1、立體化學(xué)基礎(chǔ)藥學(xué)構(gòu)造異構(gòu)：分子組成相同而原子（團）相互連接方式和順序不同立體異構(gòu)：分子中原子（團）在空間排列方式不同3、不對稱合成(手性催化合成藥物)，2001年諾貝爾化學(xué)獎（美）諾爾斯、（日）野依良治。學(xué)習(xí)立體化學(xué)的意義1、生命物質(zhì)多具有立體結(jié)構(gòu)上的專一性；2、藥物的構(gòu)效關(guān)系十分重要，如（+）-葡萄糖具有營養(yǎng)價值，而（-）-葡萄糖無營養(yǎng)； 左旋氯霉素有抗菌作用，而右旋體幾乎無效。第一節(jié) 平面偏振光及旋光性光是一種電磁波，光波的振動方向與光的前進方向垂直。如果讓光通過一個象柵欄一樣的 Nicol 棱鏡 (起偏鏡)就不是所有方向的光都能通過，而只有與棱鏡晶軸方向平行的光才能通過。透過棱晶的光就只

2、能在一個方向上振動，只在一個平面振動的光，稱為平面偏振光，簡稱偏振光或偏光。Nicol棱鏡(偏振片)偏振光與棱鏡晶軸平行的振動平面晶軸abcd只有一個振動平面的光旋光度無旋光物質(zhì)旋光性物質(zhì)光活性物質(zhì)乳酸、葡萄糖、果糖、蛋白質(zhì)等結(jié)論： 物質(zhì)有兩類：（1）旋光性物質(zhì)能使偏振光振動面旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)，叫做旋光性物質(zhì)。乳酸、葡萄糖等（2）非旋光性物質(zhì)不具有旋光性的物質(zhì)，叫做非旋光性物質(zhì)。水、乙醇、乙酸等旋光性物質(zhì)使偏振光旋轉(zhuǎn)的角度，稱為旋光度，以“”表示。注意： 旋光度“” 受溫度、光源、濃度、管長等許多因素的影響，為了便于比較，就要使其成為一個常量，故用比旋光度來表示：問題？為什么物質(zhì)有旋光性？什么樣的物

3、質(zhì)有旋光性？旋光性與那分子結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系嗎？蘭色為COOH紅色為OH粉紅為CH3淺綠為H（-）左旋乳酸（+）右旋乳酸2-羥基-丙酸(乳酸)分子鏡像2-羥基-丙酸(乳酸)分子鏡像第二節(jié) 對映異構(gòu)和手性 *19世紀(jì)發(fā)現(xiàn)了許多天然有機化合物具有旋光性， *Pasteur 1848年研究酒石酸鈉銨的不對稱性，進而提出了分子結(jié)構(gòu)的不對稱性。*1874年范特霍夫和勒貝爾分別提出了碳的四面體學(xué)說，指出當(dāng)有機化合物具有有C*結(jié)構(gòu)時，具有對映異構(gòu)體，即物質(zhì)具有旋光性 對映異構(gòu)現(xiàn)象（旋光異構(gòu)現(xiàn)象）手性（chirality ） ：實物與鏡像不重合，像左右手，稱為手性分子，具有手性。手性分子：分子有對映異構(gòu)現(xiàn)象。對映

4、體分子具有相同的構(gòu)造，即他們在原子或基團連接方式上完全相同，只是原子或 基團在空間的排列方式不同。異構(gòu)體之間互變，必須斷裂分子中的兩個鍵。對映異構(gòu)體（enantiomers）：一個化合物的分子與其鏡像不能相互重合，稱這兩個分子為對映異構(gòu)體(對映體)。對映異構(gòu)體的旋光性不同，也稱旋光異構(gòu)體。什么樣的分子有手性呢？一、對稱因素1、對稱面(symmetry plane,)： 假如有一個平面可以把分子分割成兩部分，而一部分正好是另一部分的鏡像，這個平面就是分子的對稱面。第三節(jié) 分子的對稱性和手性凡具有對稱面的分子，實物和鏡象可重疊，因此，該分子無手性，無旋光性，無對映異構(gòu)現(xiàn)象。(2). 對稱中心(sy

