第八章-立体化学课件.ppt

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1、,第八章 立体化学,8.2 旋光性和比旋光度,8.1 手性和对映体,8.3 含有一个手性碳原子的化合物的对映异构,8.4 构型的表示法、构型的确定和标记,8.5含有多个手性碳原子的化合物的对映异构,异构现象：,构造异构：原子或基团相互连接的方式和次序不同立体异构：基团相互连接的方式和次序相同，但在三维空间的排列方式不同,同分异构现象,构造异构constitutional,立体异构Stereo-,碳链异构官能团异构位置异构,构型异构configurational,构象异构conformational,顺反异构 对映(旋光)异构,同分异构isomerism,单键旋转异构叔胺翻转异构,互变异构,立体

2、异构：（Stereoisomerism）,构型异物：顺反异构（几何异构）（cis-trans）E-Z命名 烯烃 环状化合物对映异构（光学异构，旋光异构）：分子具有手性（R-S构型），具有一个手性碳，二个与二个以上手性碳的化合物，不具有手性中心的不对称分子。,环状化合物的立体异构，环烷烃环上只要有两个碳原子各连不同的取代基就有顺反异构,对映异构与非对映异构（旋光异构）,立体异构：（Stereoisomerism）,构象异构：分子中的原子或基团沿单键旋转造成 重叠式 交叉式药物（右旋）香料 氨基酸（左旋）,区分对映异构体的重要意义：,Asn(天冬酰胺）,苦味,甜味,L-多巴,D-多巴,Thalid

3、omide(反应停）,镇静剂,强畸胎剂,skip,Some chiral objects in our life,8.1 手性和对映体,含一个手性碳原子的分子,连接四个不同基团不对称C原子(手性C*),对映异构体,互为镜像对映关系，相似而不能重合的一对同分异构体。,2-溴丁烷,1、什么是对映异构？,互为镜像，不能重合的两个结构式。,*,*,不是手性碳,化学性质、物理性质均相同，只有旋光性不同。旋光能力相同，方向相反。对映异构也叫旋光异构。具有旋光性的物质成为光活性物质。,2、对映异构体之间性质有什么差别？,H,3、什么样的结构会产生对映异构体？,对映异构是由于分子的不对称结构引起的,对称面,对

4、称中心,OH,CH3,H,H,H,.,分子有对映异构的条件既无对称面，也无对称中心,分子是否含有手性C*是最常用的判定标准。,OH,CH3,对称轴,旋转360n度，分子相同,什么样的分子是手性分子？,一、手性碳原子与手性分子之间的关系,充分性？,必要性？,一、手性碳原子与手性分子之间的关系,1.必要性?手性分子是否必然含有手性碳原子？,手性分子不一定含有手性碳原子。,2.充分性?含有手性碳原子的分子是否一定是手性分子？,含有手性碳原子的分子也不一定是手性分子,.,.,*,*,=,二、产生手性分子的充要条件,实体和镜像不能重合,既无对称面又无对称中心的分子，不能与其镜像重合即：其为手性分子，具有

5、对映异构体。,Nicol棱镜(偏振片),（1）什么叫旋光性？,欲知旋光性，先说偏振光,普通光,有无数个振动平面，振动平面与光的前进方向相垂直,偏振光,与棱镜晶轴平行的振动平面,只有一个振动平面的光,旋光度,光活性物质,8.2旋光性和比旋光度,光源,起偏镜,盛液管,检偏镜,观察目镜,刻度盘,不旋光物质,（2）旋光性怎样测定？,旋光仪工作原理示意图,旋光物质,能够体现物质特性的是比旋光度,ldmCgmL-1,明确两个问题,左旋？右旋？,物质的旋光度，需要通过改变浓度或者改变盛液管长度的方式测定两次，才能确定。,与浓度C有关,与长度l有关,+900,书写方式（Fischer projections）

