立体化学专题教育课件省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

立体化学是探讨有机化合物分子结构和反立体化学是探讨有机化合物分子结构和反应立体性学科，是有机化学理论基础之一。近应立体性学科，是有机化学理论基础之一。近年来，立体化学发展极为快速，主要表现在有年来，立体化学发展极为快速，主要表现在有机分子立体结构测定，分子立体形象与反应性机分子立体结构测定，分子立体形象与反应性关系说明，以及不对称反应在合成上应用等方关系说明，以及不对称反应在合成上应用等方面。面。exit第1页有机物分子化学结构和反应有机物分子化学结构和反应有机物分子化学结构和反应有机物分子化学结构和反应反应物分子价电子在分子内反应物分子价电子在分子内或分子间重新组合，并生成或分子间重新组合，并生成新价键和改变成产物分子过新价键和改变成产物分子过程程反应机理反应机理反应机理反应机理 价电子结合方式价电子结合方式化学键化学键化学键化学键分子内原子相分子内原子相互之间互之间所处空间位置所处空间位置静态立体化学静态立体化学静态立体化学静态立体化学化学结构化学结构反应中反应中分子内或分子间原子重新组分子内或分子间原子重新组合，对空间要求条件和改变合，对空间要求条件和改变过程过程动态立体化学动态立体化学动态立体化学动态立体化学 化学反应化学反应第2页第一章第一章 立体化学立体化学(Steric Chemistry)静态立体化学静态立体化学 测定分子所含有结测定分子所含有结构立体形象方法和应用；结构立体构立体形象方法和应用；结构立体形象和物理性质关系形象和物理性质关系立体化学立体化学动态立体化学动态立体化学 分子立体形象对反分子立体形象对反应方向和难易程度等化学反应性影应方向和难易程度等化学反应性影响响第3页内容提要内容提要1-1 静态立体化学静态立体化学一、含有刚性结构化合物构型异构一、含有刚性结构化合物构型异构二、光学异构二、光学异构（一）分子对称性一）分子对称性（二）含一个手性中心分子（二）含一个手性中心分子（三）含两个或多个手性中心分子（三）含两个或多个手性中心分子（四）环状化合物光学异构（四）环状化合物光学异构（五）含手性轴分子（五）含手性轴分子第4页内容提要内容提要（六）含手性面分子（六）含手性面分子（七）外消旋体及其拆分（七）外消旋体及其拆分三、构象及构象分析三、构象及构象分析1-2 动态立体化学动态立体化学一、立体专一反应一、立体专一反应二、立体选择反应二、立体选择反应第5页1-1 静态立体化学静态立体化学 一、含有刚性结构化合物构型异构一、含有刚性结构化合物构型异构 （一）烯烃顺反异构（一）烯烃顺反异构 （二）其它双键化合物顺反异构二）其它双键化合物顺反异构 （三）脂环化合物顺反异构（三）脂环化合物顺反异构第6页 二、光学异构二、光学异构 （一）分子对称性（一）分子对称性 1.对称要素对称要素(1)简单对称轴简单对称轴 符号符号：Cn第7页 分子围绕经过分子中心、而且垂直于分分子围绕经过分子中心、而且垂直于分子所在平面直线旋转一定角度后，同原来分子所在平面直线旋转一定角度后，同原来分子重合，此直线为子重合，此直线为简单对称轴简单对称轴。分子旋转角度为分子旋转角度为360n时，称时，称 n重对称轴重对称轴(Cn)。C C3 3C C4 4C C5 5C C6 6第8页 (2)对称面对称面 符号符号：对称面对称面 经过分子中心，且将分子平均经过分子中心，且将分子平均分成互成实物与镜象能够重合分成互成实物与镜象能够重合两半两半平面平面双面镜双面镜第9页 (3)对称中心对称中心 符号符号：i 分分子子中中有有一一个个点点，假假如如经经过过此此点点直直线线一一端端触触及及分分子子内内某某一一原原子子或或基基团团，其其另另一一端端在在相相等等距距离离处处必必触触及及分分子子内内另另一一相相同同原原子子或或基基团团，则则该点称为该点称为对称中心对称中心。