新版有机化学对映异构省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第五章对映异构第五章对映异构有机化学有机化学 武汉大学化学与分子科学学院武汉大学化学与分子科学学院第1页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学第五章第五章 对映异构对映异构3.1 3.1 旋光性旋光性3.2 3.2 手性与对称性手性与对称性3.3 3.3 含有一个手性碳原子化合物对映异构含有一个手性碳原子化合物对映异构3.4 3.4 对映异构体构型标识法对映异构体构型标识法3.5 3.5 含有两个和两个以上手性碳原子化合物对映异构含有两个和两个以上手性碳原子化合物对映异构3.6 3.6 含假手性碳原子化合物含假手性碳原子化合物3.7 3.7 环状化合物对映异构环状化合物对映异构3.8 3.8 对映异购与构象对映异购与构象3.9 3.9 不含手性碳原子化合物对映异构不含手性碳原子化合物对映异构3.10 3.10 外消旋体拆分外消旋体拆分3.11 3.11 对映异构与生物活性对映异构与生物活性第2页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学对映异构分子结构分子结构分子结构分子结构分子立体结构分子立体结构分子中原子相互联结方式和次序分子中原子相互联结方式和次序分子中原子在空间排列方式分子中原子在空间排列方式第3页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学同分异构现象同分异构现象结构异构结构异构立体异构立体异构碳链异构、官能团异构、官能碳链异构、官能团异构、官能团位置异构、互变异构等团位置异构、互变异构等构象异构构象异构构型异构构型异构顺反异构顺反异构 对映异构对映异构对映异构第4页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学对映异构物质旋光性很早就被发觉，如石英晶体等无机晶体物质旋光性很早就被发觉，如石英晶体等无机晶体旋光性早已被人们所知。但对有机化合物旋光性认旋光性早已被人们所知。但对有机化合物旋光性认识则较晚。识则较晚。1848年，路易年，路易巴斯德巴斯德(Louis Pasteur,18221895)对酒石酸钠铵晶体研究，为旋光异构现象即对映异对酒石酸钠铵晶体研究，为旋光异构现象即对映异构现象奠定了理论基础。构现象奠定了理论基础。v含有旋光异构分子含有什么特征呢？含有旋光异构分子含有什么特征呢？首先是在生物化学上，它们往往表现出不一样性首先是在生物化学上，它们往往表现出不一样性质来，如丙氨酸，它有两种分子，当把它们作为质来，如丙氨酸，它有两种分子，当把它们作为某种细菌食物时，只有一个被吃掉，而另一个完某种细菌食物时，只有一个被吃掉，而另一个完全保留下来。可见在生物体中选择性是很高。这全保留下来。可见在生物体中选择性是很高。这对于生物化学当然是相当主要。对于生物化学当然是相当主要。第5页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学对映异构起源Crystals of Sodium Ammonium Tartrate酒石酸钠铵晶体早期发觉1848年年巴斯德巴斯德第6页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学对映异构对映异构v天然化合物中常见天然化合物中常见Vc右右旋旋体体可可医医治治坏坏血血病病;谷谷氨氨酸酸右右旋旋体体有有调调味作用味作用;麻黄碱右旋才能舒张血管治高血压麻黄碱右旋才能舒张血管治高血压v旋光相反异构体则无用甚至有毒旋光相反异构体则无用甚至有毒v大部分氨基酸是左旋体大部分氨基酸是左旋体v反反应应停停治治孕孕妇妇反反应应，但但其其旋旋光光相相反反异异构构体体则致畸则致畸第7页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学反应停：五十年恩怨反应停：五十年恩怨Thalidomide(反应停）反应停）一个治疗早期妊娠反应药品，有很好止一个治疗早期妊娠反应药品，有很好止吐作用。许多有呕吐反应早期妊娠妇女，吐作用。许多有呕吐反应早期妊娠妇女，服用此药后，可快速把妊娠反应性呕吐服用此药后，可快速把妊娠反应性呕吐停住，因而取名为停住，因而取名为“反应停反应停”。反应停反应停 其它名称：沙利度胺其它名称：沙利度胺 太胺呱啶酮太胺呱啶酮 太谷山亚胺太谷山亚胺 太咪呱啶酮太咪呱啶酮主要成份：主要成份：性状：片剂。性状：片剂。