第三章有机化学中的立体异构

比旋光度计算公式：
[ ] λt = ×(C×L)-1 = 实测旋光度 C = g /ml
L = dm
每毫升1克物质放在1分米长的溶液管中测得的 旋光度为比旋光度
3.3.4
分子的对称性和手征性
1、不具有对称因素（对称面、对称点、
对称中心）的分子具有手征性。 2、含有手性碳原子的化合物绝大多数是 手征性分子。
3.3.10 环状化合物的立体异构
3.3.11旋光异构体的性质
物理性质：


旋光度
对映异构体 相同 （方向相反） 无
熔点
相同
沸点 溶解度
相同 相同 （非旋光性溶液） 不同于 单一异构体
外消旋体
不同于 单一异构体
相同
非对映体
不同
不同
不同
不同
化学性质：
对映体与非旋光性试剂 作用，具有相同的性质， 与旋光性试剂作用具有 不同的化学活性。
CH3 S N CH2CH N(CH3)2 *
isothipendyl
有机化学中的同分异构现象
碳架异构
构造异构 官能团异构 位置异构
同分异构
立体异构
互变异构 顺反异 构型异构 构 构象 旋光异 构 对映 异构 非对 映异 构
# 两种对映体药效相反
Z-etozoline
是一种利尿剂，它在体内代 谢，生成的产物只有（-）etozoline 有利 尿作用，而（+）异构体不但没有利尿作 用，还会抑制（-）异构体的利尿作用。
O N H C O S O N 代谢 N H C O S OH O N
Z-etozoline
Ozoline
CH3 Cl C C 2H 5 S H
H
COOH OH CH2OH R
3.3.7含有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，例如： 2，3，4-三羟基丁酸
CH2 CH CH COOH OH OH OH
（2）含有两个相同手性碳原子的化合物，例如： 2，3-二羟基丁二酸（酒石酸）
Thalidomide 是一种镇静药，关于它的副作用问题 曾经在欧洲引起一场大风波。许多孕妇服用此药后， 胎儿发生畸变。后来才发现，使胎儿致畸的罪魁祸 首是其中的S-异构体，它在机体内代谢成 l-N-phtaloylglutamine 和l-N-phtaloylglutamic acid,这两种代谢产物既有胎毒性又有致畸性。而R(+)异构体的代谢产物d-N-phtaloylglutamine 和d-Nphtaloylglutamic acid即无胎毒作用，也无致畸性。
巴比妥酸盐通常用作镇静、催眠药， 一般S-(-)异构体具有抑制神经活动的作用， 而R-(+)异构体却具有兴奋作用，例如5-乙 基-5-（1，3-二甲基丁基）巴比妥酸盐， 其S-(-)异构体是抑制剂，而R-(+)异构体却 可以引起惊厥和痉挛。
O * O
H N O N H
# 某一构型的代谢产物有毒或可引起严重副作用
H HO
COOH OH H COOH
HO H
COOH H OH COOH
3.3.8不含手性碳原子的手性分子
联苯类化合物
O 2N
NO2
HOOC
COOH
3.3.9丙二烯类化合物
CH3 H C C C CH3 H
中间的碳原子为SP杂化，有两个互相垂直 的P轨道，因此两个 互相垂直键。（轨道 示意）
H H H H H 重叠式 HH
H H 交叉式
H
H
能量变化图:
丁烷的四种典型构象
CH3 H H H CH3
H H
CH3 H
H H
H H CH3 CH3 HH
H H
H
H3C H 部分重叠
H3C CH3 全重叠
对位交叉
邻位交叉
3.1.2 环状化合物（环己烷）的构象
船式构象
椅式构象
构象转换：
CH3
连有四个不同原子或基团的碳原子是手
性碳原子，该碳原子必须是SP3杂化。
3.3.5 费歇尔(Fischer)投影式
用平面式来表示分子中各基团在三维空间的 位置。
投影原则： 1、确定中心碳原子（手性碳原子）。 2、基本碳链竖直取向，氧化态高的放在顶端。 3、中心碳原子上方和下方（竖键）所连的基 团指向面内。中心碳原子左方和右方（横键） 所连的基团指向面外。
按顺序规则，两个大的基团在双键 同侧的为 Z 型，两个大的基团在 双键异侧的为 E 型。
反 式 2 丁 烯 与 顺 式 2 丁 烯
-
反式1，4-二 甲基环己烷的 空间结构
3.3旋光异构 optical isomerism