PhHPhHCOOHCOOHHHi-土昔酸土昔酸第10页 (4)交替对称轴交替对称轴 符号符号：Sn 反射反射绕轴旋转绕轴旋转180 垂直于对称垂直于对称轴镜面轴镜面S2第11页 2.对称分子对称分子(Symmetric Molecules)含有含有 ，i，Sn 分子分子对称分子。对称分子。手性手性分子一定不含有分子一定不含有 ，i，Sn。3.非对称分子非对称分子(Dissymmetric Molecules)仅含有仅含有Cn，不含其它对称原因不含其它对称原因分子。分子。绕轴旋转绕轴旋转90 C4=第12页C4C2第13页 4.不对称分子不对称分子(Asymmetric Molecules)不含任何对称要素分子。不含任何对称要素分子。27D=+42.9 27D=-42.9 非对称分子非对称分子不对称分子不对称分子手性分子手性分子(Chiral molecule)对映体对映体旋光活性旋光活性第14页 （二）含一个手性中心分子（二）含一个手性中心分子 假如分子手性是因为原子或原子团围绕某假如分子手性是因为原子或原子团围绕某一点非对称排列而产生，该点就称为一点非对称排列而产生，该点就称为手性中心手性中心。1.手性中心为碳原子手性中心为碳原子 5D=+52 5D=-52 第15页25D=-0.56第16页手性中心手性中心 金刚烷桥头金刚烷桥头C原子原子1,3,5,7位不一样基团，位不一样基团，有旋光活性。有旋光活性。第17页 2.手性中心为氮原子手性中心为氮原子 不一样取代开链叔胺分子不含有旋光活性：不一样取代开链叔胺分子不含有旋光活性：第18页Tr ger碱碱三亚乙基二胺三亚乙基二胺第19页27D=+92.4 D=+16.8 3.手性中心为其它杂原子手性中心为其它杂原子 （三）含两个（或多个）手性中心分子（三）含两个（或多个）手性中心分子 （四）环状化合物光学异构（四）环状化合物光学异构第20页(2R,3S)(2S,3R)(2R,3R)(2S,3S)赤赤(藓藓)型型(ery-)：相同原子或基团在碳链同侧相同原子或基团在碳链同侧苏苏(阿阿)型型(threo-)：相同原子或基团在碳链异相同原子或基团在碳链异侧侧D-赤藓糖赤藓糖L-赤藓糖赤藓糖L-苏阿糖苏阿糖D-苏阿糖苏阿糖第21页 （五）含手性轴手性分子（五）含手性轴手性分子 假如分子手性是因为原子或原子团围绕某假如分子手性是因为原子或原子团围绕某一直线非对称排列而产生，该点就称为一直线非对称排列而产生，该点就称为手性轴手性轴。相当于把手性中心拉长成一条直线。相当于把手性中心拉长成一条直线。第22页 （六）含手性面手性分子（六）含手性面手性分子假如分子手性是因为原子或原子团围绕某一平假如分子手性是因为原子或原子团围绕某一平面非对称排列而产生，该点就称为面非对称排列而产生，该点就称为手性面手性面。第23页手性面手性面反环辛烯反环辛烯第24页螺烯（螺烯（helicene）类化合物类化合物六螺烯六螺烯4,5,8-三甲基三甲基-1-菲乙酸菲乙酸第25页柄型化合物（柄型化合物（ansa compound）第26页 （七）外消旋体及其拆分（七）外消旋体及其拆分 1.外消旋体取得外消旋体取得 右旋体和左旋体等量混合；右旋体和左旋体等量混合；非手性条件下一些合成反应；非手性条件下一些合成反应；旋旋光光性性化化合合物物在在一一定定条条件件下下转转化化为为一一对对对对映体平衡混合物。映体平衡混合物。2.外消旋体性质外消旋体性质 在在气气态态和和稀稀溶溶液液中中，外外消消旋旋体体通通常常是是理理想想或或近近似似理理想想混混合合物物。