5、mmetric center, i ) 若分子中有一點，通過該點畫任何直線，如果在離此點等距離的兩端有相同的原子，則該點稱為分子的對稱中心。i具有對稱中心的分子和它的鏡像能重合，因此它不具有手性，不具有旋光性(3). 對稱軸(symmetry axis ,C )：以設(shè)想直線為軸旋轉(zhuǎn)360。/ n，得到與原分子相同的分子，該直線稱為n重對稱軸(又稱n階對稱軸)。具有二重對稱軸，有對稱面，沒有旋光性結(jié)論： n階對稱軸有無不能決定分子有無旋光性具有二重對稱軸，有旋光性對稱軸與分子旋光性判定分子的對稱性和手性小結(jié)具有對稱面的分子，實物和鏡象可重疊，因此，該分子無手性，無旋光性，無對映異構(gòu)現(xiàn)象。具有對稱

6、中心的分子和它的鏡像能重合，因此它不具有手性，不具有旋光性N 階對稱軸有無不能決定分子有無旋光性既沒有對稱面，也沒有對稱中心的分子具有手性練習(xí)：下列化合物有無手性？有對稱中心有對稱中心、有對稱平面兩者都有對稱平面、中心有手性有對稱平面二、手性因素 分子的手性常與處于手性部分的一個或以上特定因素有關(guān)。使分子具有手性的幾何因素稱為手性因素。手性中心特點：手性原子各連有不同的原子或基團。（1）手性中心（chiral center）：能引起分子具有手性的一個特定原子或分子骨架。常見的手性中心有C*，P*， N*等。（手性原子。一般是碳原子）孤對電子也可看成一個原子或基團（2）手性面（chiral pl

7、ane）： 分子的手性由于某些基團對分子中某一平面的不同分布而引起，此平面稱為手性面。具有鏡像與實物關(guān)系的一對旋光異構(gòu)體。 (S)-(+)-乳酸 (R)-(-)-乳酸 ()-乳酸 mp 53oC mp 53oC mp 18oC D=+3.82 D=-3.82 D=0 pKa=3.79(25oC) pKa=3.83(25oC) pKa=3.86(25oC)外消旋乳酸第四節(jié) 含一個手性碳的化合物的旋光異構(gòu)（一）對映異構(gòu)體的性質(zhì) 結(jié)構(gòu)：鏡影與實物關(guān)系。物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)在非手性環(huán)境中相同，在手性環(huán)境中有區(qū)別。旋光能力相同，旋光方向相反。（二）外消旋體( dl, )一對對映體等量混合，得到外消旋體。外

8、消旋體與純對映體的物理性質(zhì)不同，旋光為零。立體結(jié)構(gòu)鍥形式投影式Fischer投影式（三）對映異構(gòu)體的表示方法費歇爾（Fischer)投影式的投影規(guī)則如下：（1）將碳鏈豎起來，把氧化態(tài)較高的碳原子或命名時編號最小的碳原子放在最上端。（2）與手性碳原子相連的兩個橫鍵伸向前方，兩個豎鍵伸向后方。（橫前豎后）（3）橫線與豎線的交點代表手性碳原子。使用Fischer 投影式的注意事項： （1）可以沿紙面旋轉(zhuǎn)，但不能離開紙面翻轉(zhuǎn)。 (2).基團互換偶數(shù)次構(gòu)型保持,互換奇數(shù)次構(gòu)型改變.（3）可以旋轉(zhuǎn)180。，但不能旋轉(zhuǎn)90。或270。練習(xí)3-2：將 2-丁醇轉(zhuǎn)換成Fischer投影式答案：(1)3個；(2)

9、3個；(3)1個。練習(xí)3-1：下列化合物，各有幾個手性碳原子？ 練習(xí)3-3 寫出下列3個透視式的Fischer投影式（四）對映異構(gòu)體構(gòu)型的標(biāo)示D/L 標(biāo)示法 和 R/S 標(biāo)示法D-(+)-甘油醛 L-(-)-甘油醛相對構(gòu)型標(biāo)示法（D / L標(biāo)示法）主鏈豎向排列，高氧化態(tài)碳在上方，得甘油醛Fisher投影式，人為規(guī)定OH在右為右旋,記為型； OH在左為左旋，記為型D、L與 “+、-” 沒有必然的聯(lián)系1906年，提議:其它的化合物與甘油醛相聯(lián)系或相比較來確定2、絕對構(gòu)型標(biāo)示法（R/S標(biāo)示法）當(dāng)利用Cahn-Ingold-Prelog提出的次序規(guī)則(1956年提出，1970年IUPAC接受),給C*

