立體化學(xué)4xueshi

1、第八章 立體化學(xué)學(xué)習(xí)要求： 1掌握偏振光、旋光性、比旋光度。2掌握手性、對(duì)映性、非對(duì)映性，內(nèi)消旋體、外消旋體和不對(duì)稱性等概念。3掌握fischer投影的規(guī)則，和使用該投影式的規(guī)定，以及fischer投影式和Newman式，楔形式的轉(zhuǎn)換。4掌握含有一個(gè)和二個(gè)手性碳原子的手性分子的R/S標(biāo)定法。5理解對(duì)稱元素和對(duì)稱操作，識(shí)別指定結(jié)構(gòu)的對(duì)稱元素。6理解對(duì)映異構(gòu)體理化性質(zhì)差異及外消旋體的化學(xué)拆分原理。7了解構(gòu)型的D、L標(biāo)記法及手性在自然界的意義。8了解手性合成、環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)。9能運(yùn)用立體化學(xué)知識(shí)解釋烯烴親電加成反應(yīng)歷程。計(jì)劃課時(shí)數(shù) 4課時(shí)重點(diǎn)：手性、對(duì)映性、非對(duì)映性，內(nèi)消旋體、外消旋體和不對(duì)稱

2、性等概念, fischer投影的規(guī)則，含有一個(gè)和二個(gè)手性碳原子的手性分子的R/S標(biāo)定法,難點(diǎn)：fischer投影式和Newman式，楔形式的轉(zhuǎn)換。教學(xué)方法 采用多媒體課件、模型和板書相結(jié)合的課堂講授方法。引言對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)    早在十九世紀(jì)就發(fā)現(xiàn)許多天然的有機(jī)化合物如樟腦、酒石酸等晶體有旋光性，而且即使溶解成溶液仍具有旋光性，這說明它們的旋光性不僅與晶體有關(guān)，而且與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。    1848年巴斯德L.Pasteur (1822-1895)在研究酒石酸鈉銨的晶體時(shí)，發(fā)現(xiàn)無旋光性的酒石酸鈉銨是兩種互為鏡象不同的晶體的混合物。他

3、用一只放大鏡和一把鑷子，細(xì)心地、辛苦地、把混合物分成兩小堆：一小堆是右旋的晶體，另一小堆是左旋的晶體，很象是在柜臺(tái)上分開亂堆在一起的右手套和左手套一樣。雖然原先的混合物是沒有旋光性的，現(xiàn)在各堆晶體溶于水以后都是有旋光性的！還有，兩個(gè)溶液的比旋光度完全相等，但旋光方向相反。就是說，一個(gè)溶液使平面偏振光向右旋轉(zhuǎn)，而另一個(gè)溶液以相同的度數(shù)使平面偏振光向左旋轉(zhuǎn)。這兩個(gè)物質(zhì)的其他性質(zhì)都是相同的。    由于旋光度的差異是在溶液中觀察到的，Pasteur推斷這不是晶體的特性而是分子的特性。（他提出，構(gòu)成晶體的分子是互為鏡象的，正像這兩種晶體本身一樣。他提議，存在著這樣的異構(gòu)體

4、，即其結(jié)構(gòu)的不同僅僅是在于互為鏡象，性質(zhì)的不同也僅僅是在于旋轉(zhuǎn)偏振光的方向不同）。指出，對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象是由于分子中的原子在空間的不同排列所引起的。Pasteur的這些觀點(diǎn)，為對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象的研究奠定了理論基礎(chǔ)。    1874年隨著碳原子四面體學(xué)說的提出，Van't Hoff指出，如果一個(gè)碳原子上連有四個(gè)不同基團(tuán)，這四個(gè)基團(tuán)在碳原子周圍可以有良種不同的排列形式，即兩種不同的四面體空間構(gòu)型。它們互為鏡像，和左右手之間的關(guān)系一樣，外形相似但不能重合。         

5、0;                                  不對(duì)稱碳原子：這種與四個(gè)不同的原子或原子團(tuán)相連的碳原子稱為不對(duì)稱碳原子。通常用“*”號(hào)標(biāo)出異構(gòu)現(xiàn)象是有機(jī)化學(xué)中存在著的極為普遍的現(xiàn)象。其異構(gòu)現(xiàn)象可歸納如下：對(duì)映異構(gòu)是指分子式、構(gòu)造式相同，構(gòu)型不同，互呈鏡像對(duì)

