第2章立体化学原理

R2 R4
OsO4 (catalytic) organic solvent/water
(AD-mix α or AD-mix β)
R2R1
R3 R4
HO OH
HO OH
or
R1 R2
R4R3
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2.2 一些基本概念
2.2.1 顺序规则
1、将单原子取代基按原子序数大小排列，原子序数大的顺序大， 原子序数小的顺序小。在同位素中质量高的顺序大。
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The Nobel Prize in Chemistry 2001
for their work on chirally catalysed hydrogenation reactions
for his work on chirally catalysed oxidation reactions
S 致畸
R 止吐
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近年来,世界手性药物的销售总额在不断增加，据资料统计, 1995年为425亿美元，1997年为 900亿美元，2000年已超 过 1200亿美元，2010年可望超过2500亿美元。 美国食品与药品管理局（FDA）规定，制药业在将一个外消 旋 的新药推向市场之前，必须它的两个对映异构体的活性和毒 性都分别经过测试。
2、如果两个多原子基团的第一个原子相同，则比较与它相连的其 它原子，比较时，按原子序数排列，先比较最大的，再顺序比 较居中的、最小的。
3、含有双键或三键的基团，可认为连有两个或三个相同的原子。
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2.2.2 构造、构型与构象
构造是指某个分子式中键的特定结合方式和原子的顺序。 构型是指分子内原子与原子团在空间“固定”的排列关系。 构象是指具有一定构型的分子由于单键的旋转或扭曲使分子 内原子或原子团在空间产生不同的排列现象。
ห้องสมุดไป่ตู้
W. S. Knowles
R. Noyori
K. B. Sharpless
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Synthesis of L-DOPA:
MeO MeO MeO MeO
COOH NHCOCH3
+ H2
[Rh(R,R)-DIPAMP, COD]BF4
COOH H3O HO
NHCOCH3
HO
COOH
NH2 L-DOPA
PP
OMe MeO (R,R)-DIPAMP
PPh2 PPh2
(R)-BINAP
(S)-BINAP
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(R)-BINAP
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Sharpless Asymmetric Epoxidation:
D-(-)-diethyl tartrate O
R1
R3
R2
OH
O OH
(> 1 equivalent) Ti(i-OPr)4 (5-10 mol%)
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(3) 含有三价的手性原子的化合物
H3CH2CH2C P CPHh3
(4) 含手性轴的化合物
O S PChH2Ph
(5) 其它类型
(CH2)8 H
O
O
COOH
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2.5 含两个及多个手性碳原子的化合物
CHO H OH H OH
CH2OH
D-(-)-赤藓糖 (2R, 3R)
CHO HO H HO H
CH3 H HH
H Cl Cl H
对称面(σ)：如果一个分子相对于某平面左右对称，该平面就是分子的对称面。
H Cl CCl l
MeH MeH
HH
H
H
对称中心(i)：若分子中有一点“i”,分子中任何一个原子或基团向i连线，在其
延长线的等距离处都能与相同原子或基团相遇，则i点是该分子的对称中心。
H
H
H
H Cl
第2章 立体化学原理
第2章立体化学原理
主要内容：
2.1 手性的意义
2.2 一些基本概念 2.3 对称性与分子结构 2.4 旋光化合物的分类 2.5 含两个及多个手性碳原子的化合物 2.6 构型保持与构型反转 2.7 外消旋化 2.8 外消旋体的拆分 2.9 立体专一反应和立体选择反应 2.10 潜手性分子 2.11 不对称合成 2.12 构象分析
H Me BrH
H
H
Cl H
HH
Br
Me
H
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2.4 旋光化合物的分类
(1) 有手性碳原子的化合物
CH3
HOOC H
OH
(2) 含有其它手性原子的化合物
16O
PhH2C S Ph 18O
Me Et N Ph I
CH2CH=CH2
Me Et P Ph I
CH2CH=CH2
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activated MS CH2Cl2, low temperature
O L-(+)-diethyl tartrate
Sharpless Asymmetric Dihydroxylation:
R1 R2
O
R3
OH
R1 R2
O
R3
OH
R1 R3
Chiral ligand (catalytic) oxidant (stoichiometric)
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2.1 手性的意义
1874年，J. H. van’t Hoff和J. A. Le Bel提出原子的
三维取向问题，标志着立体化学的诞生。
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蛋白质的组成部分氨基酸都是L-型的，构成纤维素/淀粉 的糖都是D-型的。海螺的螺纹和缠绕植物几乎都是右旋的。
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H2N O
O
OH H NH2
（S)-天冬氨酸，苦味
O
HO H2N H
NH2 O
（R)-天冬氨酸，甜味
O
O
HO OH
(-)-benzopyryldiol，强致癌性
OH OH
(+)-benzopyryldiol，无致癌性
O
N* OO
O NH
thalidomide
沙利度胺（反应停）
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两种异构体 A 和 B
A 和 B 分子中的原子具有相同的连接顺序吗？
否 构造异构体
是 立体异构体
A 和 B 具有互为不能重合的实物和镜像的关系吗？
否 非对映异构体
是 对映异构体
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2.2.3 构型表示法
1、楔形式 2、锯架式
CH3 HO HCOOH
CH3
HOOC H
OH
COOH HO H
COOH HO H
HO COOH H COOH HO H
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3、纽曼(Newman)式
COOH HO COOH
HO H H
COOH HOOC
H
HO HO
H
4、Fischer投影式
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2.3 对称性与分子结构
对称轴(Cn)：绕该轴旋转360o/n ，重复出现原化合物，则相应的称之为n重对称轴。