醛羟基在左侧，为L型。,49,D,D-(+)-葡萄糖D-(+)-Glucose,L-丙氨酸,天然氨基酸,L,天然的糖大都是 D-型的，而氨基酸则是L-型的。,50,6、赤式/苏式(erythro/threo),D-(-)-Erythrose 赤藓糖,Erythro form,赤式,51,D-(-)-Throse 苏阿糖,Threo form,苏式,52,取代基的排列双键的 Z/E 构型手性碳的 R/S 构型,适用于,7、R/S,次序规则 Sequence Rule,原子或基团的优先顺序。,Cohn-Ingold-Prelog 次序规则,53,以元素的原子序数为序，同位素以质量为序：,H D C N O F Si P S Cl Br I,(1)元素次序,54,首先以一级原子为序，然后以二级原子为序，再以三级原子为序，直到出现差异为止。,(2)饱和基团的次序,正丁基 异丁基 仲丁基 叔丁基,55,-CH3-CH2CH3-CH2CH2CH3-CH(CH3)2-C(CH3)3-NH2-NHCH3-N(CH3)2-OH-OCH3-OCH2CH3-F-Si(CH3)3-P(CH3)2-SH-SCH3-Cl-Br-I,部分饱和基团的次序,56,(3)不饱和基团,-CHCH2,equivalent to,比较异丙基,因此有次序：-CHCH2-CH(CH3)2,打开重键，连接虚原子，再比较。,57,-CCH,58,-CCH,-CHCH2,不饱和基团的次序,59,部分取代基优先顺序,-CH2CH=CH2-CH2CCH-CH2C6H5,-CH2C6H5-CH(CH3)2-CH=CH2,-CH=CHCH3-C(CH3)3-C(CH3)=CH2,-C(CH3)=CH2-CCH-C6H5,60,甲氧羰基,羧基,乙酰基,甲酰基,-CH2OH,-CH2OCH3,羟甲基,甲氧甲基,-CH2CO2H,羧甲基,乙氧羰基,苯甲酰基,-CH2NH2,氨甲基,61,二甲氨基,甲氨基,硝基,苯偶氮基,亚硝基,甲硫基,乙酰氧基,甲酰氧基,甲氧基,羟基,硫羟基巯基,-OCH2CH3,-OCH2Ph,-OC6H5,乙氧基,苯甲氧基,苯氧基,-SH,-SCH3,62,(4)构型,Z/E,双键,R/S,顺/反,手性碳,Z E,R S,63,置最次基 d 远处，观察余三基 abc,顺时针排列为 R,逆时针排列为 S。,S(Sinister),R(Rectus),abc 顺时针,abc 逆时针,R/S 构型确定,Cabcd,优先次序：abcd,64,R,R,R,R,65,R,S,(R)-Ibuprofen,S,R,66,(R)-2,3-二羟基丙醛,D-(+)-甘油醛,(S)-(-)-2-羟基丁二酸,67,在 Fischer 式上判断 R/S 要注意最小基的方向：,最小基处于竖向时，书面构型与实际相同。,最小基处于横向时，书面构型与实际相反。,68,S,S,S,R,69,(2S,3R)-(-)-Threonine,L-(-)-苏氨酸,(2R,3R),(2S,3R),70,R,S,R,分子的绝对构型(中心碳原子的空间分布)是相同的。,而R/S不同是因为基于次序规则。,71,R,S,反应前后，构型显然未变，即构型保持，因为没涉及到手性碳原子上的键。但由于基团优先排列次序变了，所以 R-S 也随之变化。,72,四、手性与旋光性,使偏振光的振动平面发生旋转的性质叫做旋光性，具有旋光性的物质叫做旋光性物质，也称光学活性物质。,物质的旋光性是由于其分子的结构决定的。,对映异构体的旋光度相同，方向相反，即左右旋。,手性只能在手性条件下识别。手性化合物具有旋光性。识别手性的常用方法是测定旋光。,73,旋光性(光学活性 Optically Activity）,旋光仪(polarimeter),起偏器,检偏镜,74,左旋和右旋,右旋：使偏振光向顺时针方向偏转，记为(+),(d).左旋：使偏振光向逆时针方向偏转，记为(),(l).,左旋,dextrorotatory(d),levorotatory(l),对映异构体又称为旋光异构体(光学异构体)。,75,旋光性化合物如天然酒石酸、苹果酸、乳酸、葡萄糖、果糖、蔗糖、樟脑等，能使偏振光发生旋转，而水、乙醇、丙酮、乙酰苯胺等对称的化合物不使偏振光发生旋转，是非光学活性的。