6、映關(guān)系的立體異構(gòu)現(xiàn)象。對(duì)映異構(gòu)體之間的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)基本相同，只是對(duì)平面偏振光的旋轉(zhuǎn)方向（旋光性能）不同。例如，丁二烯水合得到兩種2-丁醇在空間的排列上，可以看出他們是不相同的?？梢姡@兩個(gè)異構(gòu)體是互相對(duì)映的，互為物體與鏡像關(guān)系，故稱為對(duì)映異構(gòu)體。對(duì)映異構(gòu)體中，一個(gè)使偏振光向右旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)使偏振光向左旋轉(zhuǎn)，所以對(duì)映異構(gòu)體又稱為旋光異構(gòu)。為什么要研究對(duì)映異構(gòu)呢？因：1天然有機(jī)化合物大多有旋光現(xiàn)象。2物質(zhì)的旋光性與藥物的療效有關(guān)（如左旋維生素C可治抗壞血病，而右旋的不行）。3用于研究有機(jī)反應(yīng)機(jī)理。§8.1 手性和對(duì)稱因素8.1.1手性和對(duì)稱因素1 手性 （以乳酸CH3C*HOHCOO

7、H為例來討論）乳酸有兩種不同構(gòu)型（空間排列）特征： （1）、不能完全重疊， （2）、呈物體與鏡象關(guān)系（左右手關(guān)系）。物質(zhì)分子互為實(shí)物和鏡象關(guān)系（象左手和右手一樣）彼此不能完全重疊的特征，稱為分子的手性。（chirality)具有手性（不能與自身的鏡象重疊）的分子叫做手性分子。（chiral molecules)連有四個(gè)各不相同基團(tuán)的碳原子稱為手性碳原子（或手性中心）用C*表示。凡是含有一個(gè)手性碳原子的有機(jī)化合物分子都具有手性，是手性分子。   物質(zhì)具有手性就有旋光性和對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象，那么，物質(zhì)具有怎樣的分子結(jié)構(gòu)才與鏡象不能重合，具有手性呢？  &

8、#160; 要判斷某一物質(zhì)分子是否具有手性，必須研究分子的對(duì)稱性質(zhì)，下面介紹分子中常見的幾種對(duì)稱因素：對(duì)稱面（）、對(duì)稱中心（i）、對(duì)稱軸（Cn）、更替對(duì)稱軸（Sn）。    凡物質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上不具有對(duì)稱面、對(duì)稱中心或四重更替對(duì)稱軸，這個(gè)物質(zhì)就具有手性，它和鏡象互為對(duì)映異構(gòu)，具有旋光性。1.對(duì)稱面（）：    假如有一個(gè)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象，這個(gè)平面就是分子的對(duì)稱面（）。如：          分子中有對(duì)稱面，它和它的鏡象

9、就能夠重合，分子就沒有手性，是非手性分子（Achiral molecule），因而它沒有對(duì)映異構(gòu)體和旋光性。2.對(duì)稱中心（i）    若分子中有一點(diǎn)P，通過P點(diǎn)畫任何直線，兩端有相同的原子，則點(diǎn)P稱為分子的對(duì)稱中心（用i表示）。如：                 具有對(duì)稱中心的化合物和它的鏡象是能重合的，因此它不具有手性。3.對(duì)稱軸（Cn）    如果穿過分子畫一直線，分子以

10、它為軸，旋轉(zhuǎn)一定角度后，可以獲得與原來分子相同的形象，此直線即為對(duì)稱軸（Cn表示）。    當(dāng)分子沿軸旋轉(zhuǎn)360°/n，得到的構(gòu)型與原來的分子相重合，這個(gè)軸即為該分子的n重對(duì)稱軸。如：         因此，有無對(duì)稱軸不能作為判斷分子有無手性的標(biāo)準(zhǔn)。4.更替對(duì)稱軸（Sn）    如果一個(gè)分子沿一根軸旋轉(zhuǎn)了360°/n的角度以后，再用一面垂直于該軸的鏡象將分子反射，所得的鏡象如能與原物重合，此軸即為該分子的n重更替對(duì)稱軸（用Sn表示）。 

11、   如果旋轉(zhuǎn)的角度為90°（360°/4），就稱為四重更替對(duì)稱軸（S4）。如：             具有四重更替對(duì)稱軸。具有四重更替對(duì)稱軸的化合物和鏡象能夠重疊，因此不具旋光性。    在一般情況下，四重更替對(duì)稱軸往往和對(duì)稱面或?qū)ΨQ中心是同時(shí)存在的。上述化合物就同時(shí)存在兩個(gè)對(duì)稱面，而且在化合物分子中只具有四重更替對(duì)稱軸的是極少量的。因此要判斷一個(gè)化合物的分子有沒有手性，一般只要考慮它有沒有對(duì)稱面和對(duì)稱