10、標(biāo)定構(gòu)型,因為它反應(yīng)的是分子中的原子或基團在空間的真實排列狀況,所以叫絕對構(gòu)型. 按照次序規(guī)則，將手性碳原子上的四個原子或基團按先后次序排列，較優(yōu)的原子或基團排在前面。將排在最后的原子或基團放在離眼睛最遠的位置，其余三個原子或基團放在離眼睛最近的平面上。按先后次序觀察其余三個原子或基團的排列走向，若為順時針排列，叫做R-構(gòu)型，若為逆時針排列，叫做S-構(gòu)型C* a , b , c , d . 如優(yōu)先次序為abcd排在最后的原子或基團放在離眼睛最遠的位置（1）將與手性碳原子直接相連的原子按原子序數(shù)大小排列，原子序數(shù)大者為“較優(yōu)”基團；若為同位素，則質(zhì)量高者為“較優(yōu)”基團。例如：I Br Cl S

11、P F O N C D H（2）與手性碳原子直接相連的原子的原子序數(shù)相同，則用外推法看與該原子相連的其它原子的原子序數(shù)，比較時，按原子序數(shù)由大到小排列，先比較最大的，如相同，再順序比較居中的、最小的。如仍相同，再依次外推，直至比較出較優(yōu)基團為止。“次序規(guī)則”常見烷基次序：（3）當(dāng)基團含有重鍵時，可以把與雙鍵或叁鍵相連的原子看作是以單鍵與兩個或三個原子相連（）取代基互為對映體時，型優(yōu)先型，取代基互為幾何異構(gòu)體時，型段于型最小基在豎鍵上時: 大中小 順時針排列為R構(gòu)型對Fischer投影式的觀察：最小基在橫鍵上時 大中小 順時針排列為 S 構(gòu)型 逆時針排列為 R 構(gòu)型1、 如果固定某一個基團，而依

12、次改變另三個基團的位置，則分子 構(gòu)型不變。SSSSFischer投影式具有下列幾個性質(zhì)：2、 將投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)90o,則成它的對映體。RS3、將投影式中與手性碳相連的任意兩個基團對調(diào),對調(diào)一（或奇數(shù)次）則轉(zhuǎn)變成它的對映體；對調(diào)二次則為原化合物。 答案： (1)與(2)、(3)與(4)互為相同構(gòu)型。 答案：(1)S；(2)S；(3)R。練習(xí)3-4 下面是乳酸的4個Fischer投影式，指出互為相同的構(gòu)型。練習(xí)3-4 用R/S構(gòu)型命名法標(biāo)記下列分子構(gòu)型第五節(jié) 含兩個手性碳原子的化合物（1）旋光異構(gòu)體的數(shù)目 （2）非對映體 （3）赤式和蘇式 （4）差向異構(gòu)體1、含兩個不同手性碳原子的化合物指兩

13、個手性碳上所連接的基團不具有一一對應(yīng)的關(guān)系對映體對映體對映關(guān)系： 與； 與非對映關(guān)系： 與、與、與、與 .1-.1非對映體：不呈鏡影關(guān)系的旋光異構(gòu)體為非對映體。非對映體具有不同的旋光能力，不同的物理性質(zhì)和不同的化學(xué)性質(zhì)。旋光異構(gòu)體的數(shù)目 2n差向異構(gòu)體：兩個含多個不對稱碳原子的異構(gòu)體，如果，只有一個不對稱碳原子的構(gòu)型不同，則這兩個旋光異構(gòu)體稱為差向異構(gòu)體。如果構(gòu)型不同的不對稱碳原子在鏈端，稱為端基差向異構(gòu)體。其它情況，分別根據(jù)C原子的位置編號稱為Cn差向異構(gòu)體。赤式和蘇式：(i)與(ii)對映體 (iii)與 (iv)對映體。2、含兩個相同手性碳原子的化合物（1）內(nèi)消旋體（2）假手性碳原子相同