功效主治：为一个镇静剂，对于各型麻风反应如发烧、结节红斑、神经痛、关节痛、淋巴结肿大等，有一定功效主治：为一个镇静剂，对于各型麻风反应如发烧、结节红斑、神经痛、关节痛、淋巴结肿大等，有一定疗效，对结核样型麻风反应疗效稍差。对麻风本病无治疗作用，可与抗麻风药同用以降低反应。疗效，对结核样型麻风反应疗效稍差。对麻风本病无治疗作用，可与抗麻风药同用以降低反应。使用方法及用量：口服：每日使用方法及用量：口服：每日100-200mg，分次服。对严重反应者，可增至，分次服。对严重反应者，可增至300-400mg（反应得到控制即（反应得到控制即逐步减量）。对长久反应者，需要较长久服药，每日或隔日服逐步减量）。对长久反应者，需要较长久服药，每日或隔日服25-50mg。不良反应和注意：本品有强烈致畸作用，妊娠妇女禁忌。非麻风病病人不应使用此药。不良反应有口干、头不良反应和注意：本品有强烈致畸作用，妊娠妇女禁忌。非麻风病病人不应使用此药。不良反应有口干、头昏、倦怠、恶心、腹痛、面部浮肿等。近年发觉本品有免疫抑制作用，可用于骨髓移植。昏、倦怠、恶心、腹痛、面部浮肿等。近年发觉本品有免疫抑制作用，可用于骨髓移植。第8页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学v1953年，瑞士一家名为年，瑞士一家名为Ciba药厂（现药界巨头瑞士诺华前身之一）首次合成药厂（现药界巨头瑞士诺华前身之一）首次合成了一个名为了一个名为”Thalidomide”药品。今后，药品。今后，Ciba药厂初步试验表明，此种药品药厂初步试验表明，此种药品并无确定临床疗效，便停顿了对此药研发。并无确定临床疗效，便停顿了对此药研发。v然而当初联邦德国一家名为然而当初联邦德国一家名为ChemieGruenenthal制药企业对反应停颇感兴制药企业对反应停颇感兴趣。他们尝试将其用做抗惊厥药品以治疗癫痫，但疗效欠佳，又尝试将其用趣。他们尝试将其用做抗惊厥药品以治疗癫痫，但疗效欠佳，又尝试将其用做抗过敏药品，结果一样令人失望。但研究人员在这两项研究过程中发觉，做抗过敏药品，结果一样令人失望。但研究人员在这两项研究过程中发觉，反应停含有一定镇静安眠作用，而且对孕妇怀孕早期妊娠呕吐疗效极佳。今反应停含有一定镇静安眠作用，而且对孕妇怀孕早期妊娠呕吐疗效极佳。今后，在老鼠、兔子和狗身上试验没有发觉反应停有显著副作用（事后研究显后，在老鼠、兔子和狗身上试验没有发觉反应停有显著副作用（事后研究显示，其实这些动物服药时间并不是反应停作用敏感期），示，其实这些动物服药时间并不是反应停作用敏感期），ChemieGruenenthal企业便于企业便于1957年年10月月1日将反应停正式推向了市场。日将反应停正式推向了市场。v今后很快，反应停便成了今后很快，反应停便成了“孕妇理想选择孕妇理想选择”（当初广告用语），在欧洲、亚（当初广告用语），在欧洲、亚洲、非洲、澳洲和南美洲被医生大量处方给孕妇以治疗妊娠呕吐。洲、非洲、澳洲和南美洲被医生大量处方给孕妇以治疗妊娠呕吐。v到到1959年，仅在联邦德国就有近年，仅在联邦德国就有近100万人服用过反应停，反应停每个月销量到万人服用过反应停，反应停每个月销量到达了达了1吨水平。在联邦德国一些州，患者甚至不需要医生处方就能购置到反应吨水平。在联邦德国一些州，患者甚至不需要医生处方就能购置到反应停。不过在美国，因为有报道称，猴子在怀孕第停。不过在美国，因为有报道称，猴子在怀孕第23到到31天内服用反应停会造天内服用反应停会造成胎儿出生缺点，美国食品和药品管理局（成胎儿出生缺点，美国食品和药品管理局（FDA）评审教授极力反对将反应）评审教授极力反对将反应停引入美国市场。最终，停引入美国市场。最终，FDA没有同意此种药品在美国临床使用，而是要求没有同意此种药品在美国临床使用，而是要求研究人员对其进行更深入临床研究（以后事实证实，这是一项多么明智决定！研究人员对其进行更深入临床研究（以后事实证实，这是一项多么明智决定！）。）。第9页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学v到了到了1960年，欧洲医生们开始发觉，当地域畸形婴儿出生率显著上升。这些年，欧洲医生们开始发觉，当地域畸形婴儿出生率显著上升。这些婴儿有是四肢畸形，有是腭裂，有是盲儿或聋儿，还有是内脏畸形（以后追婴儿有是四肢畸形，有是腭裂，有是盲儿或聋儿，还有是内脏畸形（以后追踪调查显示，其实早在踪调查显示，其实早在1956年年12月月25日，世界上第一例因母亲在怀孕期间服日，世界上第一例因母亲在怀孕期间服用反应停而造成耳朵畸形婴儿就出生了）。用反应停而造成耳朵畸形婴儿就出生了）。