12、中心就可以了。有對(duì)稱中心的分子沒有手性。物質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上具有對(duì)稱面或?qū)ΨQ中心的，就無手性，因而沒有旋光性。物質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上即無對(duì)稱面，也無對(duì)稱中心的，就具有手性，因而有旋光性。§8.2物質(zhì)的旋光性與比旋光度8.2.1平面偏振光和物質(zhì)的旋光性1平面偏振光光波是一種電磁波，它的振動(dòng)方向與前進(jìn)方向垂直。在光前進(jìn)的方向上放一個(gè)（Nicol）棱晶或人造偏振片，只允許與棱晶晶軸互相平行的平面上振動(dòng)的光線透過棱晶，而在其它平面上振動(dòng)的光線則被擋住。這種只在一個(gè)平面上振動(dòng)的光稱為平面偏振光，簡(jiǎn)稱偏振光或偏光。2物質(zhì)的旋光性能使平面偏振光振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱為物質(zhì)的旋光性，具有旋光性的物質(zhì)稱為旋光性物

13、質(zhì)（也稱為光活性物質(zhì)）。能使偏振光振動(dòng)平面向右旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱右旋體，能使偏振光振動(dòng)平面向左旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱左旋體，使偏振光振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)的角度稱為旋光度，用表示。8.2.2旋光儀與比旋光度1 旋光儀測(cè)定化合物的旋光度是用旋光儀，旋光儀主要部分是有兩個(gè)尼可爾棱晶（起偏棱晶和檢偏棱晶），一個(gè)盛液管和一個(gè)刻度盤組織裝而成。其測(cè)定原理見P120若盛液管中為旋光性物質(zhì)，當(dāng)偏光透過該物質(zhì)時(shí)會(huì)使偏光向左或右旋轉(zhuǎn)一定的角度，如要使旋轉(zhuǎn)一定的角度后的偏光能透過檢偏鏡光柵，則必須將檢偏鏡旋轉(zhuǎn)一定的角度，目鏡處視野才明亮，測(cè)其旋轉(zhuǎn)的角度即為該物質(zhì)的旋光度。如下圖所示2 比旋光度旋光性物質(zhì)的旋光度的大小決定于該物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

14、，并與測(cè)定時(shí)溶液的濃度、盛液的長(zhǎng)度、測(cè)定溫度、所用光源波長(zhǎng)等因素有關(guān)。為了比較各種不同旋光性物質(zhì)的旋光度的大小，一般用比旋光度來表示。比旋光度與從旋光儀中讀到的旋光度關(guān)系如下。當(dāng)物質(zhì)溶液的濃度為1g/ml，盛液管的長(zhǎng)度為1分米時(shí)，所測(cè)物質(zhì)的旋光度即為比旋光度。若所測(cè)物質(zhì)為純液體，計(jì)算比旋光度時(shí)，只要把公式中的C換成液體的密度d即可。最常用的光源是鈉光（D），=589.3nm,所測(cè)得的旋光度記為 所用溶劑不同也會(huì)影響物質(zhì)的旋光度。因此在不用水為溶劑時(shí)，需注明溶劑的名稱，例如，右旋的酒石酸在5%的乙醇中其比旋光度為： = +3.79 (乙醇，5%)。上面公式即可用來計(jì)算物質(zhì)的比旋光度，也可用以測(cè)定

15、物質(zhì)的濃度或鑒定物質(zhì)的純度。具體實(shí)例見P121-122。8.2.3產(chǎn)生旋光性的原因    我們知道光是一種電磁波，平面偏振光也是電磁波，它可以看作是由兩種圓偏振光合并組成的。它們都圍繞著光前進(jìn)方向的軸呈螺旋形向前傳播，其中一種圓偏振光呈右螺旋行，稱為右旋圓偏光，而另一種呈左螺旋形稱為左旋圓偏光。    這兩種光互為不能重疊的鏡象關(guān)系。    當(dāng)偏光經(jīng)過一個(gè)對(duì)稱的區(qū)域時(shí)，這兩種圓偏光受到分子的阻礙相等，所以它們以相同的速度經(jīng)過這個(gè)區(qū)域，因此，合成光仍保持原來偏光的振動(dòng)平面，不表現(xiàn)出旋光性。 

16、60;         一般規(guī)定若先沿OE方向傳播，從E點(diǎn)向O點(diǎn)看過去，螺旋前進(jìn)是順時(shí)針時(shí)，稱為右圓偏振光；反之，為左圓偏振光。    倘若偏光遇到的是手性分子手性分子在左、右圓偏振光中的折射率不同則左、右圓偏振光通過手性分子的速度不同，因而由它們疊加產(chǎn)生的平面偏振光的振動(dòng)方向也會(huì)改變。           平面偏振光通過光學(xué)活性介質(zhì)產(chǎn)生的旋光。    由上