除除去去对对偏偏振振光光所所展展现现性性质质不不一一样样之之外外，外外消消旋旋体体和和纯纯对对映映体体普普通通含含有有相相同物理性质。比如，同物理性质。比如，b.p、n等。等。第27页 但但在在浓浓溶溶液液、熔熔融融状状态态和和固固态态情情况况下下，外外消消旋旋体体熔熔点点和和溶溶解解度度与与纯纯两两个个对对映映体体之之间间有有显显著著差差异异。这这主主要要取取决决于于不不一一样样条条件件下下右右旋旋体体和和左旋体左旋体分子分子之间相互作用力。之间相互作用力。(1)外外消消旋旋混混合合物物 当当各各个个对对映映体体分分子子在在晶晶体体中中对对其其同同种种分分子子有有较较大大亲亲和和力力时时，只只要要有有一一个个(+)-分分子子结结晶晶，就就只只有有(+)-分分子子在在其其上上增增加加。()-分分子子情情况况类类似似。从从而而分分别别结结晶晶出出右右旋体和左旋体晶体旋体和左旋体晶体外消旋混合物外消旋混合物。第28页外消旋混合物熔点示意图外消旋混合物熔点示意图第29页外消旋混合物溶解度示意图外消旋混合物溶解度示意图第30页 (2)外外消消旋旋化化合合物物 当当一一个个对对映映体体分分子子对对其其相相反反对对映映体体分分子子含含有有较较大大亲亲和和力力时时，相相反反对对映映体体便便在在晶晶胞胞中中配配对对，形形成成不不一一样样于于左左旋旋体体和和右右旋旋体体新新化化合合物物 外外消消旋旋体体化化合合物物。这这种种化化合合物物只只存存在在于于晶晶体体中中，其其大大部部分分物物理理性性质质都都不不一一样样于于纯纯对映体。对映体。比如，外消旋酒石酸铵钠盐在水溶液中结晶比如，外消旋酒石酸铵钠盐在水溶液中结晶 27：外消旋化合物（含：外消旋化合物（含2分子结晶水）分子结晶水）结结晶晶水水分分子子数数目目标标改改变变，影影响响了了相相同同构构型型分分子子之之间间、不不相相同同构构型型分分子子之之间间结结合合在在一一起起相相对对难难易程度。易程度。第31页 (3)外外消消旋旋固固体体溶溶液液 当当外外消消旋旋体体中中相相同同构构型型分分子子之之间间、不不一一样样构构型型分分子子之之间间亲亲和和力力相相差差甚甚小小时时，所所形形成成固固体体中中，分分子子排排列列杂杂乱乱无无章章外外消消旋旋固固体体溶溶液液。其其大大部部分分物物理理性性质质都与纯对映体相同。比如都与纯对映体相同。比如()-樟脑肟樟脑肟:103结晶：外消旋固体溶液结晶：外消旋固体溶液 3.外消旋体拆分外消旋体拆分 手性药品手性药品外消旋体外消旋体单一对映体单一对映体外消旋体拆分外消旋体拆分对映选择性合成对映选择性合成第32页 (1)接接种种结结晶晶法法 在在外外消消旋旋混混合合物物饱饱和和溶溶液液中中，加加入入一一个个纯纯对对映映体体作作为为晶晶种种并并适适当当冷冷却却，使使两两个个对对映映体体之之一一优优先先结结晶晶出出来来。比比如如()-氯霉素母体氨基醇拆分。氯霉素母体氨基醇拆分。镇静药沙利度胺镇静药沙利度胺thalidomide抗高血压药抗高血压药抗高血压药抗高血压药(S)-(S)-普萘洛尔普萘洛尔普萘洛尔普萘洛尔PropranololPropranolol第33页D()-L()-()-苏苏-1-对硝苯基对硝苯基-2-氨基氨基-1,3-丙二醇丙二醇第34页10g()-氨基醇氨基醇+1gD-氨基氨基醇醇溶解溶解100mL 80H2O冷却至冷却至20 母液母液1.9gD-氨基醇氨基醇定容至定容至100mL加热至加热至80 2g()-氨基醇，溶解，冷却至氨基醇，溶解，冷却至20 2.1gL-氨基醇氨基醇母液母液第35页 (2)生生物物化化学学法法 利利用用微微生生物物或或酶酶在在外外消消旋旋体体稀稀溶溶液液中中生生长长时时破破环环其其中中一一个个对对映映体体比比另另一个快方法，分离出其中一个对映体。例：一个快方法，分离出其中一个对映体。