v1961年，澳大利亚悉尼市皇冠大街妇产医院麦克布雷德医生发觉，他经治年，澳大利亚悉尼市皇冠大街妇产医院麦克布雷德医生发觉，他经治3名名患儿海豹样肢体畸形与他们母亲在怀孕期间服用过反应停相关。麦克布雷德患儿海豹样肢体畸形与他们母亲在怀孕期间服用过反应停相关。麦克布雷德医生随即将自己发觉和疑虑以信件形式发表在了英国著名医学杂志医生随即将自己发觉和疑虑以信件形式发表在了英国著名医学杂志柳叶刀柳叶刀上。而此时，反应停已经被销往全球上。而此时，反应停已经被销往全球46个国家！个国家！v今后很快，联邦德国汉堡大学遗传学家兰兹博士依据自己临床观察于今后很快，联邦德国汉堡大学遗传学家兰兹博士依据自己临床观察于1961年年11月月16日经过电话向日经过电话向ChemieGruenenthal企业提出警告，提醒他们反应停企业提出警告，提醒他们反应停可能含有致畸胎性。在接下来可能含有致畸胎性。在接下来10天时间里，药厂、政府卫生部门以及各方教天时间里，药厂、政府卫生部门以及各方教授对这一问题进行了激烈讨论。最终，因为发觉越来越多类似临床汇报，授对这一问题进行了激烈讨论。最终，因为发觉越来越多类似临床汇报，ChemieGruenenthal企业不得不于企业不得不于1961年年11月底将反应停从联邦德国市场月底将反应停从联邦德国市场上召回。上召回。v但此举为时已晚，人们今后陆续发觉了但此举为时已晚，人们今后陆续发觉了1万到万到12万名因母亲服用反应停而造万名因母亲服用反应停而造成出生缺点婴儿！这其中，有快要成出生缺点婴儿！这其中，有快要4000名患儿活了不到一岁就夭折了。而且，名患儿活了不到一岁就夭折了。而且，因为在今后一段时间里，因为在今后一段时间里，ChemieGruenenthal企业一直不愿认可反应停致企业一直不愿认可反应停致畸胎性，在联邦德国和英国已经停顿使用反应停情况下，在爱尔兰、荷兰、畸胎性，在联邦德国和英国已经停顿使用反应停情况下，在爱尔兰、荷兰、瑞典、比利时、意大利、巴西、加拿大和日本，反应停仍被使用了一段时间，瑞典、比利时、意大利、巴西、加拿大和日本，反应停仍被使用了一段时间，也造成了更多畸形婴儿出生。也造成了更多畸形婴儿出生。第10页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学反应停事件受害者反应停事件受害者第11页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学v1961年年底，联邦德国亚琛市地方法院受理了全球第一例控告反年年底，联邦德国亚琛市地方法院受理了全球第一例控告反应停生产厂家应停生产厂家ChemieGruenenthal企业案件。企业案件。v1969年年10月月10日，法庭经过近日，法庭经过近8年审理，决定不采纳兰兹博士证年审理，决定不采纳兰兹博士证言。但此种说法一直未能得到公众广泛认可。言。但此种说法一直未能得到公众广泛认可。v1970年年4月月10日，案件控辩双方于法庭外达成了和解，日，案件控辩双方于法庭外达成了和解，ChemieGruenenthal企业同意向控方支付总额企业同意向控方支付总额11亿德国马克赔偿金。亿德国马克赔偿金。1970年年12月月18日，法庭作出终审判决，撤消了对日，法庭作出终审判决，撤消了对ChemieGruenenthal企业诉讼，但法庭同时认可，反应停确实含有致畸企业诉讼，但法庭同时认可，反应停确实含有致畸胎性，并提醒制药企业，在药品研发过程中，应以此为鉴。胎性，并提醒制药企业，在药品研发过程中，应以此为鉴。v1971年年12月月17日，联邦德国卫生部利用日，联邦德国卫生部利用ChemieGruenenthal企业赔偿款项专门为反应停受害者设置了一项基金，并邀请兰兹企业赔偿款项专门为反应停受害者设置了一项基金，并邀请兰兹博士作为此项基金监管人之一。今后多年间，在兰兹博士努力下，博士作为此项基金监管人之一。今后多年间，在兰兹博士努力下，联邦德国有联邦德国有2866名反应停受害者得到了应有赔偿。名反应停受害者得到了应有赔偿。v兰兹博士也因其为反应停受害者作出巨大贡献而受到全球反应停兰兹博士也因其为反应停受害者作出巨大贡献而受到全球反应停受害者深深敬仰。受害者深深敬仰。v至此，反应停似乎彻底结束了它为人类服务使命。至此，反应停似乎彻底结束了它为人类服务使命。第12页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学v马丁马丁施奈德斯是荷兰第一个施奈德斯是荷兰第一个“反应停儿童反应停儿童”。在年纪很小时候，他就已学着以残疾。在年纪很小时候，他就已学着以残疾之身生活下去，并逐步掌握了一系列技能，之身生活下去，并逐步掌握了一系列技能，包含弹奏电风琴。