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異構(gòu)體的分類手性和對稱性手性分子的性質(zhì)---光學活性外消旋體的拆分具有一個手性中心的對映異構(gòu)第六章脂環(huán)化合物的立體異構(gòu)不含手性中心化合物的對映異構(gòu)立體化學具有兩個手性中心的對映異構(gòu)
1第六章立體化學一、異構(gòu)體的分類
2TheDisasterofThalidomide----“反應(yīng)?!睘?zāi)難
3沙利度胺(Thalidomide)——又名反應(yīng)停反應(yīng)停是具有手性分子,有兩種對映異構(gòu)體。其中的一種R異構(gòu)體具有中樞鎮(zhèn)靜作用,不引起致畸作用。另一種S異構(gòu)體則會引起致畸作用。
4二、手性和對稱性左手與其鏡像不能完全重合1.手性(Chirality):物體與其鏡像不重合的性質(zhì)。
5法國化學家、細菌學家LouisPasteur(1822~1895)1848年COONaOHHCOONH4HOHCOONaHOHCOONH4OHH二、手性和對稱性2.手性分子和手性碳原子
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82.組成相同;3.對映體之間互為實物和鏡像;4.不重合對映體的特點:二、手性和對稱性對映異構(gòu)體1.凡手性分子都存在對映異構(gòu)體,也稱旋光異構(gòu)體
9二、手性和對稱性3.對稱因素1).對稱面(σ)a.分子中有一平面,它可以把分子分成互為鏡象的兩半。
10二、手性和對稱性b.分子中所有原子共平面
112)對稱中心:設(shè)想分子中有一個點,從分子中任何一個原子出發(fā),向這個點做一直線,再從這個點將直線延長出去,則在與該點前一線段等離處可以遇到一個同樣的原子,這個點就是對稱中心。二、手性和對稱性分子有手性的條件是:分子沒有對稱面,也沒對稱中心
12三、手性分子的性質(zhì)---光學活性1.旋光性旋光性:能旋轉(zhuǎn)偏振光振動方向的性質(zhì)。旋光性物質(zhì)或光活性物質(zhì):具有旋光性的物質(zhì)。右旋物質(zhì)(右旋體):能使偏振光的振動方向向右旋轉(zhuǎn)的物質(zhì),通常“十”表示右旋。左旋物質(zhì)(左旋體):能使偏振光的振動方向向左旋轉(zhuǎn)的物質(zhì),“-”表示左旋。
132.旋光儀和比旋光度三、手性分子的性質(zhì)---光學活性由旋光儀測定的旋光度(α),不僅取決于物質(zhì)結(jié)構(gòu),而且與測定條件有關(guān)。如偏振光的波長、被測定液的濃度、溫度等。(比旋光度)λ:wavelength(D,589nm)Na
14四、具有一個手性中心的對映異構(gòu)1.對映體和外消旋體外消旋體(Racemate):是等量右旋體和左旋體混合而成,外消旋體與右旋體或左旋體的旋光性不同的,外消旋體無旋光性。另外,它們的物理性質(zhì)也不一樣。m.p.=18℃
152.構(gòu)型的表示四、具有一個手性中心的對映異構(gòu)(1).楔形式(wedgedrawing):(2).※Fischer投影式(Fischerprojections)
16a.垂直的和水平的線的交點代表一個手性炭C*;b.主碳鏈在豎直方向;四、具有一個手性中心的對映異構(gòu)c.編號最小的碳原子放在上端。d.豎立的鍵代表模型中向紙面背后伸過去的鍵;橫在兩邊的鍵則表示模型中向紙的前方伸出的鍵)。
17Fischer投影式的特點:四、具有一個手性中心的對映異構(gòu)固定一個基團,依次輪轉(zhuǎn)其它三個基團,構(gòu)型不變;紙面上旋轉(zhuǎn)180°,構(gòu)型不變;
18紙面上旋轉(zhuǎn)90或270°構(gòu)型變,得其對映體;Turn90°四、具有一個手性中心的對映異構(gòu)
19任意兩個基團互換,構(gòu)型變化,得其對映體。四、具有一個手性中心的對映異構(gòu)
203.構(gòu)型的標記法四、具有一個手性中心的對映異構(gòu)(1)D—L命名法表示相對構(gòu)型不表示旋光方向
21四、具有一個手性中心的對映異構(gòu)(2)R—S標記法※a.次序規(guī)則將四個基團排序;OH>COOH>CH3>Hb.次序最小的基團放在觀察者的遠方,其余的三個放在離觀察者較近的平面上;
22c.“最優(yōu)先—第二優(yōu)先—次后”對基團排序,順時針為R型;逆時針則為S構(gòu)型。RSR四、具有一個手性中心的對映異構(gòu)
