有機(jī)化學(xué)第3章(二定稿-藥學(xué))課件

1、第三章 立體化學(xué)基礎(chǔ)(Stereochemistry)2022/10/113.1 物質(zhì)的旋光性3.1.1 平面偏振光和旋光性 3.1.2 旋光儀和比旋光度3.2 對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系3.2.1 不對(duì)稱碳,手性碳,手性分子,對(duì)映體3.2.2 手性和對(duì)稱因素3.3 常見類型有機(jī)物的對(duì)映異構(gòu)3.3.1 構(gòu)型的表示3.3.2 含一個(gè)手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.3.3 含二個(gè)手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.3.4 不含手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.4 構(gòu)型的R、S 命名規(guī)則3.5 環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)3.6 相對(duì)構(gòu)型和絕對(duì)構(gòu)型3.7 消旋、拆分和不對(duì)稱合成2022/10/11對(duì)映異構(gòu)(Stereoisome

2、rs) 碳鏈異構(gòu) 位置異構(gòu) 構(gòu)造異構(gòu) 官能團(tuán)異構(gòu)同分異構(gòu) 順反異構(gòu) 構(gòu)型異構(gòu) 立體異構(gòu) 對(duì)映異構(gòu) 構(gòu)象異構(gòu) 2022/10/11對(duì)映異構(gòu)體(Enantisomers)Crystals of Sodium Ammonium Tartrate酒石酸鈉銨晶體1848年P(guān)asteur右旋左旋2022/10/11(S)-異構(gòu)體， 畸胎劑 (R)-異構(gòu)體， 鎮(zhèn)靜劑2022/10/11左手性紫藤2022/10/11*2022/10/11 對(duì)映體 (Enantisomers)2022/10/11 2001年Nobel化學(xué)獎(jiǎng)W. S. knowles R. Noyori K. B. Sharpless 不對(duì)稱催

3、化反應(yīng) “手性”產(chǎn)物“三位科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)對(duì)科學(xué)研究以及新藥、新材料的發(fā)展產(chǎn)生了極大的影響，并已在許多藥物和其他生理活性化合物的商業(yè)合成上得到了廣泛的應(yīng)用?！?瑞典皇家科學(xué)院2022/10/113.1 物質(zhì)的旋光性3.1.1 平面偏振光和旋光性 p82 2022/10/11 “Picket Fence Analogy”平面偏振光2022/10/11Polarimeter3.1.2 旋光儀和比旋光度 p83 Optical Activity2022/10/113.1 物質(zhì)的旋光性3.1.1 平面偏振光和旋光性 3.1.2 旋光儀和比旋光度3.2 對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系3.2.1 不對(duì)稱碳,手性

4、碳,手性分子,對(duì)映體3.2.2 手性和對(duì)稱因素3.3 常見類型有機(jī)物的對(duì)映異構(gòu)3.3.1 構(gòu)型的表示3.3.2 含一個(gè)手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.3.3 含二個(gè)手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.3.4 不含手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.4 構(gòu)型的R、S 命名規(guī)則3.5 環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)3.6 相對(duì)構(gòu)型和絕對(duì)構(gòu)型3.7 消旋、拆分和不對(duì)稱合成2022/10/113.2 對(duì)映異構(gòu)與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 p842022/10/113.2.1 不對(duì)稱碳, 手性碳 手性分子, 對(duì)映體不對(duì)稱碳：飽和碳上連有四個(gè)不同的原子或 原子團(tuán)（*）手性：分子和它的鏡像不能重疊手性分子：具有手性的分子對(duì)映體：互為鏡像關(guān)系，但不能完全重

5、合的 一對(duì)異構(gòu)體手性(chirality)希臘字“手”(cheir) 2022/10/11 (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)151515外消旋乳酸2022/10/11 Locating a Stereocenter (Chiral Carbon)*乳酸標(biāo)出手性碳2022/10/11Locating a Stereocenter*2022/10/11Locating a Stereocenterno

6、 stereocenter2022/10/11 Coniine: The Compound that Killed Socrates*2022/10/11How many stereocenters can you find?11乳 香2022/10/11分子的手性是其具有旋光性和對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象的充分必要條件對(duì)稱面（） 有對(duì)稱面的分子無手性3.2.2 手性和對(duì)稱因素 p852022/10/112022/10/11對(duì) 稱 面2022/10/11對(duì)稱心（i） 有對(duì)稱中心的分子 不具手性12022/10/11n重軸對(duì)稱軸（Cn） n360。/旋轉(zhuǎn)度數(shù)。，Cn不能作為分子有無手性的判據(jù) 2022/10/