包含弹奏电风琴。美国一个美国一个“反应停反应停”受受害女孩，已害女孩，已经学会用她经学会用她仅有一只手仅有一只手绘画。绘画。第13页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学v背景资料背景资料调查显示，孕妇怀孕时末次月经后第调查显示，孕妇怀孕时末次月经后第34到到50天是反应停作用敏感期，在此时天是反应停作用敏感期，在此时间段以外服用反应停，普通不会造成胎儿出生缺点。间段以外服用反应停，普通不会造成胎儿出生缺点。v在末次月经后第在末次月经后第35到到37天内服用反应停，会造成胎儿耳朵畸形和天内服用反应停，会造成胎儿耳朵畸形和听力缺失。听力缺失。v在末次月经后第在末次月经后第39到到41天内服用反应停，会造成胎儿上肢缺失。天内服用反应停，会造成胎儿上肢缺失。v在末次月经后第在末次月经后第43到到44天内服用反应停，会造成胎儿双手呈海豹天内服用反应停，会造成胎儿双手呈海豹样样3指畸形。指畸形。v在末次月经后第在末次月经后第46到到48天内服用反应停，会造成胎儿拇指畸形。天内服用反应停，会造成胎儿拇指畸形。v除了能够造成畸胎，长久服用反应停可能还会引发外周周围神经除了能够造成畸胎，长久服用反应停可能还会引发外周周围神经炎。炎。在我国，江苏某制药厂在我国，江苏某制药厂v当前仍在生产反应停。当前仍在生产反应停。第14页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学反应停命不该绝？反应停命不该绝？v50年前草率上市、仅仅过了年前草率上市、仅仅过了4年就撤回年就撤回“反应停反应停”，至今还在让当代医学蒙羞。，至今还在让当代医学蒙羞。v就在就在“反应停反应停”声名狼藉之际，早在声名狼藉之际，早在1965年，一年，一名以色列医生偶然发觉名以色列医生偶然发觉“反应停反应停”对麻风结节性对麻风结节性红斑有很好疗效。经过红斑有很好疗效。经过34年慎重研究之后，年慎重研究之后，1998年，年，FDA同意同意“反应停反应停”做为治疗麻风结节性红做为治疗麻风结节性红斑药品在美国上市，美国成为第一个将斑药品在美国上市，美国成为第一个将“反应停反应停”重新上市国家。重新上市国家。“反应停反应停”还被发觉有可能用还被发觉有可能用于治疗各种癌症。现在于治疗各种癌症。现在“反应停反应停”已卷土重来，已卷土重来，90被用于治疗癌症病人，在美国销售额每年约被用于治疗癌症病人，在美国销售额每年约两亿美元。活性更强且没有致畸性两亿美元。活性更强且没有致畸性“反应停反应停”衍衍生物也已被同意上市。生物也已被同意上市。第15页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学区分对映异构体主要意义：区分对映异构体主要意义：Asn(天冬酰胺）苦味甜味第16页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学手性与气味手性与气味香芹酮薄荷油第17页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学5.1 旋光性:旋光性和比旋光度尼科尔棱镜普通光偏振光旋光性物质手性分子偏振光振动方向发生旋转第18页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学v1、手性分子光学活性、手性分子光学活性v光学活性光学活性 Optical Activityv1）偏振光）偏振光 (plane-polarized light)5.1 旋光性右旋,记为d-或(+)-;左旋,记为l-或()-。第19页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学手性分子光学活性v2）左旋和右旋）左旋和右旋 (-)and (+)v(laevorotatory and dextrorotatory)能使偏振光振动方向向右旋物质，叫做右旋物能使偏振光振动方向向右旋物质，叫做右旋物质，用质，用“d”或或“+”表示。表示。能使偏振光振动方向向左旋物质，叫做左旋物能使偏振光振动方向向左旋物质，叫做左旋物质，用质，用“l”或或“-”表示。表示。对映体是一对相互对映手性分子，它们都有对映体是一对相互对映手性分子，它们都有旋光性，二者旋光方向相反。旋光性，二者旋光方向相反。v3）外消旋体）外消旋体-一对对映异构体等量混合物一对对映异构体等量混合物 Racemic mixture,racemate第20页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学乳酸（乳酸（CH3CH(OH)CO2H）v从肌肉中提取。