第五章立体化学基础：手性分子课件.ppt

1、第五章习题第五章习题不要求做的题目：不要求做的题目：5-7习题集不要求做的：习题集不要求做的：9改错：课本改错：课本p74 Newman投影式应为：投影式应为：OHHCHOHCH2OHHONO2HOHHNHCOCHCl2CH2OH习题集习题集p30 2.编号为编号为:答案：答案：1R,2R3第五章第五章立体化学基础：手性分子立体化学基础：手性分子一、手性分子和对映体一、手性分子和对映体二、旋光性二、旋光性三、费歇尔投影式三、费歇尔投影式四、构型标记法四、构型标记法五、含两个五、含两个C*的对映异构的对映异构六、手性分子的生物作用六、手性分子的生物作用立体化学基础：立体化学基础：手性分子手性分子

2、一、手性分子和对映体一、手性分子和对映体1.基本概念基本概念手性手性手性分子手性分子对映异构体（对映体）对映异构体（对映体）实物实物镜象镜象2.含有一个手性含有一个手性C的对映异构的对映异构乳酸乳酸CCOOHOHHCH3CCOOHHOHCH3*CHCH3COOHOH手性中心手性中心手性碳原子手性碳原子 C*透视式透视式透视式透视式含有一个手性碳原子的化合物必含有一个手性碳原子的化合物必结论结论1非手性分子非手性分子对称面对称面（C连两个以上相同基团或少于四个基团）连两个以上相同基团或少于四个基团）结论结论2具有对称面的分子是非手性分子具有对称面的分子是非手性分子（C连四个不同的基团）连四个不同

3、的基团）定是手性化合物，有一对对映体定是手性化合物，有一对对映体HHCOOHCH3CH3-CH2-COOH哪些分子是手性分子？哪些分子是手性分子？方法：寻找对称面方法：寻找对称面 寻找寻找C*CCH3OCH2CHCH2CH3CH3CHCH3BrCH3OHCH2CHCH2CH3OHNH2CH3*手性分子手性分子非手性分子非手性分子手性分子手性分子非手性分子非手性分子非手性分子非手性分子手性分子手性分子二、旋光性二、旋光性1.旋光度与比旋光度旋光度与比旋光度尼科尔棱镜尼科尔棱镜尼科尔棱镜尼科尔棱镜单一对映体的溶液单一对映体的溶液手性化合物具有手性化合物具有旋光性旋光性旋光度旋光度（+）右旋（顺时针

4、）右旋（顺时针）（）左旋（逆时针）左旋（逆时针）圆盘旋光仪圆盘旋光仪自动旋光仪自动旋光仪l C Dt=比旋光度比旋光度l 旋光管的长度旋光管的长度（dm）旋光度旋光度（）（）C 溶液的浓度溶液的浓度（gmL-1）比旋光度比旋光度 Dtt 测定时的温度测定时的温度（）D 钠光波长钠光波长 589nm 将胆固醇样品将胆固醇样品 260mg 溶于溶于5mL 氯仿中，氯仿中，然后将其装满然后将其装满 5cm 长的旋光管，在室温长的旋光管，在室温(20)时通过偏振的钠光，测得旋光度为时通过偏振的钠光，测得旋光度为-2.5,计算计算胆固醇的比旋光度。胆固醇的比旋光度。-2.50.26g5mL 0.5dm=

5、-96（注意单位）（注意单位）Dt=解：解：2.对映体物理常数的特点对映体物理常数的特点3.外消旋体外消旋体 一对对映体的等量混合物一对对映体的等量混合物 乳酸的一些物理常数乳酸的一些物理常数 Dt 1.表示方法表示方法三、费歇尔（三、费歇尔（Fischer）投影式）投影式交叉代表手性碳，交叉代表手性碳，横前竖后要记牢；横前竖后要记牢；竖键应是主碳链，竖键应是主碳链，编号小端放上面。编号小端放上面。CH3CHCOOHOH3 2 1*CCOOHHHOCH3CH3CCOOHOHH乳酸乳酸2.书写书写Fischer投影式须注意投影式须注意：HCOOHOHCH3HOCOOHHCH3HOCH3HCOOH