7、11分子凡具有對(duì)稱面或?qū)ΨQ心，就不具有手性2022/10/11 判別手性分子的依據(jù)有更迭對(duì)稱軸無手性旋轉(zhuǎn)+反射更迭對(duì)稱軸(Sn)有對(duì)稱中心無手性倒反對(duì)稱中心（反演中心）不能作為區(qū)別手性的依據(jù)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸有對(duì)稱面無手性反映（射）對(duì)稱面判別手性的依據(jù)對(duì)稱操作對(duì)稱元素S1=S2= i2022/10/112022/10/11方正電腦:3.1 物質(zhì)的旋光性3.1.1 平面偏振光和旋光性 3.1.2 旋光儀和比旋光度3.2 對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系3.2.1 不對(duì)稱碳,手性碳,手性分子,對(duì)映體3.2.2 手性和對(duì)稱因素3.3 常見類型有機(jī)物的對(duì)映異構(gòu)3.3.1 構(gòu)型的表示3.3.2 含一個(gè)手性碳化合物的

8、對(duì)映異構(gòu)3.3.3 含二個(gè)手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.3.4 不含手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.4 構(gòu)型的R、S 命名規(guī)則3.5 環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)3.6 相對(duì)構(gòu)型和絕對(duì)構(gòu)型3.7 消旋、拆分和不對(duì)稱合成2022/10/11立體結(jié)構(gòu)鍥形式投影式Fischer投影式 p89“橫外豎里”3.3 常見類型有機(jī)物的對(duì)映異構(gòu)3.3.1構(gòu)型的表示2022/10/11Fischer投影式的轉(zhuǎn)換規(guī)則1. 在紙面上轉(zhuǎn)動(dòng)90。，構(gòu)型改變2. 在紙面上轉(zhuǎn)動(dòng)180。 構(gòu)型不變3. 不能離開紙面翻轉(zhuǎn)4. 兩個(gè)基團(tuán)調(diào)換奇數(shù)次，構(gòu)型改變5. 兩個(gè)基團(tuán)調(diào)換偶數(shù)次，構(gòu)型不變6. 三個(gè)基團(tuán)依次調(diào)換位置，構(gòu)型不變2022/10/113

9、.3.2 含一個(gè)手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu) p88 2022/10/113.3.3 含兩個(gè)手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)p942022/10/11How Many Stereoisomers Are Possible?number of stereoisomers = 2n,where n = number of different chiral atoms2022/10/11含兩個(gè)相同手性碳的化合物 p95內(nèi)消旋體 (meso)2022/10/113.3.4 不含手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.3.4.1 丙二烯型化合物(手性軸)2022/10/11（A）兩個(gè)雙鍵相連Vont Hoff（荷蘭）; Bel（法）

10、（1901年 Nobel 獎(jiǎng)）a=苯基，b=萘基，1935年拆分2022/10/11（B）一個(gè)雙鍵與一個(gè)環(huán)相連（1909年拆分）（C）螺環(huán)形2022/10/113.3.4.2 阻轉(zhuǎn)型化合物(手性面)(A）聯(lián)苯型化合物 12022/10/11位阻太大引起的旋光異構(gòu)體-位阻異構(gòu)體2022/10/11(B) 把型（柄型）化合物 2022/10/11n=8，可析解n=9，可析解， 95.5oC時(shí)，半衰期為444 minn=10，不可析解2022/10/11n=4m=4可析解43oCn=8半衰期170 min2022/10/112022/10/112022/10/113.3.4.3 其它有手性中心的旋光

11、異構(gòu)體C6H5H3CNCH2C6H5CH2CHCH2+N、S、P、As 等也能作手性中心2022/10/11方正電腦:3.1 物質(zhì)的旋光性3.1.1 平面偏振光和旋光性 3.1.2 旋光儀和比旋光度3.2 對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系3.2.1 不對(duì)稱碳,手性碳,手性分子,對(duì)映體3.2.2 手性和對(duì)稱因素3.3 常見類型有機(jī)物的對(duì)映異構(gòu)3.3.1 構(gòu)型的表示3.3.2 含一個(gè)手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.3.3 含二個(gè)手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.3.4 不含手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.4 構(gòu)型的R、S 命名規(guī)則3.5 環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)3.6 相對(duì)構(gòu)型和絕對(duì)構(gòu)型3.7 消旋、拆分和不對(duì)稱合成2022

12、/10/11Specification of Configuration3.4 構(gòu)型的R、S命名規(guī)則p912022/10/112022/10/11(A) 將單原子取代基，按原子序數(shù)的大小排列，原子序數(shù)大的順序在前 順序規(guī)則2022/10/11 (B) 若第一個(gè)連接原子相同， 則比較與它相連的其它原子， 先比較原子序數(shù)最大的原子， 再比較第二大的。 若第二層次的原子仍相同， 則沿取代鏈依次相比。1 2 3 42022/10/11(C)認(rèn)為連有雙鍵or叁鍵的原子連有兩個(gè)or三個(gè)相同的原子2022/10/11構(gòu)型 + 取代基 + 母體R, S; D, L; Z, E; 順,反取代基位置號(hào) + 個(gè)數(shù)