14、是指兩個手性碳原子上所連接的基團具有一一對應(yīng)的關(guān)系內(nèi)消旋體(meso)：分子內(nèi)部形成對映兩半的化合物。(有平面 對稱因素)。 純凈物；比旋光度為零。 灑石酸 mp D(水) 溶解度 (g/100ml) pKa1 pKa2(+)-酒石酸 170o(-)-酒石酸 170o()-酒石酸 (dl) 206omeso-酒石酸 140o內(nèi)消旋體和外消旋體的差別旋轉(zhuǎn)180oC3右旋60oC2左旋60o交叉式(I)有對稱中心交叉式(II)交叉式(III)內(nèi)消旋灑石酸構(gòu)象分析交叉式(II)與(III)是一對對映體，其內(nèi)能相等，在構(gòu)象平衡中所占的百分含量相等含n個手性中心的分子最多可能有2n個立體異構(gòu)體假手性碳原

15、子：一個碳原子（A）若和兩個相同取代的手性碳原子相連而且當(dāng)這兩個取代基構(gòu)型相同時。該碳原子為對稱碳原子(非手性碳);而若這兩個取代基構(gòu)型不同時，則該碳原子為手性碳原子(假手性碳原子)。假不對稱碳原子的構(gòu)型用小r, 小s表示。在順序規(guī)則中，R 優(yōu)先于S，順優(yōu)先于反。含多個手性碳的分子3-C 非手性碳 3-C 假手性碳三羥基戊二酸 1848年 Pasteur（巴斯德 ,法國化學(xué)家）在顯微鏡下用鑷子將外消旋酒石酸拆分成右旋和左旋酒石酸。 1、手工法 2、化學(xué)法:第六節(jié) 外消旋體的拆分（簡介）（1）拆分劑與外消旋體之間易反應(yīng)合成, 又易被分解。（2）兩個非對映立體異構(gòu)體在溶解度上有可觀的差別。（3）拆

16、分劑 應(yīng)當(dāng)盡可能地達到旋光純度。（4）拆分劑必須是廉價的，易制備的，或易定量回收的。拆分試劑的條件3、生物法: 在酶的作用下進行的拆分 4.色譜法: 手性的固定相或手性流動相含手性碳原子的單環(huán)化合物 判別單環(huán)化合物旋光性的方法實驗證明：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（對稱面）有旋光第七節(jié) 取代環(huán)烷烴的立體異構(gòu)一、順反異構(gòu)和對映異構(gòu)無旋光（對稱中心）有旋光無旋光(對稱面)無旋光（對稱面）無旋光（對稱面）有旋光無旋光（對稱面）有旋光二、 取代環(huán)己烷的穩(wěn)定構(gòu)象5%95%大基團在a鍵上不穩(wěn)定100%14.56 k

17、J/molcis-1,4-Dimethylcyclohexanetrans-1,4-Dimethylcyclohexane二取代環(huán)已烷的構(gòu)象順-1-甲基-4-叔丁基環(huán)已烷反-1-甲基-4-叔丁基環(huán)已烷優(yōu)勢構(gòu)象反式順式例1：順-1,2-二甲基環(huán)己烷旋轉(zhuǎn)120o(1)(2)(1)的構(gòu)象轉(zhuǎn)換體(1)和(2)既是構(gòu)象轉(zhuǎn)換體，又是對映體。能量相等，所以構(gòu)象分布為(1):(2)=1:1。結(jié)論：用平面式分析，化合物是內(nèi)消旋體。 用構(gòu)象式分析，化合物是外消旋體。三、取代環(huán)己烷旋光性的情況分析SS結(jié)論：用平面式分析，(1R,2R)-1,2-二甲基環(huán)己烷或(1S,2S)-1,2-二甲基 環(huán)己烷是一種有旋光的化合物。 用構(gòu)象式分析， (1R,2R)-1,2-二甲基環(huán)己烷或(1S,2S)-1,2-二甲基 環(huán)己烷是無數(shù)種有旋光的構(gòu)象式 組合而成的混 合物。例3: （1S，2S）-1,2-二甲基環(huán)己烷例2：（1R，2R）-1,2-二甲基環(huán)己烷RR反-1,2-二甲基環(huán)己烷例4: 順-1,3-二甲基環(huán)己烷分子中有一對稱面,因此沒有手性。其椅式構(gòu)象有兩種情況a，ae，e在兩種構(gòu)象中，兩取代基都取平伏鍵的e，e構(gòu)象為優(yōu)勢構(gòu)象。例5：反-1,3-二甲基環(huán)己烷分子中沒有對稱面或?qū)ΨQ中心,因此具有手性。1R,3R1S,3S一對對映體中,兩個手性碳的構(gòu)型分