手性分子介绍

1、PhH2CCOOHH2NH(S)-Phenylalanine Bitter tasteHOOCCH2PhHNH2(R)-Phenylalanine Sweet taste“苦苦”“甜甜” 在许多情况下，化合物的一对对映体在生物体内的药理活性、在许多情况下，化合物的一对对映体在生物体内的药理活性、代谢过程、代谢速率及毒性等存在显著的差异。代谢过程、代谢速率及毒性等存在显著的差异。HNCHCl2OHOOHO2N氯 霉 素(R)-form, 有 效 异 构 体(S)-form, 无 效 异 构 体ONHMeClKetamine(S)-form, 麻 醉 剂(R)-form, 致 幻 剂HSOHNH2

2、OPenicillamine(S)-form, 治 疗 关 节 炎(R)-form, 突 变 剂NHHNOHOHEthambutol(S)-form, 治 疗 结 核 病(R)-form, 致 盲*NNHOOOOThalidomide(R)-form, 镇 静 剂(S)-form, 严 重 致 畸手性分子手性分子 以三维空间研究物质的结构和性质的化学称为以三维空间研究物质的结构和性质的化学称为立体化学。立体化学。一、手性分子和对映异构一、手性分子和对映异构O HC O O HHC H3O HC O O HHC H3手性手性：一个物体若与其镜像不能重合，称这个物体具：一个物体若与其镜像不能重合，

3、称这个物体具有手性；也叫手征性有手性；也叫手征性不能与自身镜像重合的分子称为不能与自身镜像重合的分子称为手性分子。手性分子。一个分子是否具有手性与其对称性有关：一个分子是否具有手性与其对称性有关：1）对称面）对称面 若有一个平面把分子分成两半，这两半是实物与镜若有一个平面把分子分成两半，这两半是实物与镜像的关系，则此平面是分子的对称面。用像的关系，则此平面是分子的对称面。用表示。表示。ClCHClHClCHClH2）对称中心若分子中有一点，从分子中的任一原子或基团出发，向该点引一直线，若在距该点等距离处，有一相同的原子或基团，这点是对称中心，用i表示。CH3ClHCH3ClHHHi 凡是分子中

4、具有对称面或对称中心的分子一般是具有对称面或对称中心的分子一般是非手性分子；反之分子具有手性。非手性分子；反之分子具有手性。 凡是手性分子必有互为镜像的两种构型，互为镜像的两种构型的异构体叫做一对对映体一对对映体。这种立体异构称为对映异构。注意注意：要把一种构型转变成它的对映异构体，必须断裂分子中的化学键，然后对调两个基团的位置。普通光线尼克尔棱 镜平面偏振光 能使偏振光发生偏转的性质，称为旋光性旋光性；具有这种性质的物质，称为旋光性物质旋光性物质（光活性物质）； 反之为非光活性物质非光活性物质。使偏振光振动方向旋转的角度称为旋光度旋光度，用表示。使偏振光振动方向向左旋称为左旋体左旋体，用“”

5、表示；向右旋的称为右旋体右旋体，用 “+”表示。介质 注：注：凡是手性分子，都有旋光性；凡是手性分子，都有旋光性； 非手性分子无旋光性非手性分子无旋光性一对对映体对偏振光的作用正好相反，一个使偏一对对映体对偏振光的作用正好相反，一个使偏振光左旋，一个使之右旋，旋光度数值相等。振光左旋，一个使之右旋，旋光度数值相等。ABCDAABDA乳酸旋光性物质目镜（亮）起偏镜检偏镜盛液管旋光仪中读到的旋光度；l 盛液管的长度；（dm）C 溶液的浓度；（g/ml）比旋光度与入射光的波长、温度有关，如葡萄糖：4）比旋光度）比旋光度 Clt 5 .5225D2）透视式（或伞形式）“楔前虚后实平面楔前虚后实平面”O

6、HCOOHHCH3O HC O O HHC H3C透视式3）菲舍尔（Fischer）投影式 投影规则：手性碳放在纸面上，伸向纸面前方的键放在横键上，伸向纸面后方的 键放在竖键上；主链竖着写，命名时编号小的碳在最上方。HOCO OHHCH3 注：注：1）不能任意调换两基团的位置，2）将投影式在纸面内平移或转动180时，分子构型保持不变；3）离开纸面翻转180或在纸面内旋转90的奇数倍，构型反转。HOCHOHCH2OHOHCHOHCH2OHD-（+）- 甘油醛L-（-）- 甘油醛HOCOOHHCH3OHCO OHHCH3L-(+)-乳酸D-(-)-乳酸注：D、L与左右旋无关，D、L表示相对构型；

