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文档简介
Chapter
3
Stereochemistry-EnantiomerismconformationaldiastereomersgeometricopticalStereoisomers立体异构1Constitutional
isomer构造异构构象异构configurational构型异构几何异构光学异构enantiomers对映异构非对映异构2Enantiomerisms (对映异构现象):3Thalidomide4Limonene
(柠檬油精)5Stereochemistry
LanguageSuperimposable
:
Be
indistinguishable
from
their
mirror
imagesNon-superimposable:
Be
distinguishable
from
their
mirrorimages
such
as
your
left
and
right
hands.Chiral:
has
a
non-superimposable
mirror
image
(Greek
="handedness")Achiral:
has
a
superimposable
mirror
imageEnantiomers:
A
pair
of
molecules
that
are
non-superimposablemirror
images
of
each
otherDiastereomers:
are
stereoisomers
that
are
not
enantiomersOptical
activityRacemate:
is
a
50:50
mixture
of
a
pair
of
enantiomers6一.对映异构现象(Enantiomerism):Enantiomerism:
左.右手的关系--手性对映异构体(enantiomers):如两个分子具有对映,而不能重叠的关系,为对映异构体。7What
chirality
means?Chirality(手性):有镜像关系而不能重叠的性质(Greek="handedness")Chiral
objects(手性物质)Achiral
objects(非手性物质)8What
chirality
means?SPIRAL
GALAXIES(漩涡星云)M51The
Whirlpool
Nebula9M83Southern
Pinwheel1.Chirality(手性):C不对称的IClHBrC1893年,England
L.
KelvinIHClBr手性分子(chiral
molecule)不重合CClHCH3CH3HCClCH3CH3非手性分子(achiral
molecule)重合mirror10Chiral and
Achiral
Molecule(手性和非手性分子)Achiral
Molecular
:
superimposable
mirror
image非手性分子与其镜像可以重叠What
chirality
means?11Chiral
Molecular
:
non-superimposable
mirror
image手性分子与其镜像不可以重叠What
chirality
means?Chiral and
Achiral
Molecule(手性和非手性分子)12What
chirality
means?有镜像关系而不能重叠PHYSICSCHEMISTRYBIOLOGY13What
chirality
means?Stereogenic
Centers
otherthan
Carbon:
Si,
N
and
P14Stereogenic
Centers
(手性中心)Stereogenic
carbon(手性碳原子):碳原子连接4个不同取代基2.Chiral
Center(手性中心):C*
XY许多含有手性中心的分子是手性的(例外:meso)许多手性分子含有手性中心(例外:联苯型,丙二烯型)\手性中心的存在与否不是唯一判断手性分子的标准15ZWWhat
chirality
means?Stereogenic
Centers
(手性中心)COOHHCH3OHPHCH3C2H5SOCH2PhPhOOCOOHStereogenic
faces(手性面)(CH2)8163.分子手性和对称因素:17分子本身的对称性对称面(s)对称中心(i)一个分子如具有对称面或对称中心则这个分子无手性---非手性分子(achiral
molecule)Achiral
molecule:有对称面、对称中心或对称轴Symmetry
factors(对称因素):What
chirality
means?18Meso:
possess
two
or
morechirality
cenenters,
achiralmolecularWhat
chirality
means?19COOHNO2COOHNO2COOHNO2COOHNO2Enantiomers:
without
chirality
centers\手性中心的存在与否不是唯一判断手性分子的标准HCH3CH3HCH3HCH3HWhat
chirality
means?204.对映异构体(Enantiomers)镜像关系不重合e.g. (+)乳酸与(-)乳酸HCH3OHCOOHHOCH3HCOOH光学异构体数目2n
n:
手性
C*
的数目e.g. HOOC-CH(OH)-CHCl-CH321光学异构体 对映异构体 手
性
分
子A
mixture
consisting
of
equal
parts
of
any
pair
of
enantiomersracemic
mixture
(外消旋体)22Enantiomer
(对映异构体)相同的沸点、熔点、密度和溶解度不同的光学特性(Optical
Activity)与手性分子发生不同的反应23Enantiomer
Physical
Properties二.光学活性(Optical
Activity):手性分子能改变平面偏振光的振动方向,这种性质叫光学活性(旋光性).比旋光度(Specific
Rotation):测定方法---用旋光仪左旋(dextrorotatory)
(-)右旋(levorotatory)
(+)[a]
=
a
/
L·C24L:
dm C:
g/mlEnantiomer
Physical
Properties25Optical
Activity
(光学活性)对映异构体的旋光方向相反,而数值相同左旋
(levorotatory)
(-)
右旋
(dextrorotatory)(+)一个光学物质的旋光方向
与其构型没有必然的联系,同样构型的两种物质可以
有不同的旋光方向。26四.外消旋体(Racemic
Mixture):等量(+)和(-)的混合物用(–)or(dl)表示通过拆分(Resolution)的方法分离不能用蒸馏,重结晶的方法e.g.
