第三章立体化学基础.ppt

主要内容: 基本概念：手性、手性分子、对映异构、内消旋体、外消旋体、非对映异构体。 分子的手性与其结构的关系，手性分子的判断，旋光度的测定。 Fischer 投影式的写法，立体异构体的构型（D/L、 R/S）。 无手性碳原子的对映异构。 第三章 立体化学基础 Basic stereochemistry 碳架异构 构造异构 位置异构 官能团异构 同分异构 顺反异构 构型异构 立体异构 对映异构 构象异构 异构的类型： 旋光性和比旋光度 偏振光和旋光性： 偏振面 旋光仪示意图 普通光：光波在所有平面振动的光， 亦称混合光。 偏振光：光波主要在某一平面振动的光。 旋光性：物质使偏振光的振动平面发生 偏转的性质。 概念： 旋光度和比旋光度 概念： α：(旋光度) 随物质的浓度和盛液管的长度发生变化。 c：物质的浓度。 l：盛液管的长度。 [α]tD: (比旋光度) 通常是物质以钠光灯的D线为光源、t为20℃时的特定常数。 [ M ]: 摩尔旋光度。 应用：根据此关系式可计算已知物的浓度或初步鉴别未知物。 关系式： 手性和对映异构体 手性(chirality) 实物与其镜像不能重合的现象，称为手性现象。 手性分子和对映体 (chiral molecule and enantiomer) 对映体：互为镜像的两个手性分子。 手性分子： 实物与其镜像不能重合的分子。 手性碳原子： 连有四个不同的原子或基团的碳原子。 对映体 对称性和非手性分子 (symmetrical property and achiral molecule) 对称面 symmetric plane 对称中心 symmetric center 有对称面和对称中心的分子，实物与其镜像相同，不是手性分子。 对称轴 symmetric axis 对称轴的情况较复杂，需视具体的对称轴来判断分子是否有手性。 实物和镜像是同一个物质。 非手性分子： 对映异构体的判断： ☆ 实物与其镜像不能重合的分子，是手性分子，有对映异构体。反之，为非手性分子。 ☆ 有对称面和(或)对称中心的分子，不是手性分子，没有对映异构体。 思考: 分子中只有一个手性碳原子的分子，是否为手性分子，有否对映体? 含一个手性碳原子的物质： (-)-乳酸 (+)-乳酸 (±)乳酸 m.p./℃ 28 28 18 [α]D20 -3.8 +3.8 0 概念: 左旋(-)； 右旋(+)； 外消旋体(±)（racemic modification）。 例： 对映体的性质： 立体异构体在物理性质上存在着差异，对映体之间的差异仅为旋光方向的相反；非对映体之间的物理性质则完全不同。 在非手性条件下，立体异构体的化学性质大致相同。 在手性条件下，立体异构体的化学性质和生物活性都存在着差异，如手性药物分子和生物大分子等。 手性分子的生物作用： 手性分子与手性生物受体之间的相互作用 费歇尔投影式 (Fischer projection formula) 规定： ≡ ≡ ☆ 横线和竖线的交叉点表示手性碳原子。 ☆ 横键伸向前，竖键伸向后。 ☆ 习惯上碳链直立，命名中编号较小的在上。 Fischer 投影式的操作： 1.只能旋转180°或其整数倍。 2.不能离开纸面翻转。 3.手性碳原子上的原子或基团两-两互换奇数 次构型发生改变，互换偶数次构型保持不变。 ≡ ≠ ≠ ≡ Fischer 投影式、Newman 投影式、锯架式之间的相互转换： Fischer’s Sawhorse’s Newman’s 构型命名法： 构型的D/L命名法(对分子的构型命名) 例： D-甘油醛 L-甘油醛 D-乳酸 L-苹果酸 L-丝氨酸 相对构型和绝对构型