3.3.1 手征性和手征性分子 实物与其镜像不能完全重合的性质称为手征性。 3.3.2 偏振光和旋光活性 只在一个平面上振动的光为平面偏振光，能使 平面偏振光的振动面发生偏转的分子具有旋光 活性。 3.3.3 旋光度和比旋光度 每毫升1克物质放在1分米长的溶液管中测得的 旋光度为比旋光度
（-）- 苯并吗啡烷
# 两种对映体具有完全不同的药理作用
最典型的例子是propranolol,其S-异构体是
一种治疗心脏病的药，叫心得安，而R-异 构体却是一种避孕药。
OH OCH2CHCH2NHCH(CH3)2 *
也有这样的例子，使用外消旋体反而比 使用活性异构体药效更大，毒副作用更 小等优点。例如isothipendyl 是一种抗 组织胺药。口服试验，外消旋体的药效 是（+）- 异构体的1.4倍，是（-）异构 体的2.5倍。
HOOC CH CH COOH OH OH
2，3，4-三羟基丁酸的Fischer投影式
COOH H H OH OH CH2OH HO HO
COOH H H CH2OH HO H
COOH
COOH OH H H OH HO H CH2OH
CH2OH
2，3-二羟基丁二酸的Fischer投影式
COOH H H OH OH COOH
COOH H C OH H
COOH OH CH2OH
CH2OH
3.3.6 手性碳原子的构型标记法 （1）DL 构型标记法（相对构型标记法）：
以甘油醛的Fischer投影式为标准。羟基在右 边的为（D）型，羟基在左边的为（L）型。
（2）RS 构型标记法（绝对构型标记法）： 将连在手性碳原子上的四个基团按顺序规则排 列。最小的基团放在最远处，三个大的基团由大到 小顺时针排列为R构型，逆时针排列为S构型。
#
O Cl2HCC NH H
CH2OH H OH
NO2
D-(-) 氯霉素
-芳基丙酸
是重要的消炎止痛药，虽然两种对映体 都有药效，但S-异构体的药效比R-异构 体的药效强得多。甚至强几十倍。
CH3 Ar = Ar * COOH O Fenoprofen
OMe Naproxen
iBu Ibuprofen
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O N O * O N O N O OH
O OH
Thalidomide
N-phataloylglutamic acid
O N O OH NH2
N-phtaloylglutamine
苯并吗啡烷的两个对映体都有镇 静作用。但（-）异构体服用后会 成瘾，而（+）异构体则不会成瘾。
N CH3 H HO CH3
对映体在非手征性条件 下化学性质相同。
生理活性性质：
对映异构体生理活性不同。
例如，右旋谷氨酸单钠有鲜味； 右旋葡萄糖在动物的新陈代谢中 起作用。
3.3.12 手性药物举例
药理作用相同，药效差别很大 人们最熟悉的例子是氯霉素，一种广谱抗 生素，只有D- (-)异构体有杀菌作用，而L（+）异构体则完全没有药效。
CH3
a键
e键
3 . 2 顺反异构
cis-trans isomerism
顺反异构出现在含有双键的化合物和环
状化合物中。
分子产生顺反异构的必须条件是： 1、分子中具有限制旋转的刚性结构，例
如双键、脂肪环。 2、刚性结构两端的碳原子上必须各连有 两个不同的基团。
具有顺反异构的烯烃构型标记规定：
第三章
有机化学中的立体异构 stereochemistry


3.1 烷烃的构象(conformation)
3.1.1链状化合物的构象 由于单键可以旋转，单键两端碳原子上所连基 团可以产生无数个不同的相对位置，由此产生 无数个不同的构象。例如：
链状化合物的Newman投影式
乙烷的Newman投影式：