立体化学3优秀文档.ppt
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第三章:立体化学异构体:具有相同的分子式的不同化合物构造:分子中各原子间相互结合的顺序(连接顺序)构型:原子或基团在空间的排列方式对映异构体:互为镜象的两种构型异构体。分子的手性是存在对映异构体的必要和充分条件。手性:一个物体若与自身镜象不能叠合,叫具有手性。不能与镜象叠合的分子叫手性分子;手性分子都具有旋光性。旋光性物质(光活性物质):能使偏振光旋转的物质。光学活性的物质总是成对出现,一个左旋,一个右旋,互为对映体;手性(Chirality)——实物与其镜像不能完全重合的特性生活中的手性现象C3例如,美国孟山都公司在20世纪70年代中期就成功地用不对称催化氢化合成了治疗帕金森病的药物L-多巴。X=CH3NO2COOHOCH3⑵非碳手性中心(Si,N,S,PAs以及B等);因为对映体间旋光角度相由于在反应的全部过程中没有别的旋光性物质参加,所以叫绝对手性合成。(R)-(+)如手性膦、手性氮与手性砜类化合物:非碳原子所形成的不对称四面体(或三角锥体)化合物也有对映异构现象。四种方法都是在手性因素的影响下利用立体选择反应而实现手性合成的,只是手性因素有所不同罢了。分子既没有对称面,没有对称中心,也没有四重交替对称轴。象CX2YZ分子中的碳原子被称为前手性中心(prochiralcenter);对映异构体:互为镜象的两种构型异构体。二溴芪PhCHBr-CHBrPh在碘化钾-丙酮溶液中脱溴时,内消旋体比旋光体约快100倍四级铵盐不能翻转,可分出对映体[3]含手性轴的化合物:。a.丙二烯衍生物(具手性轴)b.联芳基型化合物(具手性轴)(R)-(+)(S)-(-)-2,2’-二氨基-6,6’-二甲基联苯联苯型下列哪些化合物为手性分子二.含两个(或多个)手性中心的分子非对映体(Diastereomers)和内消旋体(mesomer):非对映异构体之间不是物体与其镜象的关系的立体异构体。当分子中有n个手性碳原子时,则最多有2n个立体异构体。酒石酸分子中有两个相同的手性碳。如果按照2n规则,最多可有四个立体异构体。但实际上酒石酸分子只有三个立体异构体.L.Pasteur(1848)酒石酸立体异构体的物理性质环状化合物的对映异构:环中的σ键不能自由旋转,产生顺反异构;也可能出现对映异构体。内消旋体mp:130°楔形式Fischer投影式书写规则其它表示立体异构的方法透视式与费歇尔投影式之间的转换费歇尔投影式与纽曼投影式之间的转换三.外消旋体1外消旋化含有手性碳原子的化合物,若手性碳很容易形成正碳离子、负碳离子、自由基等中间体时,常会发生外消旋化。D-(-)-麻黄素有生理活性,易结晶含手性碳的化合物,若手性碳上的氢在酸或碱的催化作用下,易发生烯醇化,在烯醇化的过程中常会发生外消旋化。除了考虑基团的大小,还要考虑基团的形象例:外消旋酸拆分外消旋体的化学拆分实例:2-苯基-3-甲基丁酸酶法动力学拆分实例四.前手性关系(一)前手性中心非手性分子CX2Y2如CH3CH2CH3C-2上的两个H地位相等,(立体化学环境相同)等位(homotopic)关系。另一非手性分子如丙酸:(R)(S)C-2的两个H地位并不相等。象CX2YZ分子中的碳原子被称为前手性中心(prochiralcenter);分子中的X被不同于X,Y,Z的基团取代后形成的对映体时,两个基团(X)称为对映异位基团;两个基团的这一关系称为对映异位关系。前(潜)手性碳和前(潜)手性氢五.手性分子的生物作用例如:六.对映异构体的合成及化学2.对映异构体与手性试剂及非手性试剂的反应当与手性试剂反应时,反应速度不相等。具有准手中心的非手性分子,反应产物为外消旋体,可拆分为对映体,例如:七、手性合成技术(即不对称合成技术)。所谓手性合成是指手性分子或非手性分子中的准手性单位被转化成手性单位,并生成不等量的立体异构体的过程。按这个定义,除去少数特殊例子之外,通过手性合成得到的产物,其整体都应该是手性的和非外消旋的。凡是含有准手性中心的分子,在手性试剂、催化剂或反应环境,以及不对称物理因素(如偏振光)的作用下发生反应时,产生一对对映体中的一种占优势的结果;此外,同时含有手性中心和准手性中心的分子,在与非手性试剂反应时,原分子中手性中心对反应起诱导作用,生成另一个新的手性中心,其结果得到不等量的非对映体;当一个外消旋体与一手性试剂作用时,其中一个对映体的反应速度大于另一个,也属于手性合成。当手性合成的产物为一对对映体时,评价手性合成优劣的指标,可用对映体过量百分率%ee或旋光纯度百分率OP%来表示:例1:某2-丁醇试样经测定其比旋光度为+6.76,而(S)-(+)-2-丁醇(纯品)为+13.52,其