1、第2章 立体化学原理,宇宙是非对称的。生命是由非对称作用所主宰。我能预见，所有生物物种 在其结构及外部形态上，其本源都是宇宙非对称性的产物。Louis Pasteur,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。 蛋白质和DNA是右旋的，海螺的螺纹和缠绕植物都是右旋的。,2,（S)-天冬氨酸，苦味,（R)-天冬氨酸，甜味,(-)-benzopyryldiol，强致癌性,(+)-benzopyryldiol，无致癌性,沙利度胺（反应停）,3,2.1 一些基本概念,2.1.1 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
2、中质量高的顺序大。 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。,4,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。,2.1.2 构造、构型与构象,5,2.1.3 构型表示法,1、楔形式,2、锯架式,6,4、Fischer投影式,3、纽曼(Newman)式,7,2.2 对称性与分子结构,对称轴(Cn
3、)：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。,对称面()：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。,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。,8,2.3 旋光化合物的分类,(1) 有手性碳原子的化合物,(2) 含有其它手性原子的化合物,9,(3) 含有三价的手性原子的化合物,(4) 含手性轴的化合物,(5) 其它类型,10,2.4 含两个及多个手性碳原子的化合物,D-(-)-赤藓糖(2R, 3R),L-(+)-赤藓糖(2S, 3S),L-(+
4、)-苏阿糖(2R, 3S),D-(-)-苏阿糖(2S, 3R),内消旋,11,2.5 构型保持与构型反转,一个分子转变为另一个具有相同构型的分子， 称为构型保持(retention of configuration)。,一个分子的构型转变成另一个具有相反构型的分子， 称为构型反转(invension of configuration)。,12,2.6 外消旋化,旋光物质转变为无旋光性的物质的过程，称为外消旋化(racemization)。 外消旋化原因：(1)长期放置；(2)物理或化学因素,1、反应过程中发生烯醇化,2、反应过程中产生碳正离子,3、反应过程中产生自由基,13,2.7 外消旋体的
5、拆分,将不旋光的外消旋体的两个对映体分离成左旋体和右旋体两个组分， 称为外消旋体的拆分(resolution)。,1、接种结晶法,2、生物化学法,3、手性色谱拆分法,脂酶,14,4、化学法,15,16,2.8 立体专一反应和立体选择反应,2.8.1 立体专一反应,立体专一反应(Stereospecific Reaction)是指在相同的反应条件下， 由立体异构的起始物得出立体异构的不同产物。,17,2.8.2 立体选择反应,立体选择反应(Stereoselective Reaction)是指在特定反应中，单一一种反应物能够生成 两种或更多种立体异构产物，但观察到的是其中一种异构体的形成占优势。
6、,18,2.9 潜手性分子,一个对称的非手性分子，经过一个基团被取代失去其对称性而成为一个 非对称性的手性分子，这个分子即称为“潜手性分子”。 发生反应的对称碳原子，则是“潜手性碳原子”。,19,2.10 不对称合成,2.10.1 手性化合物组成的表示方法,1、对映体超量(ee)及非对映体超量(de),对映体超量(ee)表示一个对映体对另一个对映体的过量值，通常用百分数表示。 非对映体超量(de)表示一个非对映体对另一个非对映体的过量值。,光学纯度(%) = 观察值/最大值 100%,20,2、比旋光的测量, 测定的旋光，(o)； L 样品池光路长度，dm； c 浓度，g/100mL； D 用
7、于测定的光波长，nm； 20 测量温度， oC。,光学纯度指的是样品所测定的比旋光与最大(或绝对)比旋光之比。,21,测定光学纯度,旋光光度法、手性气相和液相色谱法、NMR法。,旋光光度法缺点： 1、旋光度与对映体的组成有时不成线性关系； 2、由于旋光性杂质等影响，比旋光度不易测准； 3、必须知道在实验条件下的纯对映体的比旋光度； 4、需要相对多量的样品。,NMR法两种途径： 1、用光学纯试剂将对映体转变成非对映异构体； 2、在测定样品中加入手性位移试剂。,22,测定绝对构型,X射线衍射技术、化学相关法、旋光谱和圆二色谱、 NMR法,普通的X射线衍射技术不能区分对映体。对于含有重原子的分子，
8、才可以通过这种方法测定其绝对构型。,化学相关法：通常通过化学反应将待测样品转化为一个构型已知的 目标产物，使两个化合物的绝对构型相关联。,23,2.10.2 不对称合成,一个反应，其中底物分子整体中的非手性单元由反应试剂以不等量地生成 立体异构产物的途径转化为手性单元。也就是说，不对称合成是这样一个 过程，它将潜手性单元转化为手性单元，使得产生不等量的立体异构产物。,第一代，底物控制法； 第二代，辅基控制法； 第三代，试剂控制法； 第四代，催化剂控制法,24,2.11 构象分析,研究分子中优势构象的存在以及构象对分子的物理性质和化学性质 的影响，称为构象分析(conformational analysis)。,25,26,27,构象效应,由于构象不同而对分子的化学性质所产生的不同影响统称构象效应。,用R或S标定每个手性碳原子的构型,下列哪组化合物是对映体、非对映体、相同化合物？,(d),(e),31,