6、(1)Fischer 投影式不能离开纸面翻转，只能在投影式不能离开纸面翻转，只能在纸面上旋转纸面上旋转180；若转；若转90或或270，构型发，构型发生改变。生改变。HOOCOHCH3H离开纸面翻转离开纸面翻转在纸面旋转在纸面旋转180转转90(2)Fischer 投影式手性碳原子上所连的原子或投影式手性碳原子上所连的原子或基团可以两两相互交换偶数次，但不能交换奇基团可以两两相互交换偶数次，但不能交换奇数次。数次。（适用于只含一个手性碳原子的情况）（适用于只含一个手性碳原子的情况）HCOOHOHCH3CH3OHCOOHHHOHCOOHCH3(3)Fischer 投影式中保持一个基团不变，而把投

7、影式中保持一个基团不变，而把另外三个基团顺时针或逆时针地调换位置，其另外三个基团顺时针或逆时针地调换位置，其构型不变。构型不变。HOCOOHCH3HHCOOHOHCH3(2)=(3)=(4)(1)(2)(3)(4)ClBrCH3HCH3BrClHClCH3BrHCH3ClHBr指出互为相同的构型指出互为相同的构型1.D/L 构型标记法构型标记法相对构型相对构型四、构型标记法四、构型标记法D-(-)-(-)-甘油酸甘油酸gH OL-丙氨酸丙氨酸D-(+)-(+)-甘油醛甘油醛L-(-)-(-)-甘油醛甘油醛CHOOHHCH2OHCHOHCH2OHHOHCH2OHOHCOOHH2NHCOOHCH3

8、常用于糖类和氨基酸的构型标记常用于糖类和氨基酸的构型标记2.R/S 构型标记法构型标记法(1)标记标记R/S 构型的步骤构型的步骤 按原子序数大小确定与手性碳原子相连按原子序数大小确定与手性碳原子相连的四个原子或基团的大小顺序。的四个原子或基团的大小顺序。将手性碳原子的四个原子或基团中最小将手性碳原子的四个原子或基团中最小的原子或基团置于最远的位置，观察另外三的原子或基团置于最远的位置，观察另外三个原子或基团由大到小的顺序。如个原子或基团由大到小的顺序。如顺顺时针方时针方向即为向即为R构型，构型，逆逆时针方向为时针方向为S构型。构型。abde（e最小）最小）RSCClHCH3C2H5CHC2H

9、5CH3ClCH3CHC2H5ClClC2H5CH3 顺顺时针方向时针方向ClC2H5CH3 逆逆时针方向时针方向A A B B D D e e试标记乳酸的构型试标记乳酸的构型COOHCHOCH3HCOOHCOHH3CHR-(-)-乳酸乳酸(+)-乳酸乳酸S-OH COOH CH3手势法手势法COOHCOHH3CH手臂手臂拇指拇指食指食指中指中指S 末优基团在末优基团在竖竖方向（即上或下）时，只方向（即上或下）时，只须在纸平面上沿最优须在纸平面上沿最优次优次优再次优基团画再次优基团画圆弧，圆弧，顺顺时针为时针为R型，型，反之反之为为S型。型。(2)R/S 构型标记法在构型标记法在Fischer

10、投影式中的投影式中的应用应用ClCH3BrHH3CHClBrBrClCH3R S 末优基团处在末优基团处在横横方向（即左或右）时，方向（即左或右）时，用同样的方法画圆弧，用同样的方法画圆弧，顺顺时针为时针为S型，型，反之反之为为R型。型。HClBrCH3ClCH3HBrR S 用用Fischer 投影式表示投影式表示S-3-溴溴-1-丁烯丁烯的结构的结构CH3CHCHCH2BrCHHBrCH3CH2五、含两个手性五、含两个手性C的对映异构的对映异构CH2CHCHCHOOHOHOH2,3,4-三羟基丁醛三羟基丁醛 4 3 2 1HCHOOHHOHCH2OH232R,3R（）（）（）（）2S,3S