例：酯酶酯酶第36页 (3)化化学学法法 利利用用手手性性试试剂剂（拆拆分分剂剂）与与外外消消旋旋体体作作用用，生生成成两两个个非非对对映映异异构构体体，再再依依据据两两个个非非对对映映异异构构体体物物理理性性质质不不一一样样将将拆拆分分，分离后再将两个对映体复原。分离后再将两个对映体复原。拆分剂必须具备条件拆分剂必须具备条件与与被被拆拆分分外外消消旋旋体体之之间间轻轻易易形形成成化化合合物物，又又轻易被分解成原来组分轻易被分解成原来组分所所形形成成两两个个非非对对映映异异构构体体在在溶溶解解度度上上应应有有较较大差异，其中最少有一个能形成好晶体大差异，其中最少有一个能形成好晶体第37页应尽可能到达旋光纯应尽可能到达旋光纯必必须须是是廉廉价价或或是是轻轻易易制制备备，完完成成拆拆分分后后能能定定量回收量回收 惯用拆分剂惯用拆分剂碱碱拆拆分分剂剂 用用于于酸酸类类化化合合物物拆拆分分，比比如如：马马钱钱子子碱碱等等生生物物碱碱类类化化合合物物以以及及-苯苯乙乙胺胺等等合合成成碱性化合物。碱性化合物。酸酸拆拆分分剂剂 用用于于碱碱类类化化合合物物拆拆分分。比比如如：酒酒石石酸酸及及其其衍衍生生物物，樟樟脑脑酸酸、樟樟脑脑磺磺酸酸等等有有机机酸酸类化合物类化合物第38页其其它它类类拆拆分分剂剂 用用于于醇醇类类化化合合物物拆拆分分有有机机酸酸和和用用于于醛醛酮酮类类化化合合物物拆拆分分羰羰基基试试剂剂。比比如如：酒酒石石酰酰苯苯胺胺酸酸，异异氰氰酸酸薄薄荷荷酯酯；薄薄荷荷肼肼，薄薄荷荷氨氨基脲。基脲。拆拆分分举举例例 合合成成()-肾肾上上腺腺素素拆拆分分。天天然然肾肾上上腺腺素素为为左左旋旋光光性性异异构构体体，含含有有一一个个不不对对称称碳碳原原子子，所所以以合合成成()-肾肾上上腺腺素素须须经经拆拆分，才能取得和天然肾上腺素相同产物。分，才能取得和天然肾上腺素相同产物。第39页()-肾上腺素肾上腺素(+)-酒石酸酒石酸1 1溶解溶解甲醇，甲醇，50冷却冷却()肾上腺素肾上腺素-(+)-酒石酸氢盐酒石酸氢盐甲醇重结晶甲醇重结晶母液母液纯品纯品氨水调氨水调pH至至9D-()肾上腺素肾上腺素氨水调氨水调pH至至9(+)-肾上腺素粗品肾上腺素粗品第40页D-()肾上腺素肾上腺素D-()去甲肾上腺去甲肾上腺素素多巴胺多巴胺多巴胺多巴胺-单氧化酶单氧化酶O2100%100%第41页 (4)手性色谱法手性色谱法 用非对称吸附剂拆分用非对称吸附剂拆分 天天然然旋旋光光性性吸吸附附剂剂 例例1，()-丙丙氨氨酸酸拆拆分分，固定相：淀粉，流动相：水。固定相：淀粉，流动相：水。合合成成旋旋光光性性吸吸附附剂剂 例例2，()-扁扁桃桃酸酸拆拆分分，固定相：用奎宁作旋光活性成份聚丙烯酸。固定相：用奎宁作旋光活性成份聚丙烯酸。旋旋光光性性物物质质处处理理普普通通吸吸附附剂剂 例例3，()-氨氨基基苯苯乙乙酸酸甲甲酯酯拆拆分分，固固定定相相：(+)-酒酒石石酸酸-Al2O3，流动相：苯，流动相：苯-石油醚石油醚 (5)机械法机械法 少数外消旋体混合物拆分少数外消旋体混合物拆分第42页 三、构象及构象分析三、构象及构象分析 普普通通来来说说，分分子子都都含含有有某某种种几几何何形形状状，分分子子能能量量又又与与其其几几何何形形状状相相关关，而而分分子子总总是是趋趋向向于于采采取取能能量量最最低低几几何何形形状状。在在构构象象异异构构中中这这种种几几何何形形状状是是经经过过围围绕绕单单键键旋旋转转而而到到达达。对对与与构构象象相相关关“能能量量含含量量”关关系系确确实实定定，以以及及与与化化学和物理性质关系研究等，被统称为学和物理性质关系研究等，被统称为构象分析构象分析。