13、+ 名稱官能團(tuán)位置號(hào)+ 名稱 系統(tǒng)命名的基本格式2022/10/11RS2022/10/11(S)-(+)-乳酸(sinister)(R)-(-)-乳酸； (rectus)2022/10/11(3S)-3-甲基-6-甲氧基-3-己醇(3S)-6-methoxy-3-methyl-3-hexanol2022/10/11(2S,3R)-2,3-二氯丁烷(2R,3R)-2,3-二氯丁烷(2S,3S)-2,3-二氯丁烷2022/10/112022/10/11構(gòu)型（R,S）的快捷判定法從Fischer投影式判斷橫變豎不變2022/10/11(2R,4R)(2R,3s,4S)(2R,3r,4S)假不對(duì)稱碳

14、原子R S，順反2022/10/11方正電腦:3.1 物質(zhì)的旋光性3.1.1 平面偏振光和旋光性 3.1.2 旋光儀和比旋光度3.2 對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系3.2.1 不對(duì)稱碳,手性碳,手性分子,對(duì)映體3.2.2 手性和對(duì)稱因素3.3 常見類型有機(jī)物的對(duì)映異構(gòu)3.3.1 構(gòu)型的表示3.3.2 含一個(gè)手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.3.3 含二個(gè)手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.3.4 不含手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.4 構(gòu)型的R、S 命名規(guī)則3.5 環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)3.6 相對(duì)構(gòu)型和絕對(duì)構(gòu)型3.7 消旋、拆分和不對(duì)稱合成2022/10/113.5 環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)2022/10/112022/1

15、0/113.1 物質(zhì)的旋光性3.1.1 平面偏振光和旋光性 3.1.2 旋光儀和比旋光度3.2 對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系3.2.1 不對(duì)稱碳,手性碳,手性分子,對(duì)映體3.2.2 手性和對(duì)稱因素3.3 常見類型有機(jī)物的對(duì)映異構(gòu)3.3.1 構(gòu)型的表示3.3.2 含一個(gè)手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.3.3 含二個(gè)手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.3.4 不含手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.4 構(gòu)型的R、S 命名規(guī)則3.5 環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)3.6 相對(duì)構(gòu)型和絕對(duì)構(gòu)型3.7 消旋、拆分和不對(duì)稱合成2022/10/11D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛D-(-)-乳酸3.6 相對(duì)構(gòu)型和絕對(duì)構(gòu)型 p912022/1

16、0/11(i)(ii)(iii)(iv)(2R,3R)-(-)-赤蘚糖(2S,3S)-(+)-赤蘚糖(2S,3R)-(+)-蘇阿糖(2R,3S)-(-)-蘇阿糖赤式和蘇式2022/10/113.1 物質(zhì)的旋光性3.1.1 平面偏振光和旋光性 3.1.2 旋光儀和比旋光度3.2 對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系3.2.1 不對(duì)稱碳,手性碳,手性分子,對(duì)映體3.2.2 手性和對(duì)稱因素3.3 常見類型有機(jī)物的對(duì)映異構(gòu)3.3.1 構(gòu)型的表示3.3.2 含一個(gè)手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.3.3 含二個(gè)手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.3.4 不含手性碳化合物的對(duì)映異構(gòu)3.4 構(gòu)型的R、S 命名規(guī)則3.5 環(huán)狀化合物的

17、立體異構(gòu)3.6 相對(duì)構(gòu)型和絕對(duì)構(gòu)型3.7 消旋、拆分和不對(duì)稱合成2022/10/113.7.1 外消旋化外消旋體-純光活性物，半量構(gòu)型轉(zhuǎn)化外消旋化-由純光活性物轉(zhuǎn)變?yōu)橥庀w部分外消旋-構(gòu)型轉(zhuǎn)化未達(dá)到半量3.7消旋、拆分和不對(duì)稱合成 p982022/10/11（+）-腎上腺素（無藥效）（-）-腎上腺素（有藥效）2022/10/11(A) 化學(xué)析解法(+)RCOOH + (-)-RNH2成鹽分級(jí)結(jié)晶HClHCl(+)-RCOO-(-)-RNH2(-)-RCOO-(-)-RNH2(+)-RCOOH + (-)-RNH3 Cl -(-)-RCOOH + (-)-RNH3 Cl -+-3.7.2 外消旋的拆分2022/10/11（1）析解劑與被析解劑之間易反應(yīng)合成,又易被分解（2）兩個(gè)非對(duì)映立體異構(gòu)體在溶解度上有可觀的差別（3）析解劑達(dá)到旋光純度（4）析解劑是廉價(jià)，易制備，易定量回收的析解劑2022/10/111g R氨基醇5g S +5g R 氨基醇飽和液（80，100ml）析出2g R 氨基醇（余下4g R,5g S）分去晶體，剩下母液過濾加水至100ml冷卻至2080加2g消旋體冷卻至202g S 氨基醇析出(B) 接種結(jié)晶析解法2022/10/11(C)微生物或酶作用下的析解(D)色譜分離法 (E) 機(jī)械分離法2022/10/11不對(duì)稱合成對(duì)稱的