17、述討論可知，旋光產(chǎn)生的根本原因是因?yàn)槿肷涔獾淖?、右圓偏振光在手性介質(zhì)中的傳播速度不同。（化學(xué)通報(bào)，1984年 第6期 p29-30）。    如：右旋圓偏光對(duì)右旋乳酸的折射率為1.10011，而左旋圓偏光對(duì)右旋乳酸的折射率為1.10017§8.3含一個(gè)手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu)8.3.1對(duì)映體1對(duì)映體互為物體與鏡象關(guān)系的立體異構(gòu)體。含有一個(gè)手性碳原子的化合物一定是手性分子，含有兩種不同的構(gòu)型，是互為物體與鏡象關(guān)系的立體異構(gòu)體，稱為對(duì)映異構(gòu)體（簡(jiǎn)稱為對(duì)映體）。對(duì)映異構(gòu)體都有旋光性，其中一個(gè)是左旋的，一個(gè)是右旋的。所以對(duì)映異構(gòu)體又稱為旋光異構(gòu)體。2對(duì)映體之間

18、的異同點(diǎn)（1）、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)一般都相同，比旋光度的數(shù)值相等，僅旋光方向相反P128。（2）、在手性環(huán)境條件下，對(duì)映體會(huì)表現(xiàn)出某些不同的性質(zhì)，如反應(yīng)速度有差異，生理作用的不同等。8.3.2外消旋體等量的左旋體和右旋體的混合物稱為外消旋體，一般用（±）來表示。外消旋體與對(duì)映體的比較（以乳酸為例）： 旋光性 物理性質(zhì) 化學(xué)性質(zhì) 生理作用 外消旋體 不旋光mp 18基本相同 各自發(fā)揮其左右 對(duì)映體 旋光 mp 53基本相同 旋體的生理功能§8.4對(duì)映體構(gòu)型的表示方法1構(gòu)型的表示方法 對(duì)映體的構(gòu)型可用立體結(jié)構(gòu)（楔形式和透視式）和費(fèi)歇爾（E·Fischer）投影式表示，

19、 (1)、立體結(jié)構(gòu)式 （2）、Fischer投影式 為了便于書寫和進(jìn)行比較，對(duì)映體的構(gòu)型常用費(fèi)歇爾投影式表示： 投影原則： 1°橫、豎兩條直線的交叉點(diǎn)代表手性碳原子，位于紙平面。 2° 橫線表示與C*相連的兩個(gè)鍵指向紙平面的前面，豎線表示指向紙平面的后面。 3° 將含有碳原子的基團(tuán)寫在豎線上，編號(hào)最小的碳原子寫在豎線上端。使用費(fèi)歇爾投影式應(yīng)注意的問題：a 基團(tuán)的位置關(guān)系是“橫前豎后”b 不能離開紙平面翻轉(zhuǎn)180°；也不能在紙平面上旋轉(zhuǎn)90°或270°與原構(gòu)型相比。C 將投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)180°，仍為原構(gòu)型。 2判斷不同投

20、影式是否同一構(gòu)型的方法： （1）、 將投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)180°，仍為原構(gòu)型。 （2）、任意固定一個(gè)基團(tuán)不動(dòng)，依次順時(shí)針或反時(shí)針調(diào)換另三個(gè)基團(tuán)的位置，不會(huì)改變?cè)瓨?gòu)型。 （3）、對(duì)調(diào)任意兩個(gè)基團(tuán)的位置，對(duì)調(diào)偶數(shù)次構(gòu)型不變，對(duì)調(diào)奇數(shù)次則為原構(gòu)型的對(duì)映體。例如： 構(gòu)型的標(biāo)記R、S命名規(guī)則1970年國際上根據(jù)IUPAC的建議，構(gòu)型的命名采用R、S法，這種命名法根據(jù)化合物的實(shí)際構(gòu)型或投影式就可命名。R、S命名規(guī)則：1 按次序規(guī)則將手性碳原子上的四個(gè)基團(tuán)排序。2 把排序最小的基團(tuán)放在離觀察者眼睛最遠(yuǎn)的位置，觀察其余三個(gè)基團(tuán)由大中小的順序，若是順時(shí)針方向，則其構(gòu)型為R（R是拉丁文Rectus的字

21、頭，是右的意思），若是反時(shí)針方向，則構(gòu)型為S（Sinister,左的意思）。實(shí)例：快速判斷Fischer投影式構(gòu)型的方法：1°當(dāng)最小基團(tuán)位于橫線時(shí)，若其余三個(gè)基團(tuán)由大中小為順時(shí)針方向，則此投影式的構(gòu)型為S，反之為R。2°當(dāng)最小基團(tuán)位于豎線時(shí)，若其余三個(gè)基團(tuán)由大中小為反時(shí)針方向，則此投影式的構(gòu)型為R，反之為S。實(shí)例：含兩個(gè)以上C*化合物的構(gòu)型或投影式，也用同樣方法對(duì)每一個(gè)C*進(jìn)行R、S標(biāo)記，然后注明各標(biāo)記的是哪一個(gè)手性碳原子。例如：  次序規(guī)則1.如果連在手征性中心的四個(gè)原子都是不相同的，先后次序取決于原子序數(shù)，原子序數(shù)較大的原子優(yōu)先，如果兩個(gè)原子是同一元