在旋光性化合物中，有的使偏振光发生右旋，如天然L-酒石酸、D-葡萄糖等，以(+)或(d)表示；有的则使偏振光发生左旋，如D-果糖、樟脑等，以(-)或(l)表示。手性化合物的旋光性是实验测定结果，与其构型没有直接的联系。,76,t:测定温度D:光波长,Na D line 589 nm,atD:实验观察到的旋光度l:样品管长度（dm）c:样品浓度（g/cm3）,旋光度,比旋光度,(specific rotation),旋光性物质使偏振光旋转的角度。,=/c l,旋光度的大小可以用旋光仪来测定。,旋光度和比旋光度Optical Rotation and Specific Rotation,77,式中 是由旋光仪测得的旋光度，注意是有方向的，即左旋或右旋；D为所用光源的波长,一般以钠光灯作光源，其波长是 589 nm；t 为测定时的温度，一般采用 20C；c 为溶液的浓度，g/mL 即每毫升溶液中所含旋光物质的克数；l为盛液管的长度，以分米（dm）表示。,=-93.0(H2O),D-果糖,D-葡萄糖,=+52.5(H2O),=+12(H2O,20%),L-酒石酸,比旋光度同熔点、沸点一样，是旋光性物质的物理常数之一.,78,通过旋光度测定，可以计算比旋光度；根据比旋光度，也可以计算被测物质溶液的浓度；也可以检验样品的纯度，并可用于测定样品含量。,有一化合物的水溶液(5 g/100 mL)，用1 dm长的盛液管测定，其旋光度是-4.64。,例 1,则其比旋光度为：,=-4.64/1 x 5/100=-92.8,因此，判断该未知物可能是(D)-果糖。,例 2,一葡萄糖水溶液，其旋光度是+3.4，样品管长1 dm,求其浓度。,c=3.4/52.5 x 1=0.0646 g/mL,79,外消旋体是左旋体与右旋体的等量混合物，以()表示，以前用(dl)。,外消旋体(racemate)：,外消旋体由于左旋体与右旋体的旋光度相等，方向相反，相消而不旋光。,例如发酵得到的乳酸是左旋的，肌肉运动产生的乳酸则是右旋的，而合成的乳酸却没有旋光性。这是因为由合成得到的乳酸是右旋与左旋乳酸的等量混合物，即外消旋体。,80,外消旋体是混合物，可以分离开，此即外消旋体的拆分(resolution)。,(S)-(+)-乳酸,(R)-(-)-乳酸,-3.8,+3.8,+,0,()-乳酸,pK1,3.79,3.79,3.79,mp,53,18,53,81,互为对映镜像，但不能完全重叠的立体异构体，是分子的手性导致的。,2.4 对映异构与非对映异构,一、对映异构体与非对映异构体,1、对映异构体,82,旋光：等值反向,物理性质：mp、bp、d、nD 均同；溶解度在非 手性溶剂中相同，在手性溶剂中不同.,化学性质：相同(非手性条件),不同(手性条件),生理生化：不同。手性化合物两对映异构体的 生物活性、药理或生理行为不同。,对映异构体的特性：,83,(R)-(-)-Carvone,(S)-(+)-Carvone,留兰香味,芫荽香味,香芹酮Carvone,84,(+)-Benzopyryldiol,(+)-Benzopyryldiol,无致癌性,强致癌性,(R)-Asparagine,(R)-Asparagine,天冬酰胺，甜味,天冬酰胺，苦味,85,foetal abnormalities,tranquiliser,D-(-)-Chloromycetin,L-(+)-Chloromycetin,无抑菌作用,具有抑菌作用,R,S,86,2.非对映异构体,非对映异构体是没有对映关系的立体异构体，和手性没有必然的关系。,非对映异构在任何情况下都有不同的理化、生化等性质。,(diastereoisomers),物理性质不同(熔点、沸点、溶解度等)。旋光性可能相同也可能不同。化学性质相似，但反应活性不同。,87,二、含两个手性碳的化合物,1、含两个不同手性碳的化合物,丁醛糖是含两个不同手性碳的化合物的著名例子。,I,II,III,IV,D-(-)-赤藓糖,L-(+)-赤藓糖,D-(-)-苏阿糖,L-(+)-苏阿糖,(2R,3R),(2S,3S),(2S,3R),(2R,3S),88,其中，I 与II，III与IV是对映异构体；而I与III或IV，II与III或IV是非对映异构体。