显显然然，在在碳碳碳碳键键旋旋转转引引发发分分子子几几何何形形状状改改变变但但不不改改变变分分子子构构型型前前提提下下，构构象象中中能能量量改改变本质必定是由变本质必定是由非键相互作用非键相互作用而引发。而引发。第43页 1.开链饱和体系构象开链饱和体系构象 (1)CH3Y型化合物型化合物化合物化合物 旋转能垒（旋转能垒（kJ/mol）烷烃烷烃 CH3CH3 12.1 CH3CH2CH3 14.2 CH3CH(CH3)2 16.3 CH3C(CH3)3 19.7卤乙烷卤乙烷 CH3CH2F 13.8 CH3CH2Cl 15.4 CH3CH2Br 15.4 CH3CH2I 13.4 第44页化合物化合物 旋转能垒旋转能垒（kJ/mol）杂原子取代物杂原子取代物 CH3SiH3 7.1 CH3NH2 8.3 CH3NHCH3 15.1 CH3OH 4.5 CH3OCH3 11.3 (2)YCH2CH2X型化合物型化合物 对对于于这这类类结结构构大大多多数数分分子子来来说说，对对位位交交叉叉式式构构象象最最稳稳定定。假假如如含含有有极极性性键键或或基基团团体体积积大大小相差不大时，情况就比较复杂。小相差不大时，情况就比较复杂。第45页meso-()-meso-()-分子内氢键分子内氢键引发邻位交引发邻位交叉效应叉效应邻位交叉效应之一邻位交叉效应之一第46页邻位交叉效应之二邻位交叉效应之二 含有孤电子对或极性键化合物，含有孤电子对或极性键化合物，核电子核电子吸引（偶极相互作用）吸引（偶极相互作用）引发邻位交叉效应引发邻位交叉效应第47页 (3)较复杂开链化合物较复杂开链化合物第48页 2.不饱和化合物构象不饱和化合物构象 (1)单烯烃单烯烃 围绕烯围绕烯sp2-sp3键重合式构象占键重合式构象占优势是一个普遍现象，如优势是一个普遍现象，如1-丁烯：丁烯：A和和B为重合式，为重合式，C和和D为交叉式。稳定构为交叉式。稳定构象是重合式象是重合式A和和B，其中其中构象构象B（氢重合式）比氢重合式）比A（甲基重合式）更稳定甲基重合式）更稳定。第49页 (2)共轭二烯烃共轭二烯烃 两种稳定构象，两种稳定构象，其中其中s-反式为优势构象反式为优势构象s-顺式顺式s-反式反式重合式轨道相互作用重合式轨道相互作用第50页 (3)醛酮醛酮 羰基化合物优势构象也是重合式羰基化合物优势构象也是重合式而不是交叉式，而不是交叉式，对醛、酮来说与羰基重合是烷对醛、酮来说与羰基重合是烷基而不是氢基而不是氢，这种情况在酮中比在醛中更显著。，这种情况在酮中比在醛中更显著。除非取代基含有异常空间要求。除非取代基含有异常空间要求。第51页A稳定性和含量：稳定性和含量：YMe EtMeOPhO Me2CH Ph Cl Br Me3C 或或Y能与羰基氧形成氢键能与羰基氧形成氢键A BA B第52页(4),不饱和羰基化合物不饱和羰基化合物 与与1,3-二烯类似二烯类似当存在不利范德华相互作用时：当存在不利范德华相互作用时：第53页 3.环己烷及衍生物构象环己烷及衍生物构象 (1)环己烷构象环己烷构象 环己烷极端构象及稳定性：环己烷极端构象及稳定性：椅式椅式 扭船式扭船式 船式船式 半椅式半椅式船式船式椅式椅式第54页扭船式扭船式 在扭船式构象中，全部扭转角都是在扭船式构象中，全部扭转角都是30；碳原子之间全处于邻位交叉和全重合构象之间碳原子之间全处于邻位交叉和全重合构象之间第55页半椅式构象半椅式构象三个全重合三个全重合三个邻交叉三个邻交叉四个全重合四个全重合两个邻交叉两个邻交叉 半椅式构象是用分子力学计算过渡态几半椅式构象是用分子力学计算过渡态几何形象时提出。何形象时提出。