第三章-立体化学公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件

第三章立体化学基础[目的要求]一、掌握立体异构产生原因及鉴定办法。二、掌握立体异构表示办法（构型、构象）。三、掌握对映体、非对映体、内消旋体、外旋体、顺反异构、Z/E。四、掌握D.L命名法和R.S命名法。五、理解立体化学在研究反应历程中主要作用及手性合成办法意义。

主讲：林连波第1页第1页同分异构碳链异构位置异构官能团异构CH3CH2OHCH3OCH3结构异构(结构异构)立体异构构象异构构型异构顺反异构对映异构立体异构-----因为分子中原子（基团）在空间排布不同而产生异构构型——分子中原子（基团）在空间排列方式如CH3HC=CCH3HCH3HC=CCH3H第2页第2页abca、普通光b、尼科尔棱镜c、偏振光一、平面偏振光及比旋光度构型异构——因构型不同而引发异构现象称为构型异构构象异构——因键轴旋转而产生不同空间排列引发异构第一节概论偏振光—只在一平面上振动光第3页第3页旋光性物质旋光性测定图1图2亮光暗亮光旋光性物质非旋光性物质第4页第4页旋光性物质----含有使偏振光旋转一定角度物质称为旋光性物质顺时针方向旋转见到最亮光称右旋体用”+”或”d”逆时针方向旋转见到最亮光称左旋体用”-”或”l”d是英文右旋dextrorotatory词头l是英文左旋lerorotatory词头偏振光l或“-”d或“+”旋光度第二个棱镜第5页第5页

旋光度和比旋光度旋光性物质使平面偏振光旋转角度叫做该物质旋光度，用表示。假如光源是钠光（589nm），温度20ºC，管长1dm，1000g/L，所测得旋光度用比旋光度表示。[]tD=Ld为旋光度，L为测定管长度，d为溶液浓度1000g/L测定旋光度意义1、鉴定旋光性物质是左（右）旋体2、测定旋光性物质纯度和含量二、对映异构和手性COHC2H5CH3HH5C2COHCH3H实物

镜像第6页第6页以手性药物合成、分离、毒理及体内代谢内容物为主研究已成为药物研究一个主要构成部分。手性药物对映体之间药物活性差别主要有：1：对映异构体之间等同药理活性和强度，比如抗组胺药异丙嗪和局部麻醉药丙胺卡因2：对映异构体之间产生相同药理活性，但强度不同。如组胺类抗过敏药氯苯那敏右旋体》左旋体去甲肾上腺素R-（-）27倍》S-（+）阿托品

左旋体220倍》右旋体第7页第7页3：对映异构中一个有活性，一个没活性。这种情况比较多，比如抗生素氯霉素左旋体有效，右旋体无效。右旋谷氨酸钠鲜味，作调味品5：对映异构体之间产生不同类型药理活性。比如最常见例子是镇痛药，如丙氧芬，其右旋体产生镇痛活性，而左旋体则产生镇咳作用。4：对映异构体之间产生相反活性。如利尿药依托唑啉左旋体含有利尿作用，而右旋体则有抗利尿作用。

氯霉素D-苏式-（-）-N-[α-（羟基甲基）-β-羟基-对硝基苯乙基]-2,2-二氯乙酰胺第8页第8页手性分子——与本身镜像不能重叠分子。CH3OHHH有对称面CH3OHHCH2CH3没有对称面三、分子对称性和手性第9页第9页1、对称面（symmetricalplane）——假设有一个平面，能够把分子分割成互为镜像两半，这个平面就叫做对称面。HCH3HH3C对称面C=CHClHCl对称面C=CHClClH对称面E-1，2-二氯乙烯对称面手性碳:即与4个不同原子（团）相连接碳原子叫做手性碳。CadcbCOHC2H5CH3H(一)、对称原因CH3CH2OH第10页第10页2、对称中心——设想分子中有一个点，通过该点画任何直线，如果在与该点等距离直线两端，碰到相同原子（团），则这个点就是分子对称中心。