,非对映异构体有不同的物理性质如熔沸点、密度、折光率、溶解度、吸附等。,含两个不同手性碳的化合物的立体异构体：,22=4,即有4个对映体异构体，组成两个外消旋体。,89,2、含两个相同手性碳的化合物,酒石酸是含两个相同手性碳的化合物地位著名例子。,(2S,3S)-(-)-酒石酸,(2R,3R)-(+)-酒石酸,(2R,3S)-酒石酸,(+)-酒石酸,(-)-酒石酸,meso-酒石酸,I,II,III,内消旋体(meso),90,其中，I 与II是对映体,而I与III、II与III 是非对映异构体。,I 与II是光活性异构体。,III虽然含两个手性碳原子，但不旋光。这种虽然含两个或多个手性碳，但由于分子含对称面或对称中心而对称，因而不旋光。这种即由于结构内部的对称因素而导致的不旋光体称为内消旋体(meso)。,内消旋体(meso)：,91,虽然含两个或多个手性碳，由于分子内部的结构因素面或中心对称而不旋光的化合物。,内消旋酒石酸,meso,具有两个手性中心的内消旋体一定是(RS)构型。,外消旋体：是混合物，可拆分开成一对对映体。内消旋体：是化合物，不能拆分。,酒石酸有三个立体异构体:(+)、(-)与(meso),酒石酸可以四种形式存在:(+)、(-)、(meso)与(),92,含两个或多个手性碳原子的化合物，不一定是手性分子。因此，不能说含手性碳原子的分子一定是手性分子，要看分子是否具有对称面或对称中心。,93,(+)-酒石酸,(-)-酒石酸,()-酒石酸,meso-酒石酸,mp,sol,Sol:g/100 mL H2O,pK1,p21,+12,-12,0,0,170,170,140,206,139,139,125,20.6,2.93,2.93,3.11,2.96,4.23,4.23,4.80,4.24,:20%H2O,酒石酸的部分物理性质,94,二、含三个手性碳的化合物,三羟基戊二酸是含三个手性碳的化合物的著名例子。,I,II,III,IV,(2S,4S),(2R,4R),(2R,4S),(2R,4S),mp/C,127,127,190,170,3s,3r,95,其中，I 与II是对映体，III与IV是内消旋体。I与III或IV，II与III或IV是非对映异构体。,假手性碳(Pseudochiral carbon),前手性碳,III与IV中的C3是手性碳，但位于分子的对称面之上，称为假手性碳(pseudochiral carbon).,I 与II中的C3不是手性碳，但是潜在的手性碳，(prochiral carbon)。,96,三、环状化合物系的立体异构,五元环系,环状化合物可能同时存在顺反与对映异构。,97,六元环系,对称的,偶数环系的对二取代，不论同还是异，都是面对称的。,98,四、立体异构体数,分子中若含 n 个手性碳(中心)，可能存在 2 n 个立体异构体,并有 2 n-1 个外消旋体。,2,3,4-三羟基丁醛,例：,*,*,4(22),*,*,*,*,2,3,4,5,6-五羟基己醛,16(24),99,同时含有手性碳和双键的化合物：,8(22+1),蓖麻油酸,Ricinoleic acid,立体异构体数 2n，n=手性碳数+双键数,例：,4(21+1),100,菌霉素,Mycomycin,菌霉素理论上有多少立体异构体？,isolated from the bacterium Nocardia acidophilus,8(23),101,问题：有多少个了体异构体？,102,Palytoxin,Source:Palythoa toxica(coral species),海葵毒素,103,C131H227N3O53 M 2692.26,被誉为有机合成的珠穆朗玛峰,LD50=0.45 g kg-1(mouse),271=2.36 x 1021 isomers!,64 chiral carbon atoms,7 isomeric C=C,104,结构特殊，立体异构体数可能减少:,存在构造相同的手性碳,即构造对称,酒石酸,例：,其立体异构体不是 4 而是 3 个。