第56页椅式椅式半椅式半椅式扭船式扭船式船式船式扭船式扭船式半椅式半椅式椅式椅式第57页 (2)环己烷衍生物构象环己烷衍生物构象 1,3-二直立键作用二直立键作用95%5%1 16 65 54 43 32 21 12 23 34 45 56 62 21 13 36 62 26 63 31 1 E=3.8kJ/mol-1 27.6 kJ/mol-1第58页CH3与与C3-H、C5-H有相互排斥有相互排斥力，这称为力，这称为1,3-二直立键作用二直立键作用。每个每个H与与CH31,3-二直立键作用二直立键作用相当于相当于1个邻位交叉。个邻位交叉。构象能构象能 构象能构象能 构象能构象能CH3 7.1 O-CO-CH3 2.5 NHCOCH3 6.4CF3 8.8 O-SO2C6H4CH3(p)2.1 NH3 8.0C2H5 7.3 OCH3 2.5 N(CH3)2 8.8 i-C3H7 9.0 OC2H5 3.8 N(CH3)3 10.1 t-Ct-C4 4HH9 9 23.1 23.1 CO2H 5.7 SH 3.8 C6H5 13.0 CO2C2H5 5.3 SCH3 2.9Cl,Br,I 1.7 NO2 4.6 HgBr 0第59页大取代基环己烷衍生物大取代基环己烷衍生物例例：顺顺-1,4-二叔丁基环己烷二叔丁基环己烷扭船式扭船式太大取代基太大取代基要尽可能防要尽可能防止取止取a a键键 甲基环己烷：甲基环己烷：RR H乙基环己烷：乙基环己烷：RH，R CH3异丙基环己烷：异丙基环己烷：RR CH3第60页 其它原因参加环己烷衍生物其它原因参加环己烷衍生物分子内氢键分子内氢键顺顺-1,3-环己二醇环己二醇例例2例例11,2,2,6,6-五甲基五甲基-4-苯基苯基-4-羟基哌啶羟基哌啶第61页桥环桥环 2.2.1二环庚二环庚烷烷2.2.2二环辛二环辛烷烷(+)-樟脑樟脑第62页取代环己酮取代环己酮例例1R：Me，占占 90 Et，85%CH(Me)2，65%例例2非极性溶剂（含量非极性溶剂（含量 97）极性溶剂极性溶剂第63页 (3)六元杂环化合物构象六元杂环化合物构象 六元杂环化合物特点六元杂环化合物特点键长和键角改变键长和键角改变 键长键长nm 键角键角 CO 0.143COC 111CN 0.147CNC 108CS 0.182CSC 100张力减小张力减小 氧，硫和氮分别是二和三配位，氧，硫和氮分别是二和三配位，降低了降低了1,3-直立键排斥作用。直立键排斥作用。例例1：顺顺-2-甲基甲基-5-叔丁基叔丁基-1,3-二氧六环二氧六环 第64页例例2 Y=O 2-烷基烷基e e-键键键键取向优势更显著；取向优势更显著；Y=S 2-烷基烷基e e-键键键键取向优势略微降低取向优势略微降低例例例例3 3 5-羟基羟基-1,3-二氧六环优势构象二氧六环优势构象第65页 异头效应异头效应 在在糖糖衍衍生生物物立立体体化化学学研研究究中中发发觉觉，强强吸吸电电基基如如卤卤原原子子、烷烷氧氧基基和和酰酰氧氧基基等等取取代代在在C-1位位时时，取取代代基基为为a-键键构构象象较较稳稳定定，占占优优势势；这这些些强强吸吸电电基基2-取取代代四四氢氢吡吡喃喃衍衍生生物物也也有有类类似似现现象象，这这种种现现象象称称为为异异头头效效应应（anomeric effect）。异异头头效效应应实实际际上上是是前前面面提提到到邻邻位位交交叉叉效效应应在在杂杂环化合物中特例。环化合物中特例。异异头头效效应应大大小小取取决决于于取取代代基基性性质质，并并随随介介质极性增加而降低质极性增加而降低。第66页K32（纯液体，纯液体，40）K3.4（CCl4），），K1.8（CH3CN）例例 差向异构化反应差向异构化反应 第67页 4.构象效应构象效应 因因为为构构象象不不一一样样而而对对分分子子化化学学反反应应性性质质所所产生不一样影响称为产生不一样影响称为构象效应构象效应。