对称面、对称中心是判断分子是否手性分子中最主要两种原因。3、对称轴(略)COOHHHCH3COOHHHCH3对称中心E-2，4-二甲基-1，3-环丁二酸对称中心非手性分子——凡含有对称面、对称中心、对称轴中任何一个对称原因分子都是非手性分子。非手性分子无对映异构第11页第11页CCOOHHOHCH3CCOOHHHOCH3乳酸两种构型一、含有一个手性碳化合物从动物肌肉中得到（+）-乳酸[]tD=+3.8º从糖发酵得到（-）-乳酸[]tD=-3.8º从酸牛奶得到（+）乳酸是外消旋体(二)、手性原因(自学)P86~87第二节对映异构和非对映异构第12页第12页CCOOHCH3HHOOHCCOOHCH3H乳酸对映体立体结构式(一)、对映体表示办法(p89~90)1、立体结构式表示法(伞型式)CCOOHCH3HOHCCOOHCH3HOH第13页第13页CH3OHHCOOHCH3HOHCOOH2、模型图式3、Fischer投影式CH2OHCH3ClHCH2OHCH3ClH第14页第14页(1)“+”字交叉点,代表位于纸平面上手性碳原子COOHCH3OHH180°COOHCH3HOHFischer投影式规则(2)横前竖后

即竖线上-CH2OH和-CH3表示伸向纸平面后方,而横线上相连原子或原子团-Cl、-H表示伸向纸平面前方(3)投影式不能离开纸平面任意旋转,更不能翻转(4)投影式假如不离开纸平面旋转180°,得到构型与本来相同，转90º或270º得到它对映体(–)-乳酸(–)-乳酸RR第15页第15页COOHCH3HOHCOOHCH3OHH90°（270°）(5)将手性碳原子上一个取代基保持不变,另外三个基团按顺时(或逆时)针方向旋转时,本来构型不变CH3HC2H5ClSCH3C2H5ClHSCH3ClHH5C2S固定甲基顺时针转90°逆时针转90°(+)-乳酸(–)-乳酸RS第16页第16页(二)、对映异构体构型命名法1.D.L（相对构型）命名法就选择甘油醛作为原则，-OH在右边人为地命名为D-型，OH在左边人为地命名为L-型。CHOCH2OHHOHD—（+）—甘油醛CHOCH2OHHHOL—（-）—甘油醛COOHCH3HOHD—（-）—乳酸COOHCH2COOHHOHL—（-）—苹果酸COOHCH2OHH2NHL—（-）—丝氨酸第17页第17页如碰到无法鉴定是D型还是L型2、R.S（绝对构型）命名法大中小顺时针R构型大中小逆时针S构型HClHCH3COOHCOOHOHHHHO（2）Cadcb大中小最小中Cadcb大小最小第18页第18页2、第一个原子相同就继续比较相连第二个原子C>HCH3CH2->-CH3基团顺序(大小)规则1、按原子序数大小，将与手性碳上相连四个原子或基，从大到小排列，常见为

I＞Br＞Cl＞S＞P＞O＞N＞C＞D＞H

-SH>-OH、-NH2>-R、–NH2<–OH如SO3HCH3BrCl1、—CH—CH3—CH2CH2CH3—CH2—CH—CH3CH3CH32、—CH2CH2CH2CH3—CH—CH3—CH2—C—CH3CH3CH3CH3:提问1＞3＞22＞3＞1第19页第19页3、若连接基团中含有双键时，如-C-H、-C≡N等OC—OOC—NNN因此，-C>-CH2OH-CH=CH2>-CH-CH3OHCH3