右旋乳酸从肌肉中提取。右旋乳酸d-(+)乳酸乳酸v葡萄糖发酵制取，左旋乳酸葡萄糖发酵制取，左旋乳酸l-(-)乳酸乳酸v从从酸酸牛牛奶奶中中提提取取，对对偏偏光光无无影影响响，外外消旋乳酸（消旋乳酸（）乳酸）乳酸第21页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学比旋光度(specific rotation)l4)比旋光度比旋光度若被测物质是纯液体，则：若被测物质是纯液体，则：=lC 样品旋光度样品旋光度C溶液浓度溶液浓度（g/mL）l 管长（管长（dm）=l 液体密度液体密度第22页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学手性分子光学活性v5）光学纯度光学纯度（Optical Purity)-A mixture of enantiomers(对映体对映体)in a 75:25 ratio will have an observed rotation that is 50%of that for a single enantiomer.Such a mixture is said to have an optical purity of 50%v vo.p.=100%v c c l l第23页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学手性分子光学活性v6）对映体过量百分数）对映体过量百分数 e.e.（enantiomeric excess)ve.e.=%of major enantiomer -%of minor enantiomer第24页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学手性分子光学活性v-手性分子光活性（左旋和右旋）是能够手性分子光活性（左旋和右旋）是能够经过旋光仪测得经过旋光仪测得v-不过（不过（+）和（）和（-）并不对应于（）并不对应于（R）和）和（S）v-R、S绝对构型绝对构型怎样测得呢？怎样测得呢？v-X-射线单晶衍射射线单晶衍射(1950年）年）v-相对构型相对构型第25页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学5.2手性和对映体v这两个模型关系就像左手和右手关系一样这两个模型关系就像左手和右手关系一样:不能相互叠合，但互为镜象。互为镜象两不能相互叠合，但互为镜象。互为镜象两种构型分子称为对映异构体。与其镜象不种构型分子称为对映异构体。与其镜象不能叠合和分子称手性分子能叠合和分子称手性分子第26页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学手性和对映体v乳酸分子（乳酸分子（CH3CH(OH)COOH）两种立体结）两种立体结构模型：构模型：第27页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学 D20=+3.8o(水水)D20=-3.8o(水水)5.2 5.2 手性与对称性手性与对称性第28页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学分子对称性v四种对称原因：v对称轴对称轴(旋转轴旋转轴)v对称面对称面(镜面镜面)v对称中心对称中心v交替对称轴交替对称轴(旋转反应轴旋转反应轴)是否存在对映是否存在对映异构体与分子异构体与分子对称性相关对称性相关第29页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学对称轴对称轴(旋转轴旋转轴)v构想分子中有一条直线，当分子以此直线为轴旋构想分子中有一条直线，当分子以此直线为轴旋转转360360/n/n（n n为正整数）后，得到分子与原来分子为正整数）后，得到分子与原来分子相同，这条直线就是相同，这条直线就是n n重对称轴重对称轴。对称轴对称轴绕对称轴旋转绕对称轴旋转180之后之后对称轴对称轴第30页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学对称面对称面(镜面镜面)v构想分子中有一平面，它能够把分子分为互为镜构想分子中有一平面，它能够把分子分为互为镜象两半，这个平面就是对称面。象两半，这个平面就是对称面。