华中科技大学有机学第七章 对映异构现象1.ppt

7.5.1.3 用手性色谱柱 本章总结 重点 熟练掌握 构造异构、顺反异构、构象、构型的概念 2.手性分子、不对称中心、对映异构体、非对映异构体、旋光度、外消旋体、内消旋体、 D/L构型、R/S构型、化学拆分等基本概念。 难点 手性分子的判断 既没有对称面，也没有对称中心 2. 用R/S方法命名手性分子 按原子序数大小排列的次序规则 对映异构体 手性分子不对称，无对称面无中心。 伴随两个对映体，性能相近分不清。 R-S可标记，次序规则定其名。 转化为非对映体，性能不同可拆分。 7.5.1.1 测定旋光度 一个纯的对映体具有最大的旋光度绝对值，如果混有另外一个对映体，其旋光度绝对值会减小。工业上一般通过测定旋光度来判断对映体的纯度，也是最早用于分析对映体纯度的方法，用测旋光度得到的纯度也叫光学纯度。如果一个手性分子在所使用的波长范围内没有吸收，则它的对映异构体纯度不能通过测定旋光性来判断。 7.5.1.2 核磁共振（NMR）测定 NMR一般不能区别两个对映体，但当这两个对映体与其它手性物质或者环境有作用时，这两个对映体实际上成为非对映体，此时则可以区别这两个对映体。 (a) 在手性溶剂中测定。 如用(-)-α-苯基乙胺作溶剂，2,2,2-三氟-1-苯基乙醇的两个对映体可以用19F NMR谱区别开来。 (b) 使用位移试剂。 常使用手性镧系配合物，对映体中含有孤对电子的原子能与手性金属配合物的金属离子配位，使对映体成为非对映体而能被NMR区别。很多手性化合物如酰胺、胺、酯、酮和硫砜等都能与手性镧系配合物作用，使对映体的NMR谱产生差异。 除了手性镧系配合物外，一些手性主体化合物也能用作位移试剂。 杯芳烃化合物 扁桃体酸 用手性色谱柱确定对映体的组成是广泛使用的方法，因为很多对映体都可用手性色谱柱分开。对于低沸点的手性分子，一般小于260oC，或者在高温下稳定的手性分子，可用气相色谱来分析；对于高沸点的手性分子，或者在高温下不稳定的手性分子，可用液相色谱来分析。 7.5.2 化学拆分法 将外消旋化合物分离成两个纯的对映体叫做对映体的拆分。例如可以用天然的L-(+)-酒石酸将?-苯乙胺拆分为纯的(S)-(-)-?-苯乙胺和(R)-(+)- ?-苯乙胺。 常用于外消旋碱拆分的还有樟脑磺酸、扁桃体酸、柠檬酸等；用于酸拆分的有生物碱奎宁、马钱子碱、辛可宁等。用于拆分对映体的这些具有光学活性的试剂也叫拆分试剂。 如果外消旋体既不是酸又不是碱，可以引入一个羧基或者氨基，然后用上述方法进行拆分。 7.5.3 物理拆分法 这种方法是在外消旋体的过饱和溶液中，加入少量某一对映体的晶体，也叫晶种，与晶种相同的对映体的过饱和度会加大，从而优先结晶出来。由于原外消旋体就是过饱和的溶液，晶种结晶出来时会将相同的对映体一同结晶出来，并可超出晶种的一倍。过滤后，溶液中就是另一对映体过量，再加外消旋体，加热溶解，冷却后另一对映体就优先结晶析出。这样加少量一种对映体，就可以把两种对映体分离出来，非常节省拆分试剂。在氯霉素的工业生产中使用这种方法可以将氯霉素同另外一种无效的对映体分开。 7.5.4 动力学拆分 前面两种对映体的拆分方法是利用溶解度及极性的大小来实行的。利用两个对映体在手性环境下反应速度不同，从而将两种对映体分离，这种方法叫做动力学拆分。 现在很多人工合成的手性催化剂也象生物酶一样具有很高的催化活性和选择性，甚至也可以用于外消旋体的动力学拆分。例如Sharpless环氧化手性催化剂可以用于烯丙醇的环氧化动力学拆分。 Sharpless环氧化手性催化剂为钛酸异丙酯和D-(+)-酒石酸异丙酯的混合物，用叔丁基过氧化氢作环氧化试剂，在二氯甲烷和－20oC下进行。外消旋体中的(R)- 3-丁烯-2-醇被环氧化，而(S)- 3-丁烯-2-醇由于反应很慢保留了下来。(S)- 3-丁烯-2-醇的沸点比环氧化物的低，先蒸馏出去，从而将两种异构体分开。得到的(2R,3R)-3,4-环氧基-2-丁醇是合成药物以及天然产物非常有用的手性原料。如它可用于合成新型抗癌药物埃博霉素（Epothilone）的手性砌块。 7.5.5 不对称催化反应 通过手性催化剂将非手性原料转化为单一的对映体或者某一对映体过量的合成方法叫做不对称合成。 现在不对称催化合成已经广泛的用于药物和天然产物的合成中。例如治疗帕金森病的L-多巴，就是通过不对