22、素的同位素，則質(zhì)量數(shù)較高的原子優(yōu)先。           次序規(guī)則2.如果兩個(gè)基團(tuán)的相對(duì)次序不能由規(guī)則1.決定，可用類似的方法比較基團(tuán)中第二個(gè)原子（如有必要，可以從手征性中心再逐步向外推）就是說，如果兩個(gè)連在手征性中心的原子相同時(shí)，我們就比較在這兩個(gè)原子上的下一個(gè)原子。         在-CH3中第二個(gè)原子是H，H，H，C2H5中，第二個(gè)原子是C，H，H由于碳原子序數(shù)比氫大，因此C2H5較-CH3優(yōu)先。  

23、;       Cl>-CH2Cl>-CH(CH3)2>H  為S構(gòu)型    -CH2Cl的Cl,H,H優(yōu)先于異丙基的C，C，H。氯原子序數(shù)大于碳，一方雖有兩個(gè)碳原子而另一方只有一個(gè)氯原子，但這是不重要的，（一個(gè)大的原子序數(shù)比二個(gè)或三個(gè)小的原子序數(shù)更重要），取決于原子序數(shù)大的，只要第二原子原子序數(shù)大，則次序優(yōu)先，依次類推。    次序規(guī)則3. 如果原子團(tuán)含有雙鍵或叁鍵時(shí)，則當(dāng)作兩個(gè)或叁個(gè)單鍵看待，可以認(rèn)為連有兩個(gè)或三個(gè)相同原子。 

24、0;   3.根據(jù)Fischer投影式，確定R或S構(gòu)型 如：         （若讓判斷n個(gè)構(gòu)型式，其手性原子所連四個(gè)基團(tuán)相同時(shí)，則先判斷其R、S構(gòu)型，若構(gòu)型相同為同一化合物。）§8.5含兩個(gè)手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu)從上面的討論已知，含一個(gè)手性碳原子的化合物有一對(duì)對(duì)映體，那么含有兩個(gè)手性碳原子的化合物有多少個(gè)對(duì)映異構(gòu)體呢？8.5.1含兩個(gè)不同手性碳原子的化合物這類化合物中兩個(gè)手性碳原子所連的四個(gè)基團(tuán)不完全相同。例如：我們以氯代蘋果酸為例來討論1 對(duì)映異構(gòu)體的數(shù)目其Fisch

25、er投影式如下：含n個(gè)不同手性碳原子的化合物，對(duì)映體的數(shù)目有2 n個(gè)，外消旋體的數(shù)目2 n-1個(gè)。2 非對(duì)映體不呈物體與鏡象關(guān)系的立體異構(gòu)體叫做非對(duì)映體。分子中有兩個(gè)以上手性中心時(shí)，就有非對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象。非對(duì)映異構(gòu)體的特征：1° 物理性質(zhì)不同（熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等）。2° 比旋光度不同。3° 旋光方向可能相同也可能不同。4° 化學(xué)性質(zhì)相似，但反應(yīng)速度有差異。8.5.2含兩個(gè)相同手性碳原子的化合物酒石酸、2，3-二氯丁烷等分子中含有兩個(gè)相同的手性碳原子。同上討論，酒石酸也可以寫出四種對(duì)映異構(gòu)體（3）、（4）為同一物質(zhì)，因?qū)ⅲ?）在紙平面旋轉(zhuǎn)180°

26、即為（4）。因此，含兩個(gè)相同手性碳原子的化合物只有三個(gè)立體異構(gòu)體，少于2 n個(gè)，外消旋體數(shù)目也少于2 n-1個(gè)。內(nèi)消旋體與外消旋體的異同相同點(diǎn)：都不旋光不同點(diǎn)：內(nèi)消旋體是一種純物質(zhì)，外消旋體是兩個(gè)對(duì)映體的等量混合物，可拆分開來。酒石酸的三種異構(gòu)體和外消旋體的物理常數(shù)見P133表6-3。從內(nèi)消旋酒石酸可以看出，含個(gè)手性碳原子的化合物，分子不一定是手性的。故不能說含手性碳原子的分子一定有手性。§ 68 外消旋體的拆分 P140141 （自學(xué)）多旋光物質(zhì)是從自然界生物體中獲得的。如在實(shí)驗(yàn)室中用非旋光物質(zhì)合成旋光物質(zhì)（除了用特殊方法-不對(duì)稱合成Asymmetric synthesis 以外）

