药物基础有机化学立体化学
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
平面偏振光：只在一个平面上振动的光（简称偏振光或偏光）。
19
起偏镜
对观察者：
平面向右旋为右旋体，以“d”或“+”表 示
平面向左旋为左旋体，以“ l”或“-”表示 物质为右旋体还是左旋体必须由实验确定
旋光度-- 偏振光旋转的角度，用“”表示。
与样品管长度、溶液 浓度、光源波长、测定 温度、溶剂均有关。
CH3
Br
H
CH3
H
Br
C 2H 5
C 2H 5
Fischer投影式：用平面投影式表示C*上基团在空间的立体排列
●规定：垂直线所连基团伸向纸后 水平线所连基团伸向纸前
●十字交叉点代表C* ● 习惯让主链位于垂线
COOH
COOH
H C OH ≡ H
OH
CH3
楔形式
CH3 Fischer投影式5
R/S-构型标记法
对称中心：各基团（原子）与之连线并延长等 距离处可遇到相同的基团（原子）
对称性分子：具备对称要素其中之一者的分子
对称性分子的特点：分子的镜像可以与实物重合
Cl
Cl
H
C H
Cl
对称面
FH
对称面 H
对称中心 H
HF
Cl3
练习 判断下列分子是否有对称面、对称中心？若有有几个？
①一氯乙烯 ②环丁烷 ③甲醇 ④二氯环丁烷的各异构体
药物基础有机化学立体化学
§6.1 对称性与手性 §6.2 对映异构体及其表达 §6.3 对映异构体与旋光性 §6.4 构型和标记法 §6.5 立体异构表达之间的相互转换 §6.6 化学反应中的立体选择性问题
2
§6.1 对称性与手性
一、对称性分子的对称要素
对称要素
对称面： 能把分子分成互为镜像的两半的平面 分子的所有原子共平面所形成的平面
1个对称面
5个对称面 1个对称中心
3个对称面
2个对称面 1个对称面
无对称面 无对称中心
2个对称面
1个对称面 1个对称中心
注意:脂环烃环C一般不共平面,但讨论立体异构时可
示意为共平面,不影响结果，
---这一问题留待后面再详细解说
4
二、对映异构体的表达—Fischer投影式
1、具有一个手性中心的对映异构
对映体
非对映体
对映体
12
1、外消旋体：一对对映异构体二者等量混合， 构成的无旋光性（α=0）
的体系，以（±）表示，通过一定手段可拆分二个化合物。
2、内消旋体：分子内含C*，因具有对称性因素而没有旋光性
的物质，以“m”表示。
CHO
H
OH
C H 2O H
（ ± ）-甘油醛
（±）-酒石酸
m-酒石酸 （分子中有C*但分子无手性）
18
§6.3 对映异构体与旋光性
一、旋光性
手征性分子能使偏振光振动面发生旋转的性质
旋光性物质：具有旋光性的物质（手性分子）,为左旋体或右旋体。 非旋光性物质：不具有旋光性的物质（非手性分子）。
二、实验依据
普通光 平面偏振光
平面偏振光
Nicol 棱镜 (起偏镜)
普通光：一种电磁波，光波有多个振动方向，但都与光的前进方向垂直。
原分子
离开纸面翻转180
对映体(基团交换1次)
对映体(基团交换3次)
10
含手性轴的的手性化合物
1.丙二烯型化合物
两双键所在平面互相垂直， 无对称因素，为手性分子。
注意：累积双键中两端的两个C中任一个 连有相同的取代基时，分子无手性。
2.螺环化合物（类似于丙二烯型化合物）
两环所在平面互相垂直， a≠ b 且c≠ d时为手性分子。
⑶已知α、[α]、l时，可求算ρB 。 ⑷旋光仪不能分辨α±n180°的度数。
30°
问题：
α=+30° 还可能是+ 210°、 +390°、 -150°、- 330° 如何判定α的实际值？
21
3、外消旋体的拆分
•拆分—将外消旋体分离成旋光体的过程 •构成外消旋体的一对对映体除旋光方向外其它物理性质均相同 •用一般的物理方法（分馏、分步结晶等）不能拆分一对对映体
★(Ⅲ)与(Ⅳ)互为镜像、互为对映异构体，分别为左、右旋体， 可构成外消旋体；
★(Ⅰ) 与(Ⅲ)、 (Ⅰ) 与(Ⅳ) 为非对映体； ★含多个C*的分子内若存在对称因素，则立体异构体的数目减少。 14
环状化合物的手性问题
构象翻转 观察方向
15
反式
16
环状分子平面化处理
17
环状分子手性中心R，S标记方法
22
谢谢！
注意:内消旋体与外消旋体均无旋光性，但它们的本质不同，
外消旋体是混合物，内消旋体为纯物质 。
13
四、外消旋体与内消旋光体