232134**1234沙利度胺(Thalidomide)——又名反應(yīng)停反應(yīng)停是具有手性分子,有兩種對映異構(gòu)體。其中的一種R異構(gòu)體具有中樞鎮(zhèn)靜作用,不引起致畸作用。另一種S異構(gòu)體則會引起致畸作用。RS四、具有一個手性中心的對映異構(gòu)
24甲基與氫互換S構(gòu)型互換RRS四、具有一個手性中心的對映異構(gòu)
25比較:(A)與(B),(C),(D)之間的關(guān)系對映體或同一化合物四、具有一個手性中心的對映異構(gòu)SRSR對映體對映體同一化合物
26R—S標記法可直接用于Fischer投影式若最小基團在橫鍵上,則逆時針為R型,順時針為S型;若最小基團在豎鍵上,則順時針為R型,逆時針為S型。四、具有一個手性中心的對映異構(gòu)RS
27含有n個手性碳原子的化合物,最多可以有2n立體異構(gòu)體五、具有兩個手性中心的對映異構(gòu)1.具有兩個不同手性碳原子的對映異構(gòu)
28五、具有兩個手性中心的對映異構(gòu)異構(gòu)體的關(guān)系:(1)(2)(3)(4)對映體:非對映異構(gòu)體:(1)(3)(4)(2)(1)(2)(3)(4)、
29對映體除旋光方向相反外,其它物理性質(zhì)都相同。非對映體旋光度不相同,而旋光方向則可能相同,也可能不同,其它物理性質(zhì)都不相同。因此非對映體混合在一起,可以用一般的物理方法將它們分離開來。五、具有兩個手性中心的對映異構(gòu)
302.具有兩個相同手性碳原子的對映異構(gòu)五、具有兩個手性中心的對映異構(gòu)內(nèi)消旋體:雖然含有手性碳原子,但卻不是手性分子,因而沒有旋光性的化合物,用“meso”或“m”表示.
31mp[?]D(水)溶解度(g/100ml)pKa1pKa(+)-酒石酸170oc+12.01392.984.23(-)-酒石酸170oc-12.01392.984.23(?)-酒石酸206oc020.62.964.24meso-酒石酸140oc01253.114.80五、具有兩個手性中心的對映異構(gòu)
32內(nèi)消旋體和外消旋體都沒有旋光性,但本質(zhì)不同:(1)內(nèi)消旋體是一個非手性分子,是一種分子。而外消旋體是兩種互為對映體的手性分子的等量混合物。(2)外消旋體可以通過一定的方法分離,得到兩種化合物。五、具有兩個手性中心的對映異構(gòu)
33六、外消旋體的拆分1.化學方法
342.接種晶種拆解法;3.微生物或酶作用下的析解;4.色譜分離法----選擇光活性物質(zhì)作柱色譜的吸附劑;5.機械分離法六、外消旋體的拆分
35七、脂環(huán)化合物的立體異構(gòu)(1)順反異構(gòu)(2)對映異構(gòu)最穩(wěn)定
36七、脂環(huán)化合物的立體異構(gòu)單環(huán)化合物有否旋光性可以通過其平面式的對稱性來判別,凡是有對稱中心和對稱平面的單環(huán)化合物無旋光性,反之則有旋光性。無旋光有旋光無旋光有旋光無旋光有旋光無旋光無旋光無旋光有旋光
37順式和反式之間是非對映體七、脂環(huán)化合物的立體異構(gòu)
38七、脂環(huán)化合物的立體異構(gòu)
39八、不含手性中心化合物的對映異構(gòu)(1)丙二烯型化合物兩端碳原子連有不同的原子或基團------手性
40(2)聯(lián)苯型化合物Atropisomers位阻異構(gòu)體連有兩個不同的且足夠大的原子或基團------手性八、不含手性中心化合物的對映異構(gòu)
41九、立體化學與手性合成
42所謂“不對稱合成”就是要想辦法利用合成的方法,使得制造出一對鏡像異構(gòu)物時,其中的某一個較多。立體化學與手性合成巴金森氏癥第一個催化性的不對稱合成工作
43十、旋光異構(gòu)在研究反應(yīng)歷程中的應(yīng)用舉例a.自由基取代
44b.鹵素對烯烴的加成旋光異構(gòu)在研究反應(yīng)歷程中的應(yīng)用舉例順式烯烴和鹵素反應(yīng)生成外消旋體反式烯烴和鹵素反應(yīng)生成內(nèi)消旋體
45旋光異構(gòu)在研究反應(yīng)歷程中的應(yīng)用舉例蘇型
46旋光異構(gòu)在研究反應(yīng)歷程中的應(yīng)用舉例赤型
472、下列各組化合物中屬同一化合物的是(R)-2-溴丁烷1、命名下列化合物(A)(B)(B)
48(1)(B)和(C)是否對映體?(2)(A)和(C)是否沸點相同?(3)把這四種立體異構(gòu)體等量混合,混合物有無旋光性?(1)(B)和(C)不是對映體。(2)(A)和(C)沸點不同。(3)混合物無旋光性
49手性分子和非手性分子小結(jié)
502、平面偏振光、旋光活性物質(zhì)的概念3、構(gòu)型的表示方法(Fischer投影式)構(gòu)型的標記(R,S標記法)4、對映體和非對映體,內(nèi)消旋體和外消旋體