对称面对称面对称面对称面第31页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学对称中心对称中心 构想分子中有一个点，从分子任何一个原子出发，构想分子中有一个点，从分子任何一个原子出发，向这个点作一直线，再从这个点将直线延长出去，向这个点作一直线，再从这个点将直线延长出去，则在与该点前一线段等距离处，能够碰到一个一则在与该点前一线段等距离处，能够碰到一个一样原子，这个点就是对称中心。样原子，这个点就是对称中心。对称中心第32页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学v请分析甲烷分子对称原因请分析甲烷分子对称原因手性和对称性手性和对称性第33页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学交替对称轴交替对称轴(旋转反应轴旋转反应轴)：构想分子中有一条构想分子中有一条直线，当分子以此直线，当分子以此直线为轴旋转直线为轴旋转360360/n/n后，再用一后，再用一个与此直线垂直平个与此直线垂直平面进行反应，假如面进行反应，假如得到镜象与原来分得到镜象与原来分子完全相同，这条子完全相同，这条直线就是交替对称直线就是交替对称轴。轴。第34页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学手性和对称性手性和对称性v更迭对称轴更迭对称轴 Sn =Cn+（垂直于（垂直于Cn）v1956年首次合成了一个有四重更迭轴分子年首次合成了一个有四重更迭轴分子v 900C第35页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学v非手性分子：含有对称面、对称中心或交非手性分子：含有对称面、对称中心或交替对称轴分子，能与其镜象叠合。替对称轴分子，能与其镜象叠合。v手性分子：没有对称面、对称中心或交替手性分子：没有对称面、对称中心或交替对称轴分子，不能与其镜象叠合。对称轴分子，不能与其镜象叠合。v对称轴有没有对分子是否具手性没有决定作用。对称轴有没有对分子是否具手性没有决定作用。手性和对称性手性和对称性第36页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学v含有一个手性中心含有一个手性中心(Chiral center)(Chiral center)对映体（对映体（EnantiomerEnantiomer）v手性碳原子：手性碳原子：假如一个碳原子与四个互不相同基团相连，则假如一个碳原子与四个互不相同基团相连，则这个碳原子没有任何对称原因，叫做不对称碳原子，也叫手这个碳原子没有任何对称原因，叫做不对称碳原子，也叫手性碳原子。在结构式中用性碳原子。在结构式中用*加以标识。加以标识。5.3含有一个手性碳原子化合物对映异构含有一个手性碳原子化合物对映异构手性碳原子上四手性碳原子上四个互不相同基团个互不相同基团在空间有两种构在空间有两种构型，所以含有一型，所以含有一个手性碳原子化个手性碳原子化合物一定存在一合物一定存在一对对映异构体。对对映异构体。第37页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学乳酸乳酸第38页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学2-氯丁烷氯丁烷S型型R型型第39页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学2-甲基丁醇甲基丁醇第40页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学5.4 对映异构体构型标识法3.4.1 构型表示方法构型表示方法3.4.1.1 透视式透视式 粗实线在前粗实线在前,虚线在后虚线在后第41页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学5.4构型表示方法与标识v3.4.1.2Fischer 投影式投影式 书写规则书写规则:COOHHO H CH3主碳链竖写主碳链竖写,命名时编号命名时编号最小碳原子写在最上方最小碳原子写在最上方.横前竖后横前竖后:以横线连接基以横线连接基团在纸平面前面团在纸平面前面,以竖线连以竖线连接基团在纸平面后面接基团在纸平面后面.Fischer 投影式在纸平面内转动投影式在纸平面内转动180或或 360,构型不变构型不变.不过若在纸平面内转动不过若在纸平面内转动90或或 270,或者或者 离开纸平面离开纸平面 翻转翻转180,将变成它对映体将变成它对映体.