例:酒石酸(2,3-二羟基丁二酸)中有2个C*,应有4个立体异构体,但实验证明
只有1个左旋体、1个右旋体、1个非旋光体，为什么？
(Ⅰ)
(Ⅱ)
(Ⅲ)
(Ⅳ)
★(Ⅰ) 、 (Ⅱ)是同物质，有对称面、无手性（α=0），为内消旋体；
1、立体观察
•将C*上的四个基团按取代基的优先排序:⑷＞⑶＞⑵＞⑴ （优先秩序由基团的原子序数决定） •将最小者⑴置于离观察者最远处,观察另三个基团的排列:
顺时针排列— R型
⑷→⑶→⑵ 逆时针排列— S型
R
(S)-2-丁醇
(R )-2-丁醇
S
6
实用快速判断R，S构型方法
• 首先观察三个大基团的排列顺序，然后根据小基 团的位置判断构型
检偏镜
旋光仪(polarimeter)
定义比旋光度
20
三、比旋光度[α] —表示物质旋光属性的物理量
α: 旋光度 ρB: 质量浓度(g/ml)
l: 样品管长度(dm)
t: 测定温度
说明:
λ: 光源波长
⑴当溶剂、t、λ确定时,纯物质的[α]为其特性参数,可查。
⑵互为对映异构体的一对物质，其[α]值相等，符号相反。
常见拆分方法：
⑴微生物拆分法：利用某些微生物或其所产生的酶，对对映体中的 一种异构体有选择的分解作用。
⑵选择吸附拆分法：用某种旋光性物质选择性地吸附外消旋体中的 一种异构体（形成两个非对映的吸附物）。
⑶诱导结晶拆分法：在外消旋体的过饱和溶液中加入一种旋光体的纯晶体 作为晶种，在晶种的诱导下该旋光体优先结晶析出。
对映体
11
2、具有多个手性中心的对映异构 含有n个C*的化合物最多有2n个立体异构体。
具有两个手性C的分子 例如：2-羟基-3-氯丁二酸
C 2O O H H O3H Cl H
CO O H
CO O H H O H H Cl
CΒιβλιοθήκη Baidu O H
CO O H CO O H H O H H O H
H Cl Cl H CO O H CO O H
7
R 8
Fisher投影式的RS构型判断
R
A>B>C>D
S
9
Fischer 投影式的转变： 用判断RS构型的方法快速判断
(1) 不能离开纸面翻转，只能沿纸面平移或旋转180， 否则得不到原分子模型。
(2) Fischer式中同一C*所连基团交换偶数次得原分子 模型，交换奇数次得到其对映体。
原分子(基团交换2次)
19
起偏镜
对观察者：
平面向右旋为右旋体，以“d”或“+”表 示
平面向左旋为左旋体，以“ l”或“-”表示 物质为右旋体还是左旋体必须由实验确定
旋光度-- 偏振光旋转的角度，用“”表示。
与样品管长度、溶液 浓度、光源波长、测定 温度、溶剂均有关。
CH3
Br
H
CH3
H
Br
C 2H 5
C 2H 5
Fischer投影式：用平面投影式表示C*上基团在空间的立体排列
●规定：垂直线所连基团伸向纸后 水平线所连基团伸向纸前
●十字交叉点代表C* ● 习惯让主链位于垂线
COOH
COOH
H C OH ≡ H
OH
CH3
楔形式
CH3 Fischer投影式5
R/S-构型标记法
对称中心：各基团（原子）与之连线并延长等 距离处可遇到相同的基团（原子）
对称性分子：具备对称要素其中之一者的分子
对称性分子的特点：分子的镜像可以与实物重合
Cl
Cl
H
C H
Cl
对称面
FH
对称面 H
对称中心 H
HF
Cl3
练习 判断下列分子是否有对称面、对称中心？若有有几个？
①一氯乙烯 ②环丁烷 ③甲醇 ④二氯环丁烷的各异构体
药物基础有机化学立体化学
§6.1 对称性与手性 §6.2 对映异构体及其表达 §6.3 对映异构体与旋光性 §6.4 构型和标记法 §6.5 立体异构表达之间的相互转换 §6.6 化学反应中的立体选择性问题
2
§6.1 对称性与手性
一、对称性分子的对称要素
对称要素
对称面： 能把分子分成互为镜像的两半的平面 分子的所有原子共平面所形成的平面
1个对称面
5个对称面 1个对称中心
3个对称面
2个对称面 1个对称面
无对称面 无对称中心
2个对称面
1个对称面 1个对称中心
注意:脂环烃环C一般不共平面,但讨论立体异构时可
示意为共平面,不影响结果，
---这一问题留待后面再详细解说
4
二、对映异构体的表达—Fischer投影式
1、具有一个手性中心的对映异构
对映体
非对映体
对映体
12
1、外消旋体：一对对映异构体二者等量混合， 构成的无旋光性（α=0）