(1)环己烷衍生物反应性环己烷衍生物反应性 环环外外反反应应 羧羧酸酸型型环环己己烷烷羧羧基基酯酯化化、羧羧酯酯基基水水解解反反应应以以及及环环己己醇醇型型羟羟基基酰酰化化、酰酰氧氧基基水水解解反反应应等等都都属属于于环环外外反反应应。在在这这一一类类反反应应中中，对对反反应应速速率率起起决决定定作作用用是是空空间间效效应应，所所以以a-键键取向官能团反应速率显著低于取向官能团反应速率显著低于e-键键取向官能团。取向官能团。第68页例例1 例例2 水解反应水解反应相对速率相对速率120乙酰化反应乙酰化反应相对速率相对速率 0.11 1.9第69页例例3 2-胆甾醇乙酸酯胆甾醇乙酸酯2-胆甾醇乙酸酯胆甾醇乙酸酯 水解反应水解反应第70页例例4 水解反应水解反应第71页 环环内内反反应应 环环己己烷烷环环系系上上羟羟基基氧氧化化反反应应，环环上上亲亲核核取取代代、消消除除反反应应，环环酮酮羰羰基基亲亲核核加加成成、还还原原反反应应以以及及环环烯烯双双键键亲亲电电加加成成反反应应等等都都属属于于环环内内反反应应。在在这这一一类类反反应应中中，a-键键取取向向官官能能团团比比e-键键取取向向官官能能团团轻轻易易发发生生反反应应。原原因因之之一一是是a-键键取取向向官官能能团团轻轻易易满满足足许许多多反反应应在在机机理理上上立立体体化化学学要要求求；原原因因之之二二是是a-键键取取向向官官能能团团发发生生反反应应，有有利利于于解解除除该该基基团团与与3a-和和5a-基基团团或或原原子子之之间间相相互互作作用，从而造成所谓用，从而造成所谓“空间加速空间加速”现象产生。现象产生。第72页例例1 优势构象优势构象优势构象优势构象反应构象反应构象消除反应消除反应 第73页例例2 CrO3氧化环己醇衍生物反应氧化环己醇衍生物反应相对速率相对速率 62.7 1.87 第74页1-2 动态立体化学动态立体化学 一定结构反应物一定结构反应物区域选择反应区域选择反应区域专一反应区域专一反应在一定条件下在一定条件下按照一定路径按照一定路径立体选择反应立体选择反应立体专一反应立体专一反应一定结构产物一定结构产物第75页例例1 区域选择反应区域选择反应例例2 区域专一反应区域专一反应 71 29100011第76页顺顺-：14%，反反-：41%25%20%例例3 区域选择反应和立体选择反应区域选择反应和立体选择反应第77页外消旋体外消旋体内消旋体内消旋体例例4 立体专一反应立体专一反应 第78页+(2R,3R)(2S,3S)顺式顺式外消旋体外消旋体第79页+(2R,3S)反式反式meso-3-3第80页 一一、立立 体体 专专 一一 反反 应应(stereospecific reaction)立立体体专专一一反反应应是是指指在在相相同同反反应应条条件件下下，由立体异构起始物得出立体异构不一样产物。由立体异构起始物得出立体异构不一样产物。1.烯烃加成反应烯烃加成反应 例例1 硼氢化反应硼氢化反应外消旋体（苏式）外消旋体（苏式）(2R,3R)(2S,3S)6第81页 配合物配合物 -+四中心过渡态四中心过渡态第82页例例2 二卤碳烯与烯烃加成二卤碳烯与烯烃加成外消旋体外消旋体80,第83页例例3 Simmons-Smith反应反应：CH2I2/Zn(Cu)FR-900848：含含 有有 高高 杀杀 菌菌 作作 用用，1990年年 从从Streptoverticillium ferverns发发酵酵液液中中得得到到，1996年年首首次次合合成成。分分子子中中5个个环环丙丙烷烷结结构构都都是是利利用用Simmons-Smith反应反应制备。制备。第84页例例4 D-A反应反应37150(3S,6R)-3,6-二甲基环己烯二甲基环己烯-4,5-二甲酐二甲酐meso-(3R,6R)-(3R,6R)-(3S,6S)-(3S,6S)-11第85页 2.