27、常得到的多是外消旋體，即左旋體和右旋體各50%的混合物，因此，要獲得旋光純的異構(gòu)體需要經(jīng)過拆分（Resolution）。由于對(duì)映體的一般物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)都相同（除對(duì)旋光性試劑作用外）。因此它們的混合物很難用一般的方法來拆分。    最早拆分外消旋體的方法是根據(jù)晶體的不同在顯微鏡下慢慢地用鑷子挑選，這個(gè)方法非但麻煩，而且亦不能用于液態(tài)的化合物，所以被淘汰。    后來人們還用過以微生物或酶來破壞外消旋體中的一種對(duì)映異構(gòu)體而達(dá)到提純的目的。但這種方法也不理想。第一，至少要損失一半原料；第二，要加入培養(yǎng)微生物或酶的原料使?fàn)柡蟮募兓щy，所

28、以也不大使用了。    目前最常用的方法是通過光與一個(gè)有旋光性的拆分劑作用，生成非對(duì)映異構(gòu)體，然后利用非對(duì)映異構(gòu)體物理性質(zhì)上的不同（特別是沸點(diǎn)和溶解度的不同），而將兩個(gè)非對(duì)映異構(gòu)體分開（通過分餾或分步結(jié)晶），最后除去拆分劑恢復(fù)到純粹的左旋體和右旋體。    如果外消旋體是堿，則可用旋光性酸如（+）酒石酸，樟腦磺酸等使它變成鹽，然后用分步結(jié)晶法將它們分開。    隨著分離技術(shù)的進(jìn)展，近來發(fā)現(xiàn)外消旋體可以用播種結(jié)晶法和層析法來拆分，前者是利用溶液中對(duì)映異構(gòu)體之間的晶間力不同而達(dá)到拆分。后者是利用對(duì)映異構(gòu)體吸附

29、能力的不同而進(jìn)行分離。（徐積功 p101-102）   * 尤田耙  編著 手性化合物的現(xiàn)代研究方法 中國科技大學(xué)出版社（1993）    工業(yè)上有些產(chǎn)品用晶種的方法拆分，這是最經(jīng)濟(jì)的方法。這個(gè)方法是當(dāng)一個(gè)溶液含有稍微過量的一對(duì)對(duì)映體之一，它就先沉淀出來，而且沉淀出來的量為過量的一倍多。過濾后，濾液就含有過量的另一個(gè)對(duì)映體，升溫加入DL外消旋體，冷卻時(shí)，另一對(duì)映體就會(huì)沉淀出來。通過這種方法，只是第一次加入一個(gè)光活對(duì)映體，就能交替地把外消旋體分為左、右旋體。    例如，100克的DL氯霉素堿和1

30、克的D堿在80°C時(shí)溶于100毫升水中，冷卻到20°C，沉淀出1.9克的D堿，過濾后，再加入2克的DL堿到濾液中，加熱到80°C，冷卻后，2.1克的L堿就沉淀出來了。                    利用具有光活性的吸附劑，有時(shí)用柱層析的方法，也可以把一對(duì)光活對(duì)映體拆分。一對(duì)光活對(duì)映體和一個(gè)光活吸附劑形成兩個(gè)非對(duì)映的吸附物，它們的穩(wěn)定性不同，也就是說，它們被吸附劑吸附的強(qiáng)

31、弱不同，從而就可以分別地把它們沖洗出。如，光活性的D-乳糖作為吸附劑拆分特勒格堿。（邢其毅  上冊(cè)  p263-264）    用生化的方法有時(shí)也可以拆分外消旋體。有機(jī)體的酶對(duì)它的底物具有非常嚴(yán)格的空間專一反應(yīng)性能。如：    合成的DL丙氨酸經(jīng)乙?；螅ㄟ^一個(gè)由豬腎內(nèi)取得的一個(gè)酶，水解L型丙氨酸的乙酰化物的速度要比D型的快得多。因此就可以把DL乙酰化物變?yōu)長(zhǎng)-（+）-丙氨酸和D-（-）-乙酰丙氨酸，由于二者在乙醇中的溶解度區(qū)別很大，可以很容易地分開。（邢其毅  p264）  

32、60;  經(jīng)過拆分后得到某一旋光體的純度，一般可用對(duì)映體過量酚率（%e.e 即percent enantiomeric excess）來計(jì)算。            § 8.7手性合成（自學(xué)）不對(duì)稱合成有機(jī)合成是對(duì)有機(jī)化學(xué)家創(chuàng)造能力的一種檢驗(yàn)。近來，各種天然產(chǎn)物的復(fù)雜結(jié)構(gòu)（多至數(shù)十個(gè)手性中心）和各種有理論意義化合物的特殊結(jié)構(gòu)都向有機(jī)合成化學(xué)家提出了新的挑戰(zhàn)。對(duì)于有機(jī)合成，除了在反應(yīng)條件上要求盡量溫和外，在選擇性上也要求有化學(xué)選擇性，區(qū)域選擇性，立體選擇性及

