第五章旋光异构详解

比旋光度是旋光性物质特有的物理常数。
四、分子的手性
左手 右手
观察自己的双手
左右手不能完全重合
左手 左手的镜像
右手
左手的镜像
可以完全重合
手 性 ： 物质的分子与其镜像不能重合的性质。
具有手性的分子称为手性分子。
左手与右手有什么联系和区别？
生活中的对映体 -镜象
左右手互为镜象
井冈山风景
桂林风情
生活中的对映体-镜象 沙漠胡杨
二、旋光仪
起 偏 镜
α与溶液的浓度、
样品管的长度、
检
温度、光的波长
偏
等因素有关
镜
WXG-4圆盘旋光仪
三、比旋光度
浓度为ρ = 1g/ml的旋光性物质溶液，放在l = 1dm
长的盛液管中测得的旋光度为这个物质的比旋光度。
t
l
式中t表示温度，λ表示所用光的波长。
若被测物为纯液体，只要把ρ换成液体的密度 d 即可。
对称因素
对称面σ 对称中心 i
对称面σ
一个平面能把分子分割成两部分，一部分正好是另一部分的镜像。
对称面
COOH H C* OH H C* OH
COOH
有对称面的分子能和它的镜像重合，没有手性。
对称中心i
从分子中任何一个原子向i 引一条直线，再延长到
对面等距的地方，总有一个相同的原子。
对称中心
Cl
手性药物带来的市场效益及增长的需求
2000年 1999年 1997年 1993年 1990年
手性药物销售1320亿美元，比1999年增加13% 手性药物销售1170亿美元 手性药物销售 910亿美元， 比1996年增加21% 手性药物销售356亿美元， 比1992年增加22% 手性药物销售180亿美元
第五章 旋光异构
(enantiomers)
本章要求：
掌握旋光异构的基本概念。 手性、对映体、非对映体、外消旋体、内消旋体等。 熟练掌握判断分子手性的方法
掌握正确书写费歇尔投影式的方法 掌握构型的D、L和R、S标记法。
同分异构
构造异构 立体异构
构象异构 构型异构
H
H
H
H
H
H
顺反异构
对映异构
HH
HH
HH
O
O
N
N H OO
(S)-thalidomide
(R)-thalidomide
反应停：五十年恩怨
反应停
（halidomide，α-苯肽茂二酰亚胺，塞利多米 ）
H
O
O H
N
O
NR
O
镇静作用
H O N OHO
SN
O
强烈致畸作用
• 后来经研究发现，反应 停是消旋体，其右旋体有 镇静作用，而左旋体对胚 胎有很强的致畸作用。手 性药物疗效的极大差异促 进了手性药物的研究开发 与及分离分析的发展。目 前普遍使用的2000多种合 成药物中有600余种为手 性药物，而活性的单一对 映体药物不足100种，其 余的500余种都是左右旋 混在一起的消旋体药物
对映体的等量混合物，用(±)表示。
对映体的性质
除了对偏振光振动平面的旋转方向不同外，对映体的 其他物理性质是相同的；
除了对旋光性的试剂作用不同外，对映体的其他化 学性质是相同的；
Nicol 棱镜
偏 振 光 ： 只在一个平面上振动的光。
旋光性： 能使偏振光振动平面旋转的性质。
(光学活性)
旋光物质： 具有光学活性的物质。 ex:乳酸、葡萄糖等。
旋 光 度 ： 旋光性物质使偏振光旋转的角度，以“α”表示。
右旋体(+)：使偏振光振动平面按顺时针方向旋转。 左旋体(-)： 使偏振光振动平面按反时针方向旋转。
1997年 全世界100个热销药物中， 50个是单一对映体( 手性药物) 100 个热销药物 852 亿美元 50个手性药物 428 亿美元
1993年 97个热销药物中，手性药物仅占20%
第一节 物质的旋光性
一、偏振光
光是一种电磁波，其振动方 向与前进方向垂直 普通光可在所有垂直于其前 进方向的平面上振动
具有手性碳原子的分子不一定是手性分子；
而手性分子也不一定具有手性碳。
COOH H C* OH H C* OH
酒石酸
COOH
如何判断一个分子是否具有手性？
手性分子都具有对映异构体存在。
判断一个分子是不是手性分子，最直接的办法就是， 看这个分子能否和它的镜像重合。
画出分子的镜像，进行比较。
分子有无手性，也可以从它具有的对称因素来判定。
F
HH
HH
F
Cl
有对称中心的分子能和它的镜像重合，没有手性。
若一个分子既没有对称面，也没有对称中心
～手性分子。
第二节 含手性碳原子化合物的旋光异构
一、含一个手性碳的化合物
对映异构体 互为实物与镜像关系的一对旋光异构体，简称对映体。 含有一个手性碳的化合物既没有对称面也没有对称中心，
是手性分子，有一对对映异构体（左旋体+右旋体）。 外消旋体
（牛奶发酵得到）
[ α]
20
D
=
+
3.8°
[ α]
20
D
=
－ 3.8°
D为钠光的D线(黄色) 波长为589.3nm
对映异构体的比旋光度数值相等，方向相反
光学异构体
手性碳原子：
连有四个不同的原子或基团的sp3杂化碳原子。
COOH
COOH
HO *C H CH3
H C H 苹果酸 H C* OH
COOH
生活中的对映体-镜象
出汗时肌肉分泌
牛奶发酵得到
OHห้องสมุดไป่ตู้
HC H3C
COOH
OH CH HOOC CH3
对映异构体
如果两物体之间的关 系相当于其中一物体与其 镜象的关系，相似而不能 叠合，则这两个物体互称 为对映异构体，简称为对 映体。
对映异构体的比旋光度是否相同？
右旋乳酸
（出汗时肌肉分泌）
左旋乳酸
CH3 H
CH3
CH3 H
H
H CH3
COOHCOOH COOH
CH3 C
H
--
-
CH3 CH3
C
H
H
COOHCOOH COOH
CC
H CH3
H
H
H CH3 CH3
CH3
OH OH OH
--
H3C H3C
-
H H3C
H
H
OH OH OH
引言
20世纪60年代的“反应停”事件，是一个典型的 药物导致胎儿畸形的例子。当时一家西德药厂生产 了一种治疗早期妊娠反应的新药，有很好的止吐作 用。许多有呕吐反应的早期妊娠妇女，服用此药后， 可迅速把妊娠反应性呕吐停住，因而取名为“反应 停”。由于止吐效果显著，颇受早孕妇女的欢迎。 在很短的时间里便风靡全世界。特别是在十几个经 济比较发达的国家内，成为非常畅销的药。但是随 后不久，这些国家内不断出生了许多没有胳膊也没 有腿的海豹样新生婴儿。仅在生产此药的西德，10 个月中，就有5500多个这样的怪胎出生。在英国也 在短时间内，登记到的这种怪胎就有8000多个。日 本也发现300多个。