的体系，以（±）表示，通过一定手段可拆分二个化合物。
2、内消旋体：分子内含C*，因具有对称性因素而没有旋光性
的物质，以“m”表示。
CHO
H
OH
C H 2O H
（ ± ）-甘油醛
（±）-酒石酸
m-酒石酸 （分子中有C*但分子无手性）
18
§6.3 对映异构体与旋光性
一、旋光性
手征性分子能使偏振光振动面发生旋转的性质
旋光性物质：具有旋光性的物质（手性分子）,为左旋体或右旋体。 非旋光性物质：不具有旋光性的物质（非手性分子）。
二、实验依据
普通光 平面偏振光
平面偏振光
Nicol 棱镜 (起偏镜)
普通光：一种电磁波，光波有多个振动方向，但都与光的前进方向垂直。
原分子
离开纸面翻转180
对映体(基团交换1次)
对映体(基团交换3次)
10
含手性轴的的手性化合物
1.丙二烯型化合物
两双键所在平面互相垂直， 无对称因素，为手性分子。
注意：累积双键中两端的两个C中任一个 连有相同的取代基时，分子无手性。
2.螺环化合物（类似于丙二烯型化合物）
两环所在平面互相垂直， a≠ b 且c≠ d时为手性分子。
⑶已知α、[α]、l时，可求算ρB 。 ⑷旋光仪不能分辨α±n180°的度数。
30°
问题：
α=+30° 还可能是+ 210°、 +390°、 -150°、- 330° 如何判定α的实际值？
21
3、外消旋体的拆分
•拆分—将外消旋体分离成旋光体的过程 •构成外消旋体的一对对映体除旋光方向外其它物理性质均相同 •用一般的物理方法（分馏、分步结晶等）不能拆分一对对映体
★(Ⅲ)与(Ⅳ)互为镜像、互为对映异构体，分别为左、右旋体， 可构成外消旋体；
★(Ⅰ) 与(Ⅲ)、 (Ⅰ) 与(Ⅳ) 为非对映体； ★含多个C*的分子内若存在对称因素，则立体异构体的数目减少。 14
环状化合物的手性问题
构象翻转 观察方向
15
反式
16
环状分子平面化处理
17
环状分子手性中心R，S标记方法
22
谢谢！
注意:内消旋体与外消旋体均无旋光性，但它们的本质不同，
外消旋体是混合物，内消旋体为纯物质 。
13
四、外消旋体与内消旋光体
例:酒石酸(2,3-二羟基丁二酸)中有2个C*,应有4个立体异构体,但实验证明
只有1个左旋体、1个右旋体、1个非旋光体，为什么？
(Ⅰ)
(Ⅱ)
(Ⅲ)
(Ⅳ)
★(Ⅰ) 、 (Ⅱ)是同物质，有对称面、无手性（α=0），为内消旋体；
1、立体观察
•将C*上的四个基团按取代基的优先排序:⑷＞⑶＞⑵＞⑴ （优先秩序由基团的原子序数决定） •将最小者⑴置于离观察者最远处,观察另三个基团的排列:
顺时针排列— R型
⑷→⑶→⑵ 逆时针排列— S型
R
(S)-2-丁醇
(R )-2-丁醇
S
6
实用快速判断R，S构型方法
• 首先观察三个大基团的排列顺序，然后根据小基 团的位置判断构型
检偏镜
旋光仪(polarimeter)
定义比旋光度
20
三、比旋光度[α] —表示物质旋光属性的物理量
α: 旋光度 ρB: 质量浓度(g/ml)
l: 样品管长度(dm)
t: 测定温度
说明:
λ: 光源波长
⑴当溶剂、t、λ确定时,纯物质的[α]为其特性参数,可查。
⑵互为对映异构体的一对物质，其[α]值相等，符号相反。
常见拆分方法：
⑴微生物拆分法：利用某些微生物或其所产生的酶，对对映体中的 一种异构体有选择的分解作用。
⑵选择吸附拆分法：用某种旋光性物质选择性地吸附外消旋体中的 一种异构体（形成两个非对映的吸附物）。
⑶诱导结晶拆分法：在外消旋体的过饱和溶液中加入一种旋光体的纯晶体 作为晶种，在晶种的诱导下该旋光体优先结晶析出。
对映体
11
2、具有多个手性中心的对映异构 含有n个C*的化合物最多有2n个立体异构体。
具有两个手性C的分子 例如：2-羟基-3-氯丁二酸
C 2O O H H O3H Cl H
CO O H
CO O H H O H H Cl
CΒιβλιοθήκη Baidu O H
CO O H CO O H H O H H O H
H Cl Cl H CO O H CO O H
7
R 8
Fisher投影式的RS构型判断
R
A>B>C>D
S
9
Fischer 投影式的转变： 用判断RS构型的方法快速判断
(1) 不能离开纸面翻转，只能沿纸面平移或旋转180， 否则得不到原分子模型。
(2) Fischer式中同一C*所连基团交换偶数次得原分子 模型，交换奇数次得到其对映体。
原分子(基团交换2次)