第42页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学5.4构型表示方法与标识v3.4.2构型标识构型标识v3.4.2.1 D/L 标识法标识法相对构型标识相对构型标识v人为要求人为要求(+)甘油醛甘油醛 为为 D型型,()甘油醛甘油醛 为为 L型型 CHO CHO H OH HO H CH2OH CH2OH D (+)甘油醛甘油醛 L ()甘油醛甘油醛 其它手性化合物相对构型标识则以甘油醛为参考物其它手性化合物相对构型标识则以甘油醛为参考物,经过经过与甘油醛构型间某种联络来确定与甘油醛构型间某种联络来确定.vD/L标识法多用于标识法多用于糖类糖类和和氨基酸氨基酸构型标识构型标识,有一定不足有一定不足.v相对构型相对构型D、L与旋光方向与旋光方向(+)、()没有任何对应关系没有任何对应关系.第43页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学D-(-)乳酸乳酸L-()乳酸乳酸D/L标识法标识法：第44页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学3.4.2.2 R/S 标识法标识法绝对构型标识绝对构型标识绝对构型绝对构型:分子中原子或分子中原子或基团实际空间排布基团实际空间排布.1.次序规则次序规则 将原子或基团按先后将原子或基团按先后次序排列规则次序排列规则.2.R/S构型确实定构型确实定 将与手性碳原子相连将与手性碳原子相连四个原子或基团按次四个原子或基团按次序规则排列序规则排列,其优先次其优先次序假定为序假定为 a b c d第45页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学v绝对构型绝对构型(Absolute Configuration)和构型表示方法和构型表示方法(R Rectusand SSinister)5.4构型表示方法与标识第46页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学第47页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学5.4构型表示方法与标识A.(R)-2-Butanol(R-2-丁醇丁醇)B.(S)-1-methoxy-2-propanamine(S-1-甲氧基甲氧基-2-丙胺丙胺)C.(S)-5-chloro-6-hepten-2-one(S-5-氯氯-6-庚烯庚烯-2-酮酮)使用左右手法则是十分方便使用左右手法则是十分方便第48页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学v4、费歇尔投影式、费歇尔投影式(Fischer projections)v 提议使用提议使用“纸面分析法纸面分析法”判断判断 R、Sv-注意最小基团在横线还是在竖线注意最小基团在横线还是在竖线5.4构型表示方法与标识ACDBFischer projection第49页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学Fischer projections用一个用一个“+”字，交点代表手性字，交点代表手性 C C，碳链放在竖键，碳链放在竖键，1 1号号C C放在上方。放在上方。横横-前；竖前；竖-后后第50页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学Fischer projections说明说明：FischerFischer投影式不能离开纸面翻转。投影式不能离开纸面翻转。FischerFischer投影式能够在纸面旋转投影式能够在纸面旋转1801800 0 FischerFischer投影式中基团交换偶数次构型不变。投影式中基团交换偶数次构型不变。COOHCOOHCHCH2 2OHOHOHOH H H HOHOH HCHCH2 2OHOHCOOHCOOHCOOHCOOH H HCHCH2 2OHOHOHOHCOOHCOOHH HCHCH2 2OHOH HOHORSSS第51页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学在费歇尔投影式上进行在费歇尔投影式上进行R/S标识策略标识策略若若 d 在竖线上在竖线上 a a c b b c d d 顺时针顺时针:R 构型构型 逆时针逆时针:S 构型构型 若若 d 在横线上在横线上 a a d b b d c c 顺时针顺时针:S 构型构型 逆时针逆时针:R 构型构型第52页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学在费歇尔投影式上进行在费歇尔投影式上进行R/S标识：标识：第53页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学在费歇尔投影式上进行R/S标识：第54页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学5.4构型表示方法与标识构型表示方法与标识R构型与构型与S构型构型相同相同手性碳原子互为对映关系手性碳原子互为对映关系.R/S标识法广泛用于各类手性化合物构型标识标识法广泛用于各类手性化合物构型标识.