,2,3,4-三羟基戊二酸,其立体异构体不是 8 而是 4 个。,105,桥环,例：,(两个手性桥头原子只相当于一个手性中心),手性桥环化合物的立体异构体数小于 2n。,樟脑 camphor,106,冰片 borneol,异冰片,2-莰醇(龙脑),isoborneol,107,例：,只有一对对映体,在稠环体系中，由于刚性与几何空间关系，小环只能顺式稠合，导致立体异构体数减少。,108,外消旋体拆分是将外消旋体分离开为纯的右旋体与左旋体。,五、外消旋体拆分(Resolution),外消旋体拆分的方法,物理法:机械分离法、诱导结晶分离法,化学法:非对映异构体法、分子识别法、动力学法,生物化学法,层析法:层色谱法,*,109,(1)物理法,晶体机械分离法,仅适用于外消旋混合物且结晶良好。最著名的例子是L Pasteur 在1848年完成的第一次外消旋体的拆分 酒石酸钠铵外消旋体的拆分。,诱导结晶分离法,向一外消旋体过饱和溶液加入其一纯对映体(左旋体或右旋体)的晶体作为晶种以诱导此对映体结晶析出，preferential seeding。,110,(2)化学法,A.非对映异构体化法,此法是将具有相同物理性质(旋光性除外)的一对对映异构体(外消旋体)转化成为具有不同物理性质的非对映异构体而进行分离:,a.转化为非对映异构体；,b.分离非对映异构体并提纯；,c.恢复对映体。,将外消旋体(dl)转化成一对非对映异构体可以通过与一手性化合物(拆分剂 resolving reagent,d*)反应来实现。,111,(resolving reagent),(dl)racemic modification,a pure enantiomer,a pure enantiomer,112,分离非对映异构体最常用的方法是结晶重结晶。,一个良好的拆分剂应符合以下条件：a.拆分剂必须易于和外消旋体形成非对映异构体，而且又易于恢复到原对映体。b.所形成的非对映异构体应结晶良好，而且在适当 的溶剂中有较大的溶解度差异。c.拆分剂应是对映纯的。,外消旋酸类化合物可用碱拆分剂如马钱子碱等 生物碱或-苯乙胺等合成碱拆分。,外消旋碱类化合物可用酸拆分剂如酒石酸等拆分。,113,拆分剂有选择性地与外消旋体的一对映体形成分子复合物(molecular complex)，进而实现与另一对映体的分离拆分。这种复合物(包合物,inclusion compound)的形成是源于主体与客体分子之间的 van der Waals力、氢键等弱相互作用力，易于分解恢复，可能实现分子识别(molecular recognition)，在这里即是手性识别(chiral recognition)。,尿素：具有螺旋状隧道结构(六方晶系)，可形成隧道包合物。可用于正构烃与异构烃的分离,也可用于手性识别,如 2-氯辛烷和 2-甲基癸烷就曾用此法拆分。,环糊精(Cyclodextrin,CD)：环糊精呈右旋光性，可容纳适当的对映体客体分子并形成包合物，可用于外消旋体拆分。,B.分子识别法(Molecular recognition),114,C.动力学拆分(Kinetic resolution),利用两个对映异构体与手性试剂的反应速度的差异而进行的外消旋体拆分。,例如用不足量的(-)-金鸡纳酸与()-苯乙胺反应，剩下未反应的(+)-苯乙胺的旋光纯度为10%左右。,115,(3)层析法(Chromatography),层析法用于外消旋体拆分和对映异构体定量对于手性合成具有重要意义。,柱层析(CC)、高压液相色谱(HPLC),116,手性吸附剂如淀粉、蔗糖、乳糖、旋光的石英粉等填柱。如以淀粉为吸附剂，水淋洗拆分消旋丙氨酸，(+)-乳糖为吸附剂，石油醚淋洗拆分消旋 Trger 碱。,柱层析法(Column chromatography),非手性吸附剂如氧化铝经手性化合物处理亦可用于外消旋体拆分。如以经(+)-酒石酸处理的氧化铝为吸附剂拆分消旋的苦杏仁酸。,117,纸层析法(Paper chromatography),高压液相色谱(High pressure liquid chromatography,HPLC)层析法,固定相若是非手性的，则需先将外消旋体与光活性对映纯试剂作用转化成非对映异构体。