取代反应取代反应 第86页 3.烯烃氧化反应烯烃氧化反应 (1)环氧化反应环氧化反应 第87页 (2)邻位双羟化反应邻位双羟化反应 第88页 二二、立立 体体 选选 择择 反反 应应(stereoselective reaction)立立体体选选择择反反应应是是指指由由一一个个反反应应物物生生成成两两种种或或两两种种以以上上立立体体异异构构产产物物中中，只只有有一一个个占占优势反应。优势反应。1.烯烃加成反应烯烃加成反应第89页 2.消除反应消除反应 60%20%20第90页优势构象优势构象主要产物主要产物第91页 3.Sharpless烯烃不对称双羟基化反应烯烃不对称双羟基化反应催化量催化量OsO4,基于金鸡纳配体基于金鸡纳配体,K3FeCN6,(CH3)3COH,H2O,0产率产率93，99光学纯光学纯第92页Sharpless双羟基化反应应用举例双羟基化反应应用举例逆逆合合成成份份析析开开拓拓者者E.J.Corey合合成成了了光光学学纯纯卵卵假假散散囊囊菌菌素素()-Ovalicin ()-Ovalicin几几乎乎是是血血管管生生长长抑抑制制剂剂中中活活性性最最好好一一个个，可可切切断断固固体体肿肿瘤瘤血血液液供供给给，且且化化学学稳稳定定，无无毒毒性性，不不起起炎炎症症，用用于于口口服服可可能能性性极大。极大。第93页 4.亲核加成反应亲核加成反应(1)克莱姆规则一克莱姆规则一 假假如如醛醛和和酮酮不不对对称称-碳碳原原子子上上结结合合三三个个基基团团以以L（大大）、M（中中）、S（小小）表表示示，那那末末这这些些非非对对称称醛醛和和酮酮与与一一些些试试剂剂（如如格格氏氏试试剂剂）发发生生加加成成反反应应时时，总总是是取取R-L重重合合构构象象，反反应应时时，试试剂剂从从羰羰基基旁旁空空间间位位阻阻较较小小基基团团（S）一边靠近分子。这称为一边靠近分子。这称为克莱姆规则一克莱姆规则一。第94页试剂中金属部分须与羰基氧形成配位键，若采试剂中金属部分须与羰基氧形成配位键，若采取稳定构象，则氧原子一端位阻增大，不利于取稳定构象，则氧原子一端位阻增大，不利于反应进行。反应进行。第95页 1.RMgX2.H3O+次要产物次要产物35oC R 主主 次次CH3 2.5 :1C6H5 4 :1(CH3)2CH 5 :1(CH3)3C 49 :1-70oC R 主主 次次(CH3)3C 499 :1 CH3 5.6 :1主要产物主要产物第96页Nu-当当醛醛、酮酮-C上上有有OH、NH时时，因因为为这这些些基基团团能能与与羰羰基基形形成成氢氢键键，所所以以形形成成以以下下构构象象（见见图图），若若发发生生加加成成，亲亲核核试试剂剂主主要要从从S基团一侧进攻，这称为基团一侧进攻，这称为克莱姆规则二克莱姆规则二。(2)克莱姆规则二克莱姆规则二第97页LiAlH4H2OLiAlH4H2O95%5%5.羰基还原反应羰基还原反应例例1空阻差异不大时，主要得稳定产物空阻差异不大时，主要得稳定产物第98页例例2LiAlH4+(1)内侧内侧(2)外侧外侧樟脑樟脑(1)异冰片异冰片(外型外型)(2)冰片冰片(内型内型)(90%)(10%)内侧空阻小于外侧，外型为主要产物（也内侧空阻小于外侧，外型为主要产物（也是稳定产物）。是稳定产物）。第99页例例364%36%内侧空阻大于外侧，内侧空阻大于外侧，H主要从外侧进主要从外侧进攻，尽管产物并非是稳定产物。攻，尽管产物并非是稳定产物。第100页新狼毒素新狼毒素B 思索题思索题1 酚羟基醚化反应活性酚羟基醚化反应活性 及产物立体化学及产物立体化学第101页新狼毒素新狼毒素B构象式示意图构象式示意图第102页思索题思索题2 产物消旋化产物消旋化第103页 思思索索题题3 羰羰基基还还原原产产物物及立体化学及立体化学第104页