<><提问：1、-C3、-OHOHOOHC-COOH2、-CH=CH2CH3-CCH3CH3常见烷基大小为(

CH3)3C-＞(CH3)2CH-＞(CH3)2CHCH2-＞CH3(CH2)2CH2-＞CH3CH2CH2-＞CH3CH2-＞CH3-第20页第20页依据上述规则常见集团先后顺序排列下列：-I>-Br>-SO3H>-SH>-F>-O-C-R>-OR>-OHO>-NO2>-NR2>-NHR>-CCl3>-COOH>-C–NH2O>-C-H>-CH2OH>-C6H5>-CH-CH3OCH3>-CH2CH2CH3>-CH2CH3>-CH3>-D>-HCH3>—C—CH3CH3第21页第21页BrCH3OHHBrCH3HOH溴乙醇立体结构式CH3COHHBrSRCH3HCOHBr(R)-a-氯代乙磺酸CHCH3SO3HCl(R)-a-氘代乙磺酸CHCH3SO3HD最小S费歇尔投影式R第22页第22页4-S-(2Z,5E)-4-甲基-2，5-庚二烯C2H5CH3NH2中大C6H5CS-2-苯基-2-氨基丁烷C=CHCCH3HCH3SC=CHCH3H3214567H4、取代基互为对映异构体时，R-构型优先于S-构型。取代基

互为几何异构体时，顺式（或Z）优先于反式（或E）大中小第23页第23页在Fischer投影式中R.S命名法：1、最小基团在直竖键上时大中小顺时针为R型，逆时针为S型2、最小基团在横键上时大中小顺时针为S型，逆时针为R型Cl如CH3HBrRClCH3BrHS如HCH3BrClRClBrHCH3S第24页第24页HCH2ClHOCH2OHSCH3C6H5HC3H7R2R、3S180°HCOOHHOCH3RSCOOHHCH3OH90°(270°)大中小大中小NH3CH=CH2HCH3HOH123大中小OHCOOHHCH3R小大中第25页第25页H（1）CH3BrC2H5H（2）CH3BrC2H5H（3）CH3BrH3C2H（4）CH3BrC2H5H（5）H3CBrC2H5H（3）CH3BrC2H5下列Fischer投影式，哪些与（1）为相同化合物CH3HC2H5ClSCH3C2H5ClHSCH3ClHH5C2S固定甲基顺时针转90°逆时针转90°SRRSSS第26页第26页二、含多个手性碳原子化合物COOHCOOHOHHClH（1）(2S、3S)(2S、3R)(一)、含两个不同手性碳原子化合物COOHCOOHHClHHO（2）(2R、3R)COOHCOOHHOHClH（4）(2R、3S)(1)与(2),(3)与(4)为对映体，而(1)与(3)、(4)或2与(3)(4)为非对映异构体(diestereomer)CH3HHOHCH3HNCH3HOHHNHCH3CH3HOHHNHCH3CH3HOHHCH3HN（一）麻黄碱（+）1R、2S赤型（一）伪麻黄碱（+）苏型1R、2RCOOHCOOHOHHClH（3）23第27页第27页第28页第28页COOHCOOHOHHClH（2）COOHCOOHOHHClH（3）COOHCOOHHOHClH（1）COOHCOOHHClHHO（4）COOHCOOHOHHClH（5）COOHCOOHOHHClH（6）下列Fischer投影式，哪些与（1）为相同化合物或为对映体、或为非对映异构体COOHCOOHOHHHCl（7）(2R、3S)(2S、3S)(2R、3R)(2S、3R)(2S、3R)(2R、3R)(2R、3S)（1）与（7）相同（1）与（3）（5）为对映体（1）与（2）（4）（6）非为对映第29页第29页COOHCOOHOHHHOHCOOHCOOHHHOOHH(2S、3S)

(二)、含两个相同手性碳原子化合物对映异构COOHCOOHHHOOHH(2R、3R)COOHCOOHHOHHHO(2R、3S)-2，3-二羟基丁二酸内消旋体(meso-)外消旋体是有手性两个对映体等量混合内消旋体和外消旋体都无旋光性内消旋体是非手性分子(旋光在内部抵消)第30页第30页内消旋体(meso-)COOHCOOHOHHHOOHHHCOOHCOOHOHOHHHHOH(2R、4R)