7、而左、右旋通过旋光仪测定结果。2) R-S标记法标记法绝对构型标记法：绝对构型标记法：CabcdCabcdS-R-COOHHCH3COHOH.COOHCH3HR-乳酸（乳酸（R-2-羟基丙酸）羟基丙酸）abcd如果：如果：a b c dd在横键上S-R-abcdabcd顺时针：S-逆时针：R-S-abcdd在竖键上顺时针：R-逆时针：S-R-在菲舍尔投影式在菲舍尔投影式 练习：练习：1、用、用R-S标记法给下列化合物命名标记法给下列化合物命名ClCCH3COOHHHOC2H5HCH3ClCCH3COOHHBrClCCH3HNH2CH2OCH3HCH31)2)3)4)5)答案：答案：1）R-2-

8、氯丙酸，氯丙酸，2）S-2-氨基丙酸，氨基丙酸，3）S-1-氯氯-1-溴乙烷。溴乙烷。 4）R-1-甲氧基甲氧基-2-氯丙烷，氯丙烷， 5）S-2-羟基丁烷羟基丁烷HClH3CCH3BrHClCH3HHBrCH3HBrCH3ClCH3HHBrCH3ClCH3HCH3CH3ClHBrH构型表示法的互换构型表示法的互换 CH3CHCOOHOH* 含有一个手性碳原子的化合物，一定是手性分子。有一对对映体，其中一个是左旋，一个是右旋。如乳酸: D15 = + 3.8， D15 = -3.8外消旋体外消旋体：等量的左、右旋体的混合物 注意：外消旋体没有旋光性； 外消旋体与其左、右旋体的物理性质不同； 一

9、般的物理方法不能分离外消旋体。B(R)A(S)A(R)B(S)A(R)B(R)A(S)B(S)对映体对映体非对映体分子中含有n个手性碳的化合物，最多有 2n 个对映异构体，有2n-1对对映异构体。2-羟基-3-氯丁二酸（氯代苹果酸） HOOCCHCHCOOHClOH*COOHHOHClHCOOHCOOHHOHHCOOHClCOOHHOHClHCOOHCOOHOHClHCOOHH() 2R,3R-()2S,3S-()2R,3S-() 2S,3R-表3-8 氯代苹果酸的物理性质（2R，3R）-（2S，3S）-31.3(乙酸乙酯乙酸乙酯)+31.3(乙酸乙酯乙酸乙酯)173173 外消旋体外消旋体1

10、46（2R，3S）-（2S，3R）-9.4（水）（水）+9.4（水）（水）167167 外消旋体外消旋体153熔点（）构型构型异构体异构体D25COOHOHHOHCOOHOHHOHCOOHHCOOHHOHCOOHHCOOHHOHOHCOOHHCOOHHOH（2S,3S)-（2S,3R） 象这种分子中含有两个或两个以上手性碳，却不是手性分象这种分子中含有两个或两个以上手性碳，却不是手性分子，因而也没有旋光性的化合物，称为内消旋体。子，因而也没有旋光性的化合物，称为内消旋体。HOOCCHCHCOOHOHOH*(2R,3R)-表3-9酒石酸的物理性质熔点170+121391760293432170-

11、121391760293432140无1251667311480206无2061680296424（2R,3R）2S,3SMeso-酸（）-酸pKa1pKa2D25溶解度g(100g水)-1相对密度（20）酒石酸 讨论：内消旋体与外消旋体的异同：内消旋体与外消旋体的异同：1）二者都无旋光性；）二者都无旋光性；2）内消旋体是纯的非手性物质，而外消旋体）内消旋体是纯的非手性物质，而外消旋体是一对对映体的等量混合物；是一对对映体的等量混合物；3）内消旋体不可拆分，而外消旋体可拆分。）内消旋体不可拆分，而外消旋体可拆分。HOH2CCOOHHHCOOHHOH2CHHHOOCHHCH2OHHOOCHHCH

12、2OH七、环状化合物的对映异构七、环状化合物的对映异构常常同时有顺反异构和对映异构常常同时有顺反异构和对映异构1）判断顺反异构，）判断顺反异构，2）判断手性；）判断手性；3）讨论对映异构）讨论对映异构如：如：2-羟甲基环丙烷羟甲基环丙烷-1-羧酸羧酸*HOOCCOOHHHCOOHHOOCHHHOOCHHCOOH内消旋体内消旋体环丙烷二羧酸环丙烷二羧酸八、不含手性碳的手性分子八、不含手性碳的手性分子1、丙二烯型化合物、丙二烯型化合物C=C=CCH3HCH3H2、连苯型化合物、连苯型化合物ClClCOOHHOOC COOHClClHOOC九、外消旋体的拆分九、外消旋体的拆分 (1)机械拆分法机械拆分