绝对构型绝对构型R、S与旋光方向与旋光方向(+)、()没有任没有任何对应关系何对应关系.第55页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学5.5含有两个手性碳原子化合物对映异构含有两个手性碳原子化合物对映异构1)含两个不一样手性碳原子分子含两个不一样手性碳原子分子HOOCC*H(OH)C*HClCOOH2-羟基羟基-3-氯丁酸氯丁酸 I is not an enantiomer(对映体对映体)of III,nor of IV；II is not an enantiomer of III,not of IV；They are diasteromers(非对映体非对映体)有两个手性碳，四种立体异构体，两对对映异构体有两个手性碳，四种立体异构体，两对对映异构体第56页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学含两个手性碳原子分子含两个手性碳原子分子v2）含两个相同手性碳原子分子）含两个相同手性碳原子分子HOOCC*H(OH)C*H(OH)COOH 2,3-二羟基丁酸（酒石酸）二羟基丁酸（酒石酸）(1)(2R,3R)(2)(2S,3S)(3)(2S,3R)(4)(2R,3S)或或(2R,3S)或或(2S,3R)第57页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学含两个手性碳原子分子含两个手性碳原子分子外消旋体外消旋体(racemate):等量对映体混合物，可用适当方法等量对映体混合物，可用适当方法拆分。拆分。内消旋体内消旋体(meso)：分子内部形成对映两半化合物：分子内部形成对映两半化合物(有平面有平面对称因数对称因数)。内消旋体无旋光性内消旋体无旋光性(抵消抵消),不能分离成光活性物质不能分离成光活性物质有两个手性碳，三种立体异构体，有两个手性碳，三种立体异构体，(1)和和(2)为一对对映为一对对映异构体；异构体；(3)和和(4)为同一分子，无旋光性，称内消旋体。为同一分子，无旋光性，称内消旋体。第58页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学（2S,3R）酒石酸分子中对称面和对称中心酒石酸分子中对称面和对称中心全重合式构象全重合式构象对称面对称面第59页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学（2S,3R）酒石酸分子中对称面和对称中心酒石酸分子中对称面和对称中心对位交叉式构象对位交叉式构象对称中心对称中心第60页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学注 意v外外消消旋旋体体与与内内消消旋旋体体都都没没有有旋旋光光性性，但但它们有本质不一样：它们有本质不一样：外外消消旋旋体体是是等等量量左左旋旋体体和和右右旋旋体体混混合合物，可拆分；物，可拆分；内消旋体是分子内有对称面单一化合内消旋体是分子内有对称面单一化合物，不可拆分。物，不可拆分。第61页武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学武汉大学医学有机化学手性化合物物理性质手性化合物物理性质v酒石酸立体异构体特征酒石酸立体异构体特征Some properties of the stereoisomers of tartaric acidvStereoisomers M.P.(0C)20 Density Solubility in H2Ov (+)168-170 +12 1.7598 139.0g/100mlv (-)168-170 -12 1.7598 139.0g/100ml v meso 146-148 0 1.6660 125.0g/100mlv ()206 0 1.7880 20.6g/100ml 1)The(+)-and(-)-tar