(2S、4S)

(2R、4S)

(2R、4S)

COOHCOOHOHHHOHHHOCOOHCOOHOHHHOHHOH24mp127co190co127co170co主要用于革兰阴性菌所至呼吸、泌尿、消化、生殖系统感染等。有手性碳：(-)氟沙星抗菌作用8~128倍>（+）体。左氟沙星与氧氟沙星相比有三方面特点。①活性2倍>氧氟沙星②水溶性>氧氟沙星③是已上市喹诺酮类中副作用最小左氟沙星※第31页第31页NCH3H5C2C6H5CH2CH=CH2NCH3H5C6C2H5CH2CH=CH2C=C=CadbaC=C=CabdaCOOHO2NNO2COOHSRHOOCNO2COOHNO2无手性碳化合物对映异构第32页第32页C=C=CCH3CH3H5C2H7C3C=C=CC2H5CH3H5C2H7C3C=C=CC2H5BrH5C2H7C3NO2O2NCOOHCOOHNO2O2NCOOHNO2NO2O2NCOOHC(CH3)3判断下列化合物是否手性分子是是是第33页第33页三、外消旋体拆分外消旋体拆分:把一对对映体分离过程称为外消旋体拆分内消旋体是非手性分子(旋光在内部抵消)外消旋体是有手性两个对映体等量混合(旋光在外部抵消)A+BA-B非手性分子一对手性分子氯霉素左旋体有效，右旋体无效第34页第34页当前惯用拆分办法生物拆分法选择吸附法(色谱法)化学办法晶种结晶法（一）、晶种结晶法外消旋体过饱和溶液加入左旋体晶种(右旋体)析

结晶母液左旋体右旋体过滤结晶浓缩析结晶第35页第35页（二）、化学办法第36页第36页（±）-RCOOH+2(+)-R′–NH2(一)-RCOOH·(+)R′–NH2(+)-RCOOH·(+)-R′–NH2(-)R-COOH·(+)-R′–NH2重结晶溶液(+)-RCOOH+(+)R′–NH2·HCl(-)-RCOOH+(+)-R′–NH2·HClHClHCl(+)-RCOOH·(+)-R′–NH2(-)-RCOOH·(+)-R′–NH2拆分环节可用通式表示下列：(+)-R-COOH·(+)-R′–NH2(一)-RCOOH·(+)R′–NH2非对映异构体对映异构体第37页第37页对于外消旋碱拆分，惯用旋光性酸如：（+）一酒石酸（一）一二乙酰酒石酸（-）一二苯甲酰酒石酸（+）一樟脑磺酸（-）一苹果酸对于外消旋酸拆分，惯用旋光性碱如：（-）一番木鳖碱（-）一马钱子碱（+）一辛可宁碱（-）咖啡碱（-）一喹宁碱（-）一麻黄碱第38页第38页（三）、生物拆分法CH3CHCOOH(CH3CO)2ONH2H—C—NHC—CH3CH3COOHOH2NHCOOHCH3+D—N—乙酰基丙氨酸L—丙氨酸乙酸乙酯萃取（四）、选择吸附法(色谱法)自学第三节环烷烃立体异构CH3—CH—COOH猪肾酶NH—C—CH3OD、L第39页第39页一、取代环烷烃顺反异构和对映异构（1）顺式H3CHCH3H顺式——相同基团在同一侧反式——相同基团在异侧COOHHHOOCHCOOHHHOOCH顺式COOHHHHOOC反式非手性分子（内消旋体）手性分子（1R、2R）(1S、2S)-1.2环丙烷二甲酸（2）反式HCH3CH3H有对称中心大中小1212大中小第40页第40页环状化合物R·S构型判断可依据下列规律1、依据投影式，大基团在环平面之上，小基团在环平面之下大→中→小顺时针为R构型大→中→小逆时针为S构型反式手性分子（1R、2R）(1S、2S)-1.2环丙烷二甲酸COOHHHHOOC12COOHHHOOCH12大中小第41页第41页2、大基团在环平面之下，小基团在环平面之上大→中→小逆时针为R构型大→中→小顺时针为S构型HBrCH3H1R,2R-1-甲基-2-溴环丁烷1S,2S-1.2环丙烷二甲酸HHHOOCCOOH1S,2SHHH5C2CH312HHC2H5CH3121R,2R大中小大中小大中小第42页第42页C3、C4、C8、C9为手性碳，光学异体活性不相同，C3（R）、C4（S）、C8（S）、C9（R）作用特点：克制或杀灭间日疟，三日疟及恶性疟原虫红细胞内期裂殖体，有解热作用和子宫收缩作用用途：用于控制疟疾症状二盐酸奎宁大中小氯霉素121R、2R大中小第43页第43页1、判断下列环状化合物是否手性分子（1）、4）有对称面（1R、2R）（1S、2S）1R、3R2、是用R.S命名法命名CH3CH3CH3CH3H3CCH3CH3H3CCH3H3CCH3CH3（1）（2）（3）（4）（5）（6）13有对称中心第44页第44页HHClHCH3CH3HHClCH3CH3HC2H5HClCH3R构型C2H5HClCH3HHClHCH3CH3HHClCH3CH3HS构型二、构象异构和构型异构构象异构——通过键旋转而互换构型异构——不能通过键旋转而互换各个对映体可有各自构象异构体第45页第45页BrClH3CCH3HHClCH3BrHHH3C2R3SBrClHHCH3CH3C2H5ClHHCH3H3CHHCH3BrCH3ClClHC2H5H3CCH3HClHBrH3CCH3H232R3RBrClHHCH3H3C不离开纸平面旋转180°ClHBrH3CHH3C2S3R