33、對(duì)應(yīng)選擇性。特別是對(duì)映選擇性，是人們努力奮斗的熱點(diǎn)?？梢哉f對(duì)映選擇性的有機(jī)合成是對(duì)有機(jī)化學(xué)家創(chuàng)造能力的最好檢驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)對(duì)映選擇性的合成，也就是手性合成，不對(duì)稱合成問題。不對(duì)稱合成是指在一個(gè)反應(yīng)中使非手性的分子轉(zhuǎn)變?yōu)槭中苑肿樱诋a(chǎn)生的手性分子中，對(duì)映異構(gòu)體的含量是不等量的。一般來說，實(shí)現(xiàn)不對(duì)稱合成的途徑有五個(gè)：手性底物的誘導(dǎo)通過底物原有手性的誘導(dǎo)，在產(chǎn)物中形成新的手性中心。很多天然產(chǎn)物的立體控制的全合成，往往選擇一個(gè)手性的原料出發(fā)。如：青蒿素的全合成就是從手性的香茅醛或是手性的異胡薄荷醇開始的。目前常選用的手性起始物有萜類，氨基酸，糖類等。手性輔助的誘導(dǎo)在合成的某一個(gè)階段，引入一個(gè)手性輔助物，形成

34、局部的誘導(dǎo)，產(chǎn)生一個(gè)新的手性中心。如利用手性醇來生成酯或是縮醛、酮，或是利用手性的胺來生成酰胺。這種手性輔助物往往要在反應(yīng)后除去。手性試劑的控制手性催化劑的控制手性環(huán)境的影響手性環(huán)境包括溶劑，相轉(zhuǎn)移催化劑等。以上各種途徑都是利用底物或輔助物的手性，試劑或催化劑的手性。與反應(yīng)物結(jié)合時(shí)，形成非對(duì)映異構(gòu)的過渡態(tài)。于是對(duì)不同面的進(jìn)攻產(chǎn)生差異，從而產(chǎn)生了反應(yīng)的對(duì)映選擇性。對(duì)映體過量百分?jǐn)?shù)（%e.e.）即enantiomeric excess % %e.e=(R-S) / (R+S)×100%=%R-%S %e.e越高，說明產(chǎn)物光學(xué)純度越高，不對(duì)稱合成選擇性越好。例銠催化的不對(duì)稱氫化反應(yīng)這是美國

35、孟山都公司用以制取治療帕金森綜合的特效藥物L(fēng)Dopa的方法。例鈦催化的不對(duì)稱環(huán)氧化反應(yīng)這是Baker公司用以制備千毒蛾性引發(fā)劑的方法。1980年這種性引發(fā)劑每克售價(jià)高達(dá)一千英鎊。而采用不對(duì)稱合成法后，價(jià)格降至每克一百英鎊。千毒蛾性引發(fā)劑（dispalure）的結(jié)構(gòu)式為：  林國強(qiáng)等從C11端開始利用sharpless不對(duì)稱環(huán)氧化，同時(shí)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)拆分，而后直接利用銅鋰試劑進(jìn)行開環(huán)：這個(gè)方法使用于烯丙醇衍生物，用的試劑是叔丁基過氧化氫，四異丙氧基鈦和酒石酸酯。這里的酒石酸酯是手性的來源。用天然的L（）酒石酸酯和非天然的D（）酒石酸酯所得的環(huán)氧化物的構(gòu)型是相反的。該法所用的試劑都是簡(jiǎn)單易

36、得的，反應(yīng)產(chǎn)率一般在80%左右，所得的e.e.值往往大于90。這個(gè)方法可以同時(shí)引入兩個(gè)手性中心。加上環(huán)氧環(huán)在開環(huán)以后可能有多種變化，因而，引起人們很大的重視，并在很多天然產(chǎn)物的合成中得到應(yīng)用。這種方法只限于烯丙醇類的衍生物，對(duì)于一些沒有相鄰的羥甲基的烯烴化合物，e.e.值是不高的。參考書：黃耀曾，錢延龍金屬有機(jī)化學(xué)進(jìn)展化學(xué)工業(yè)出版社（1987） P28（戴立信）§ 8.8 環(huán)狀化合物的立體異構(gòu) （自學(xué)） 環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)現(xiàn)象比鏈狀化合物復(fù)雜，往往順、反異構(gòu)和對(duì)映異構(gòu)同時(shí)存在。    如：1,2-環(huán)丙烷二甲酸   