若固定相是手性的，外消旋体则可直接上柱进行拆分。,纸层析的载体纤维素是手性的，可用于外消旋体拆分。L-氨基酸一般有较大的 Rf 值。,118,(4)生物化学法,生物化学拆分法即是利用微生物或酶拆分外消旋体，也是L.Pasteur 首先发现的。,利用酵母直接拆分消旋-氨基酸。,利用酶促不对称分解制备光活性化合物。,119,光学纯度(optical purity，o.p.),op(%)=obs/max x 100%,例 1 此有(S)-2-丁醇，25=+6.76。已知其max25=+13.52,求样品的光学纯度.,o.p.=6.67/13.2 x 100%=50%,解：,六、光学纯度与对映体过量,120,光学纯化合物的25=+27.0.其样品25=+9.0.求样品的组成.,d/l=(1+o.p.)/(1-o.p.)=(1+1/3)/(1-1/3)=2:1,例 3.,o.p.=9/27=1/3,解：,例 2,此有一生产样品(-)-多巴的光学纯度是95，求其百分含量。,(-)(%)=95/2+50=95+(100-95)/2=97.5,解：,121,一对映体相对于另一对映体的百分过量。,对映体过量(enantiomeric excess,e.e.):,若右旋体（d）过量，则有：,ee(%)=(d-l)/(d+l)x 100%=d%-l%,非对映体过量(diastereoisomeric excess,d.e.),对映体过量在数值等于光学纯度。,不对称合成的效率可用对映体过量或光学纯度来衡量。,122,Noyori,Hydrogenation,消炎药萘普生(Naproxen)的生产,(),(S),(+)-(S)-2-(6-methoxynaphthalen-2-yl)propanoic acid,123,2.5 构象与构象分析,构象异构体（构象体）又称旋转异构体，亦有对映与非对映构象异构体。,构象与化合物性能的关系研究即是构象分析。,单键旋转导致的原子或基团不同空间排布，是柔性易变的，相互转化仅需较低的能量，不必断裂价键，一般室温下不能够分离异构体。,构象异构:,124,一、构象与稳定性,一般，交叉式构象较稳定。,对位交叉 邻位交叉 部分重叠 全重叠 ap sc ac sp,一般，赤式体较苏式体稳定，即meso体较光活性体稳定。,125,I,II,EI EII=5.8 kJ/mol,例：,但有特殊强相互作用（如氢键、偶极）的例外。,例：,more stable,126,环己烷系,椅式 扭船式 船式,取代基占据 e-键,尽可能多的取代基占据 e 键,大的取代基占据 e 键较稳定,优势构象：,127,but,128,二、构象与旋光性,丁烷是对称的分子，非光学活性。虽然构象邻位交叉+sc与-sc是手性的(仅有C2)，但这种构象对映异构体同时存在并是等量的，构成外消旋体。,任何一种手性构象都其有等量的对映构象存在而相消。,只要有一种构象是对称的，分子就是对称的，非光学活性。,+sc,-sc,129,顺-1,2-二甲基环己烷,构象a是手性的，其镜像是b。a转环成c，再旋转120 得d，而d可与b重叠，这就是说，a经转环转变为其对映体。转环在室温下即可进行，在构象平衡中，a与b应有同样的含量，即旋光相消。因此，顺-1,2-二甲基环己烷没有旋光性，这与从平面构型表达所得的结果是一致的。,a,b,c,d,130,反-1,2-二甲基环己烷,反-1,2-二甲基环己烷的构象，ee或aa都是手性的，但不能通过转环 转化成其对映体：,因此，反-1,2-二甲基环己烷是手性的，也应是旋光的，这与从平面构型表达所得的结果是一致的。,因此，讨论环系的对称性与手性，用平面构型表达式更方便。,131,三、构象与反应性,此部分内容在以后各章陆续讨论。,132,1、有多少个立体异构体？标定R/S.,(1),(2),(3),(4),补充：,作业：,p82,1、2,(5),133,2、有人曾提出cordyceptic acid 的结构如下：,=+40.3,这个结构是不可能的。为什么？,3、山梗烷啶分离自印度烟叶，已被用作戒烟剂，没有旋光性，也不能拆分，应具有何种可能 的立体结构？,