第46页第46页CH3CH2CH3BrHBrH用系统命名发命名下列化合物带※请标出构型

※※CH3CH3HHCH2CH3BrOHHOHCH2ClHCH2Cl请标出构型2S3R2R3RBrCH2CH3BrHHH3CCH3CH2CH3CH3HHBrOHCH2ClOHHCH2ClH2S3S第47页第47页第四节、烷烃卤代反应立体化学CH3CH2CH2CH3Br2日光CH3CH2CHCH3※Br(d·l)CH3CHCH2CH3+HBr·CH3CH2CH2CH3Br212C·HCH3C2H5Br2ba前手性碳——原是非手性碳，卤代后为手性碳，把这种碳称为前手性碳Br—C—HC2H5CH3RH—C—BrC2H5CH3S第48页第48页作业：P108~110页2、6、4、第49页第49页

第三章一、是非题1、一对对映体总有实物和镜像关系。（

）2、所有含有手性碳化合物都是手性分子。（

）3、所有手性分子都有非对映体。（

）4、含有R构型手性化合物旋光方向为右旋。（

）5、假如一个化合物没有对称面，它必定是手性。（

）6、内消旋体和外消旋体都是非手性分子，由于他们都无旋光性。（

）7、分子中若有一个手性碳原子，则该分子必定是手性分子。（

）8、对映异构体可通过单键旋转而互相重叠。（

）9、分子有无手性碳原子是分子是否手性分子充足必要条件。（

）10、光学异构体构型与旋光方向无直接关系。（

）二、选择题1、下列Fischer投影式中，互为对映体是（

）第50页第50页

（4）(1) （2）（3）COOHCOOHOHOHHHCOOHCOOHHOOHHHCOOHCOOHHOOHHHHOOCCOOHHOOHHHA、(1)和（2）B、（1）和（3）C、（2）和（3）D、（3）和（4）

2、下列分子中含有旋光性是（

）CH2OHHHOCH2OHHHOHCH3CH3HHOHCH3CH3HCH3HCOOHA、B、C、D、

3、Fisch