有机化学 第四章对映异构

二、手性分子的判断
判断对映体的方法有三种： （1）建造一个分子和它的镜像的模型，如 果两者不能重合，就存在对映体。
（2）如果分子有对称面或对称中心，那么 它和其镜像就能重合，就不存在对映体。
（3）如果一个分子有一个手性碳原子，它 就具有对映异构现象，有一对对映体。
二、手性分子的判断
结论:
既无对称面，又无对称中心的分子才是手 性分子。 只含一个手性中心的分子一定是手性分子。 手性碳是分子产生对映异构的普遍因素。 分子是否具有手性主要是考察它是否与镜相 重合，即与分子的对称性有关。
• 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、手性分子的判断
手性因素
使分子具有手性的几何因素有：手性中 心、手性面、手性轴。
手性中心 能引起分子具有手性的一个特定原子或 分子骨架的的中心称为手性中心(chiral center)。
二、手性分子的判断
手性碳原子（最常见的手性中心）
凡是连有4个不同原子或基团的碳原子称 为手性碳原子(chiral carbon atom)，或 称手性中心(chiral center)。
对映异构体的R/S、D/L命名法以及基团的次序规则。
碳链异构
构造异构
位置异构 官能团异构
异构现象
互变异构
立体异构
构型异构 构象异构
顺反异构 对映异构
对映异构是立体异构中的一种，由于这种异构 和化合物的旋光性有关，故又称为光学异构或 旋光异构。
• 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。
一、手性和手性分子
例如：乳酸分子
镜子
CO2H
C
HO
H
H3C
CO2H
C
H
OH
CH3
存在实物和镜像关系，又不能重叠的一 对立体异构体，互为对映异构体（简称对映 体enantiomer）。
二、手性分子的判断 1.对称面：能将分子结构剖成互为实物和镜像
关系两半的平面(symmetrical plane, 符号为σ)。
一、手性和手性分子
手性(Chirality)：自然界的基本属性
• 组成生命活动的基本化学物质是手性化合物！ • 手性药物：一把钥匙开一把锁！
1. 氨基酸--蛋白质 2. 糖--多糖 3. 核酸--DNA
2/3以上开发中的药物为手性 市场上40%的手性药物为单一异构体
一、手性与手性分子
互为实物与镜像关系，又不能重叠的分子，称 手性分子（chiral molecule）。
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。
第一节 对映异构体的基本概念
一、手性与手性分子
有一些分子，彼此成实物与镜像的关系，但是 不能重叠，这样产生的异构称为对映异构。
象人的左、右手一样，互为实物与镜象关系， 彼此又不能重合的性质称为手性。
次序规则等。
本章重点：
手性、手性分子、非手性分子、手性碳、对称面、对称中 心的各自含义及相互关系；
对映体、非对映体、外消旋体、内消旋体的定义、判据及 它们之间的关系；
Fischer投影式的书写要点； 对映异构体的R/S、D/L命名法以及基团的次序规则等。
本章难点
对映体、非对映体、外消旋体、内消旋体的定义、判据 及它们之间的关系；
注意：在考察分子的对称因素时，应将原子 或原子团看作球形。
二、手性分子的判断
有对称面的分子与它的镜像能重合，是对称 分子，没有对映异构现象，称为非手性分子 （achiral molecule）。
二、手性分子的判断 问题：下列分子有无对称面？
H H C Cl
Cl
2个对称面
7个对称面
二、手性分子的判断
含有一个手性碳原子的化合物只有一对对 映体。
二、手性分子的判断
例：
CH3CH2C* HCH3
OH
CH3
C H HOC2H5
CH3
C
H5C2
H
OH
对映体
二、手性分子的判断
其它手性中心有N、P和S等多价原子。
如：
CH3
+★
N
C2H5
O
C6H5
C3H7
★
P C6H5
CH3
手性S原子，如：
p. 315
反应停事件
O
H
N
O
NH
O
O
(S)-thalidomide
O H
N
O
NH
O
O
(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。
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。
二、手性分子的判断
问题：下列化合物哪些是手性分子？
CH3CHCO2H NH2
手性分子
CH3
CH3
CC
H
H
2个对称面
CH 3
CH3
C2H5
1个对称面
Enantiomerism
本章主要内容
手性、手性分子、非手性分子、手性碳、 对称面、对称中心的各自含义及相互关系；
对映体、非对映体、外消旋体、内消旋体 的定义、判据及它们之间的关系；
左旋、右旋、比旋光度的概念； Fischer投影式的书写要点； 对映异构体的R/S、D/L命名法以及基团的
2、对称中心（i） 假若分子中有一点，在所有通过
该点的直线上在距该点等距离处，具有相同的原子或
基团，该点就叫分子的对称中心(symmetrical center) 。
Br H H
Hale Waihona Puke Br翻转180° 两者能重叠
F
H. A
H
F
H
Br
F
H
.H A
F
Br
H
结论：含对称中心的分子，与其镜像能够重合， 是对称分子，即非手性分子。