11、2S,3R2R,3S非对映体非对映体*1个个C 2 个个对映体对映体*12个个C 2 个个对映体对映体*2n个个C 2 个个对映体对映体*nHOCHOHHOHCH2OHHOCHOHHOHCH2OHHCHOOHHOHCH2OHHOOCCHCHCOOHOHOH2,3-二羟基丁二酸（酒石酸）二羟基丁二酸（酒石酸）*2R,3R 2S,3S内消旋体内消旋体 =HCOOHOHHOHCOOH（）（）（）（）HOCOOHHHOHCOOHHCOOHOHHOHCOOHHOCOOHHHOHCOOH2R,3S2S,3R（立体异构体数（立体异构体数 2n）试以酒石酸的立体异构为例说明以下概念：试以酒石酸的立体异构为例说

12、明以下概念：对映体、非对映体、外消旋体、内消旋体、对映体、非对映体、外消旋体、内消旋体、相同化合物相同化合物想一想想一想用用R/S构型命名法指出下面化合物构型命名法指出下面化合物的构型，并说明其相互关系的构型，并说明其相互关系(1)(2)2R,3S2S,3RHCH3BrH3CHOHHBrCH3H3COHH2323相互关系：相互关系：对映体对映体六、手性分子的生物作用六、手性分子的生物作用1.手性药物的生理效应手性药物的生理效应1R,2R-1S,2S-抗菌活性抗菌活性 (-)(+)=100 0.4合霉素合霉素 外消旋体外消旋体 已淘汰已淘汰NO2HOHHNHCOCHCl2CH2OH氯霉素氯霉素(

13、-)(+)NO2HOHCl2CHCOHNHCH2OH镇静催眠药反应停（沙利度胺镇静催眠药反应停（沙利度胺 Thalidomide）历史教训历史教训（19591962年年 欧洲）欧洲）造成造成6000多名无头或缺腿缺手的多名无头或缺腿缺手的“海豹儿海豹儿”S-(-)对胚胎有很强的致畸作用对胚胎有很强的致畸作用 R-(+)有镇静作用，消除孕妇妊娠反应有镇静作用，消除孕妇妊娠反应沙利度胺沙利度胺 Thalidomide手性分子与手性生物受体之间的相互作用手性分子与手性生物受体之间的相互作用（a）一个对映体容易进入手性的受体靶位，发挥）一个对映体容易进入手性的受体靶位，发挥它的生物效应它的生物效应（b

14、）另一个对映体不能合适地进入相同的受体靶）另一个对映体不能合适地进入相同的受体靶位位，因此它没有同样的生物效应，因此它没有同样的生物效应(a)(b)阴离子部位阴离子部位阴离子部位阴离子部位平面区平面区平面区平面区受体受体受体未接触部位受体未接触部位L-(+)-肾上腺素肾上腺素D-(-)-肾上腺素肾上腺素血管收缩作用：血管收缩作用：D型比型比L型强型强1220倍倍2002年年500种畅销药物中手性药物有种畅销药物中手性药物有289种，占种，占59%2005年世界手性药物总销售额达年世界手性药物总销售额达1720亿美元亿美元2010年可望超过年可望超过2500亿美元亿美元2.手性药物手性药物 二十一世纪的宠儿二十一世纪的宠儿3.外消旋体的拆分外消旋体的拆分化学拆分法：对映体化学拆分法：对映体 非对映体非对映体分步结晶分步结晶蒸馏蒸馏小小 结结1.能用实例说明能用实例说明p84 5-4的概念。的概念。3.掌握掌握R/S构型标记法。构型标记法。4.能正确判断各种立体异构体的相互关系。能正确判断各种立体异构体的相互关系。5.注意构型与构象的区别。注意构型与构象的区别。2.能正确书写能正确书写Fischer投影式。投影式。