立体化学PPT课件

一、分子的对称因素和手性 （3）手性膦、手性氮与手性砜类化合物
一、分子的对称因素和手性
（4）含手性轴的化合物：分子的轴上原子
不是对称的被取代，而使分子具有手性。
一、分子的对称因素和手性
a. 丙二烯衍生物 （具手性轴）
C6H5
C6H5
C CC
a-C10H7
C10H7- a
CH3
CH3
C CC
H
H
反应停事件
O H
N
O
NH
O
O
(S)-thalidomide
O H
N
O
O
O NH
(R)-thalidomide
1984年荷兰药理学家Ariens极力提倡手性药物以单一对 映体上市， 抨击以消旋体形式进行药理研究以及上市。 他的一系列论述的发表，引起药物部门广泛的重视。
1992年，美国食品和医药管理局提出法规，申报手性药 物时，必须对不同对映体的作用叙述清楚。
2001年诺贝尔化学奖授予了3位美日科学家，表彰他们 在手性催化氢化反应和手性催化氧化反应领域所做出的 重大贡献。
目前，研究和发展新的手性技术，借此获得光学纯的手 性药物，已成为许多实验室和医药公司追求的目标。
构造： 分子中各原子间相互结合的顺序（连接顺序） 构型：原子或基团在空间的排列方式 构象：具有一定构型的分子由于单键旋转使分子内的 原子或原子团在空间产生不同的排列。 问题： 二甲基环己烷有多少构造异构体？ 1，3-二甲基环己烷是否存在构型异构体？ 其中顺式构型是否存在构象异构体？
同分异构
碳架异构
构造异构 官能团异构 位置异构
互变异构
构型异构 顺反异构
立体异构
对映异构
构象异构
立体化学是研究分子中原子或基团在空间的 排列状况，以及不同的排列对分子的物理、化学、 生理性质所产生的影响。
异构现象：
• 立体化学起源于1848年， 法国化学家巴斯德(Pasteur) 将外消旋的酒石酸铵钠的结晶，分离成左旋体和右旋 体，从而发现了对映异构现象。
三、外消旋体
外消旋体（racemic mixture 或racemate）： 一对对映体的等量混合物，常用（±）或 dl表示。
外消旋体是否显旋光性？为什么？
• 立体化学是研究化合物分子在三维空间的立体形象与 其物理性质，反应性能以及生理活性之间的关系的科 学。
• 立体化学已成为化学学科的一个重要分支，研究分子 的立体结构与性能之间的关系已成为化学的一项重要 内容。
反应停事件:
20世纪50年代中期，反应停(沙利度胺，Thalidomide) 作为镇静剂，有减轻孕妇清晨呕吐的作用而被广泛应 用。结果在欧洲导致1.2万例胎儿致 残，即海豹婴。 于是1961年该药从市场上撤消。后来发现沙利度胺R 型具有镇静作用，而S型却是致畸的罪魁祸首。研究 人员进一步研究发现沙利度胺任一异构体在体内都能 转变为相应对映体，因此无论是S型还是R型，作为 药物都有致畸作用。
二、旋光性和手性的关系
当偏振光通过一个分子对称的介质时，两种圆偏 振光受到分子的作用相同，以相同的速度通过这种介 质，偏振光原来的偏振面不变，即对称分子无旋光活 性。如果偏振光通过由手性分子组成的介质，则右旋 圆偏振光从右边接近分子，左旋圆偏振光从左边接近 分子，由于分子的不对称性，这两种圆偏振光所遇到 的基团不同，不同基团的极化度不相同，所以两种圆 偏振光的折射率不同，即两种圆偏振光经过手性分子 时所遇到的阻力不同，从而使二者传播的速度不同。
b. 联芳基型化合物（具手性轴）
CH3 H3C
NH2 H2N
一、分子的对称因素和手性
NO2 HOOC
O2N COOH
O2N COOH
联苯型
N2O HOOC
A
A
B C==C==C
B
A
A
C==C==C B
B
丙二烯型
一、分子的对称因素和手性
（5） 手性面分子（分子中无手性中心， 无手性轴）
(CH2)8
一、分子的对称因素和手性
判断分子具有手性的充分必要条件： 分子既没有对称面，没有对称中心，也没有四重 交替对称轴。一般情况下，只要分子中既没有对 称面也没有对称中心，即可判断它是手性分子。
手性分子的几种情况： ⑴分子含有手性中心即不对称碳原子（连接四个 不同取代基的碳原子） ⑵非碳手性中心（Si,N,S,P As以及B等）；非碳 原子所形成的不对称四面体（或三角锥体）化合 物也有对映异构现象。
O
O
HOOC
取代对苯二酚双环醚衍生物。
一、分子的对称因素和手性
下列哪些化合物为手性分子
判断下列分子是否有手性：
NO2 HOOC
a
非N手O性2 H分O子OC
CH3
H
b
CCC
H
H
非手性分子
CH3
H
c
CCC
H
CH3
CH3
d
H
含手性轴，手性分子
COOH
C H
手性分子的生物作用
手性分子的立体结构与受体的立体结构(受 体靶位有互补关系时，其活性部位才能进入受 体的靶位，产生应有的生理作用。而一对对映 体只有其中一个适合进入一个特定受体靶位， 产生生理活性。
手性分子与手性生物受体之间的相互作用
例如：
HO
COOH HOOC
OH
H NH2 HO
(+)-多巴 （无生理效应）
H2N H OH
(-)-多巴 （抗帕金森病）
你认为下列阐述中哪些是正确的？哪些是 错误的？为什么？
一对对映体总有实物与镜影关系。 所有手性分子都有非对映体。
所有具有手性碳的化合物都是手性分子。 具有R构型的手性化合物必定有右旋的旋 光方向。
对映异构体：
互为镜象的两种构型异构体。
手性：一个物体若与自身镜象不能叠合， 具有手性。
不能与镜象叠合的分子叫手性分子；手性 分子都具有旋光性。
能与镜象叠合的分子叫非手性分子。 分子的手性是存在对映异构体的必要和充
分条件。
2-1 对映异构 旋光性物质（光活性物质）：能使偏
振光旋转的物质。
光学活性的物质总是成对出现，一个 左旋，一个右旋，互为对映体；
如果一个化合物没有对称面，它必然是手 性的。
二、旋光性和手性的关系
CH3
H
OH
H
H3C
HO
H
H

图4-5 乙醇分子对偏振光无净旋光
无旋光性
两个圆偏振光重叠所产生的平面偏振光
二、旋光性和手性的关系
例如，一束平面偏振光在右旋光活性的物 质中传播，其右旋圆偏振光比左旋圆偏振光传 播的速度快，于是在通过这种物质之后，透射 出来的两种圆偏振光重新组合成的平面偏振光 的偏振面就向右旋转了一个角度。