6、,上-碳链头端下-碳链末端横线-H及取代基,8.4 构型的表示法、构型的确定和标记,怎样表示对映异构体？,1.透视式,对映体,2.Fischer 投影式,规则：横前竖后,3.透视式与Fischer式间的转化,*,C(CH3)3,C2H5,Br,H,3.透视式与Fischer式间的转化,Br,C2H5,H,Br,CH3,H,*,*,4.Newman式与Fischer式间的转化,CH3,OH,H,Br,*,任意两个基团对换位置,构型反转;,任意两个基团对换两次位置,构型不变;,菲歇尔（Fischer）投影式、三维透视式、纽曼（Newman）投影式、锯架式的互写,三维透视式：,8.3 含一个手性碳原

7、子的化合物,外消旋体：对映体的等量混和物。,*,(S)-1-氯-1-丙醇,(R)-1-氯-1-丙醇,有两个立体异构体,8.5 含多个手性碳的分子,-含n个手性中心的分子最多可能有2n个立体异构体。-假手性碳（III 和 IV中的3-C）,3-C-非手性碳,3-C-假手性碳,二.含两个手性碳原子的化合物,1.含有两个不同手性碳原子的化合物2.含有两个相同手性碳原子的化合物,*,*,*,*,（链状分子的立体异构体数N与其分子中所含手性碳原子的个数n的关系：N 2n个）,对映异构体含有两个不同手性碳原子的化合物,共有四个立体异构体,苏式,赤式,非对映体,含有两个相同手性碳原子的化合物,共有三个立体异

8、构体,非对映体,8.6 对映异构体的拆分,主要方法：化学法：与光学活性胺成盐、或与光学活性醇成酯使之转化为物理性质不同的非对映异构体(+)-羧酸+(+)胺(+)(+)盐(-)-羧酸+(+)胺(-)(+)盐晶种结晶法色谱法（Chromatograph,chiral column)酶解法,基本原则：提供手性环境和条件，使对映异构体表现出不同的性质从而得以拆分(Resolve，Resolution),外消旋体拆分：化学拆分及酶拆分,化学拆分,8.8 环状顺反异构体的对映异构,*,*,*,*,1丙二烯型化合物,8.9 不具有手性中心的化合物分子的对映异构体,2联苯型化合物,3.螺旋型结构的化合物,第八

9、章总结,一、掌握菲舍尔投影式的三个基本原则投影原则横键在前、竖键在后、交叉点C*使用原则不能旋转900、可以旋转1800；不能离开纸面翻转。书写原则C链在竖键上；编号从上到下。二、能熟练地根据菲舍尔投影式进行R/S命名。若最小基团在竖键：abc顺时针R；逆时针S若最小基团在横键：abc顺时针S；逆时针R三、能说清楚R/S、D/L、(+)/(-)各自的含义。,反应过程中的立体化学：,立体专一性反应：不同的立体异构体反应物生成不同立体异构体产物。,反应过程中的立体化学：,立体选择性反应：某一立体异构体反应物能同时生成几种立体异构体产物，其中一种的量超过其它立体异构体,不对称合成：,使有机反应生成不

10、等量的对映异构体产物，手性环境用光学活性化合物作为合成起始物，使用手性辅助剂，使用手性催化剂。,对映体过量百分数,光学纯度,不对称合成：,Prelog规则：还原剂H从位阻小的方向进攻羰基,不对称合成：,Cram规则：还原剂从体积较小的S和M间进攻羰基,手性药物（Chiral Drugs）：,布洛芬类抗炎药物(Ibuprofen)S构型,手性药物（Chiral Drugs）：,青霉胺（Penicilliamine）S构型,精品课件！,精品课件！,手性药物（Chiral Drugs）：,反应停(Thalidomide)R构型 1960年发现，。S构型 致畸20种人体必需氨基酸19种为手性（左旋异构体）由这些手性单元组成的蛋白质也是手性环境。,