《有機對映異構》課件

有機對映異構有機對映異構體是一類具有相同分子式和相似的結構式的分子，但是它們與它們在空間上的鏡像成像是非同一種物質，因此在生物學，藥學和有機化學中有重要的分析和應用價值。有機對映異構體是什么？有機對映異構體是一種具有特殊結構的有機分子，它們在空間上存在對稱性，不能重合。這種非對稱性和不重合性使得它們在生物學和藥學應用上具有重要價值。這種非對稱性又稱為手性。不同于鏡像對稱性有機分子的手性不能通過鏡像對稱性描述，即分子的左右鏡像不能互相重合。生物體內存在大量手性分子手性分子在生物體內起著非常重要的作用，比如蛋白質、核酸等。左旋氨基酸和右旋氨基酸的存在，使得蛋白質的立體構象變得更加復雜且多樣化。藥物行業(yè)的手性分子研究手性藥物的立體因素決定了它們的生物學效果和毒副作用，如阿托伐他汀和阿司匹林分別是由R和S型號的酯類標識的，各自有不同的藥理學影響。如何區(qū)分有機對映異構體？有機對映異構體的相似性與對映異構性常常使其難以分辨，要區(qū)分它們通常需要使用一些化學方法和分析手段。最常見的方法是使用手性選擇性分子和手性基團。通過某些化學方法如額外的步驟，提高它們在某些情況下的分離度。晶體學方法這種方法適用于某些有機分子在結晶過程中形成的晶體，旋光度不同的兩部分可以進一步獨立進行各自的化學反映。氣相色譜法這種方法適用于對于其偏旋狀況能夠產生可分辨的反應。核磁共振法核磁共振通過一些手性分子中原子的帶電核子（例如水素或碳）的強度峰值的位置和互相的比較來鑒定手性分子。電分離質譜法這種方法可以根據(jù)質譜圖示來判別分子的分離性。對映異構體的物理和化學性質有何不同？對映異構體的化學和物理性質如化學反應速率、極性、溶解度、旋光數(shù)等都表現(xiàn)出對映異構性，兩種對映異構體在性質上做成明顯的區(qū)別。物理性質以分子的旋光、比旋光、圓二色性等為代表。左右對稱，對映異構體的分子旋光相反，比旋光相等而反向，且圓二色性譜互為鏡像?；瘜W性質主要表現(xiàn)在對化學物質間各種相互作用的不同響應。如存在手性中心的化合物在非對稱合成中會引起左右化合物的形成。手性誘導制備有機對映異構體的方法除了自然界中存在的對映異構體，人們也可以通過人工方法得到左旋型和右旋型對映異構體。其中，手性誘導應是最常見和直接的合成手段。1手性配體催化法通過選擇適用反應的手性選擇性催化劑或手性配體篩選，讓反應具有不對稱特性來制備對映異構體。2手性軸狀分子的合成尋找和合成手性軸狀分子，通過其對分子間的體積和空間限制的篩選策略，得到具有對映異構性的化合物。3手性誘導晶體生成法基于原理是有機化合物在晶體生長過程中，與引入的手性分子相互作用，從而使其成為對映異構體。有機對映異構體在藥物領域的應用藥物的立體化學的影響非常重要，在藥物研制中有機對映異構體會對藥物的治療效果、安全性和毒性產生重大的影響。左旋多巴右旋多巴使用產生威廉氏綜合癥或藥物動力學方面的問題，而左旋多巴不產生這些問題，是有利于治療帕金森氏癥的。拉斐尼布該藥品只有S型號的有生物學活性，而R型號和S型號的配對則會引起毒性反應。Denigrate這是一種使用不對稱合成得到的對映異構體，以治療膽囊不適和便秘為主。對映異構體的分離技術對映異構體的分離是有機對映異構體化學研究中的重要問題。目前已有一些對映證器具備左右對稱性、擁有一定手性識別能力的化合物，具有對映異構體的初步分離能力。1毒性分離法（皂化）對映異構體和不對稱化合物進行酸性水解，生成對應酸的鹽，利用鹽的溶解度差異將對映異構體分離，然后通過成分分離法將目標對映異構體高純度地提取出來。2配對鍵合分離展示利用具有對映識別能力后的化合物在手性上的配對，與對映異構體發(fā)生配對鍵結合，并定向地移除單一對映體，從而實現(xiàn)對映異構體的分離。3外場控制分離法利用分子間各自不同的響應或排斥力來實現(xiàn)對映異構體的分離。例如，利用手性介質對樣品進行毛細管色譜或液相色譜分析等方法。比旋光和圓二色性譜的原理和應用比旋光和圓二色性是常見的手性分析方法，其基本原理為右旋有機分子和反演影像鏡像左旋分子具有不同的比旋度（旋光度），在特定的波長作用下會增加或減少光的旋轉角度。這種效應被廣泛用于分析和檢測手性物質。比旋光分析適用于檢測具有旋光性質的化合物。圓二色光譜分析適用于檢測具有圓二色性質的生化分子，如蛋白質、核酸等。有機對映異構體的結構對性質的影響手性對分子間各種相互作用以及分子反應活性、物理性質、毒性、生物活性等都會產生重要的影響。氨基酸的對映異構體舉例來說，對氨基酸衍生物的比旋光度等的物理特性和在蛋白質上的位置，會對生物體系產生重要影響。糖分子的對映異構體在局部環(huán)境敏感的生化反應中，糖分子的對映異構體起著關鍵性的作用。藥物的對映異構體對映異構性對藥物方面也有重大影響，如拉斐尼布、阿司匹林等。手性理論在化學和生物學中的應用手性理論在化學和生物學研究中具有廣泛的應用和研究價值。例如，通過手性選擇性催化劑的設計，可以實現(xiàn)對有機物的選擇性不對稱合成；將手性分子引入工業(yè)化學領域，可以實現(xiàn)對手性藥物的合成；同時還可以用于表征天然多肽和蛋白質的結構，以及這些分子運動和相互作用的理解。1手性分析法在制藥領域中的應用2手性配體及催化劑在不對稱合成反應中的應用3手性選擇性手術的應用手性理論的發(fā)展歷程和意義手性理論是人類智慧成果之一，在化學和生物學的研究領域中具有重要的地位和作用。研究手性理論，既有助于我們理解自然現(xiàn)象，又有助于我們進行實踐、促進科學技術的發(fā)展。1單手性分子研究的興起單手性分子研究的興起使得有機對映異構體的研究和應用得以迅速發(fā)展。2手性合成技術的革新隨著手性合成技術的革新，手性誘導實現(xiàn)手性分子的高純度制備和大規(guī)模生產。3手性識別理論的誕生手性識別理論的誕生，已經使得對手性的基本認識