37、;反-1，2-環(huán)己二甲酸                       兩個(gè)COOH，可以都在直立鍵上，也可以都在平伏鍵上，不論是ee型還是aa型，由于構(gòu)象轉(zhuǎn)變時(shí)未涉及鍵的斷裂，因此它們都是反式，屬同一構(gòu)型。     兩者比較起來ee型因有較小的空間位阻，所以在平衡中，ee構(gòu)象占優(yōu)勢(shì)，ee型的反式化合物，在分子中無對(duì)稱面，它和鏡象不能重合，因此為手性

38、分子，存在一對(duì)對(duì)映體。                     實(shí)際上反-1，2-環(huán)己二甲酸已拆開成對(duì)映體，它們的比旋光度分別為+18.2°和-18.2°。    上面討論的是環(huán)己烷衍生物的構(gòu)象問題，它是分子在不斷熱運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)的情況。由于構(gòu)象轉(zhuǎn)變?nèi)绱搜杆伲宜皇且栽斐苫瘜W(xué)鍵的斷裂，并不影響分子的R、S構(gòu)型。    因此在研究環(huán)

39、己烷衍生物的立體異構(gòu)時(shí)，對(duì)構(gòu)象引起的手性現(xiàn)象可以不予考慮，而只要考慮順、反異構(gòu)和對(duì)映異構(gòu)，并可以直接用平面六角形來觀察，這樣仍可得到同樣正確的結(jié)果。    如：順式和反式1，2-環(huán)己二甲酸可用下式表示：              存在一對(duì)稱面，相當(dāng)于內(nèi)消旋體，因此不具旋光性。             

40、0;          不存在對(duì)稱面，與其鏡象不能重疊，有一對(duì)映體，為手性分子，有旋光性。    再如：                  都有對(duì)稱面，所以都沒有對(duì)映異構(gòu)體。§8.9 不含手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu)在有機(jī)化合物中，大部分旋光物質(zhì)都含有一個(gè)或多個(gè)手性碳原子，但在有些旋光物質(zhì)的分子中，并

41、不含手性碳原子，如丙二烯型化合物，單鍵旋轉(zhuǎn)受阻礙的聯(lián)苯型旋光化合物等。8.9.1丙二烯型化合物    如果丙二烯兩端原子上各連接兩個(gè)不同的基團(tuán)時(shí)：                    由于所連四個(gè)取代基兩兩各在相互垂直的平面上，整個(gè)分子沒有對(duì)稱面和對(duì)稱中心，具有手性，如：         

42、;                                2，3-戊二烯的對(duì)映異構(gòu)體    如果在任何一端或兩端的碳原子上連有相同的取代基，這些化合物都具有對(duì)稱面，因此不具旋光性。      

43、  8.9.2單鍵旋轉(zhuǎn)受阻礙的聯(lián)苯型化合物    在聯(lián)苯分子中，兩個(gè)苯環(huán)可以圍繞中間單鍵旋轉(zhuǎn)，如果在苯環(huán)中的鄰位上即2，2，6，6位置上引入體積相當(dāng)大的取代基（-NO2，-COOH等），則兩個(gè)苯環(huán)饒單鍵旋轉(zhuǎn)就要受到阻礙，以至它們不能處在同一平面上，而必須互成一定的角度。           當(dāng)苯環(huán)鄰位上連接的兩個(gè)體積較大的取代基不相同時(shí)，整個(gè)分子就沒有對(duì)稱面或?qū)ΨQ中心，就可能有手性。     &#

44、160;       若在一個(gè)或兩個(gè)苯環(huán)上所連的兩個(gè)取代基是相同的，這個(gè)分子就有對(duì)稱面，沒有旋光性。                    8.9.4螺環(huán)等其它不含手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)             

45、;        分子不具有對(duì)稱面和對(duì)稱中心，（螺環(huán)類）有手性，有對(duì)映體。     分子扭曲類型化合物，分子不具有對(duì)稱面和對(duì)稱中有手性，有對(duì)映體。    多個(gè)苯環(huán)組成的螺芳烴由于環(huán)的擁擠導(dǎo)致A環(huán)和B環(huán)不能共平面，其中之一必然向外蹺起來，這種情況也會(huì)產(chǎn)生互不重合的鏡象異構(gòu)體。（蔡孟深 p43）        整個(gè)分子中不具有對(duì)稱面，為手性分子。（邢其毅  p260）§ 8.10 親電加成反應(yīng)的立體化學(xué)研究反應(yīng)歷程就是要徹底弄清楚反應(yīng)進(jìn)行的途徑，要達(dá)到這個(gè)目的，就需要弄清楚反應(yīng)過程中所用原料、過渡態(tài)、中間體以及產(chǎn)物的立體形象。一個(gè)正確的反應(yīng)歷程應(yīng)能說明包括立體化學(xué)在內(nèi)的所有實(shí)驗(yàn)事實(shí)。所以立體