酸奶中的乳酸HCH3OHCOOHHOCH3HCOOH27CH3HHClClCH3mesoHCH3CH3HClClCH3CH3HHClClracemate五.内消旋体(Meso
Compound):分子中有对称面---非手性分子(achiral
molecule)内消旋和外消旋有什么差别?内消旋是非手性分子外消旋是具有手性的两个对映异构体的等量混合物二者都无旋光性,但本质不同。28六.构型标记法:1.D,L标记法CHOHOCHOHH
OHCH2OHD-(+)-甘油醛CH2OHL-(-)-甘油醛不够完善,只用于糖类和氨基酸的构型标记.292.R,S构型标记法Cahn-Ingold-Prelog
提出30Rule
1:
原子序数。Cahn
–
Ingold
-Prelog31Rule
2:与手性碳相连的两个原子相同时-CH2(CH2)2CH3
>-CH2CH3
>-CH3
>-HCahn
–
Ingold
-PrelogRule
3:
Isotopes(同位素)
T>D>H.Rule
4:
双键和三键C=OC=COCCOHCHHCCC
CHC
CC
CC
CC
CH32C
CRule
5:
R
构型优先于S
构型,顺式
(Z)
优先于反式
(E)Expression
of
Enantiomers对映异构体的表示法Fischer
Projection:The
rules:中心33横向---向前纵向---向后Rules:1.
Not
remove
out
of
the
paper---180*n,
the
same
compounds----90*n,
the
enantiomersrotation
180°keeptheoriginalfigure
原化合物CH3HCOOHOHHCH3OHOHCOOHCH3COOHHThe
enantionmer
oftheoriginal对映体3435CH3HCOOHCH3HCOOHOHSOHS2.
将其中一个取代基位置不变,顺或逆转其它三个基团,得到的化合物,原有空间关系不变。Rules:36FischerSawhorseNewmannCHOOHHHHOCH2OHOHHCHOH
CH2OHHOHHOHOHOHCCH2OH37(1)手当模型:CH3HCOOHOHS
构型CH3(2)
HCOOHOH
固定,其它基团顺时针方向转OHS
构型(3)CH3HCOOHOHS
构型HCH3
COOHOH实际是S
构型COOHH
CH3OH平面是R
构型Determination
of
R,S
Methods3839Difference
of diastereomers
and
meso?内消旋是非手性分子;外消旋是具有手性的两个对映异构体的等量混合物。HCH3CH3HClClCH3CH3HClHClCH3HHClClCH3Meso内消旋Racemate外消旋Diastereomers and
Meso40非对映异构体和内消旋HHCH3
CH3HHCl
ClBr
BrCH3CH3ClHHBrCH3CH3ClHHBrCH3
CH3赤式(erythro):
同侧2-氯-3-溴丁烷苏式
(threo):
异侧2-氯-3-溴丁烷假手性碳:CH3CH3HHHClClClSRS(2S,3s,4R)-2,3,4-三氯戊烷With
two
chiral
carbons?41C2H5CH3HHOHClCH3C2H5HHOHClCH3C2H5HHOHClCH3C2H5HHOHCl构象异构体对映异构体非对映异构体??Conformation and
Configuration:(构象异构和构型异构)42434445对映异构体的合成和化学:Formation
of
stereogenic
centers(手性中心的产生):46非手性化合物外消旋体474849Resolution
of enantiomers(外消旋体的拆分):Rules:
Enantiomers
to
DiastereomersDiastereomers
之间physical
property
的差别Enantiomers
与手性化合物反应速度的不同501.
化学分离法:H+(+)-acidH+(-)-acid(±)-acid
+
(-)-baseRacemic无旋光有旋光(+)-acid-(-)-base’salt(diastereomers)(-)-acid-(-)-base’salt(m.p.,or
s.有差别)常用的生物碱:(-)-番木鳖碱,(-)-奎宁,(-)-马钱子碱,(+)-辛可宁Resolution
methods51522.
色谱分离法:手性柱拆分外消旋体:利用旋光性化合物对对映体的吸附速度不同进行分离。3.生物分离法:Enzyme及细菌等具有旋光性,作用时具有较强的选择性.4.播种结晶法:53对映异构体与手性试剂及非手性试剂的反应:1.
不断裂与手性碳相连的键的反应:CH2.C2H5HClCH3HClC2H5HC2H5ClCH2ClCl.Cl2(S)-2-氯丁烷(R)-1,2-二氯丁烷手性碳的构型不变,但符号可能改变。54例:不断裂与手性碳相连的键的反应CH3CH3CH3HHHHHClHClHClClCl.+
ClCH3(S)-2-氯丁烷CH3内消旋CH32S,3S-二-氯丁烷Diastereomers55HCH3CH3HHCH3CH3HHHCl2Cl2CH3HHCH3HClCH3HCH3HHClRacemate非手性化合物与非手性试剂反应56CH3HHHCl
ClCH3HCH3CH3HCH3HCH3ClClHCH3CH3HClClCl2Cl2Diastereomers手性化合物与非手性试剂反应57%
ee (
对映体过量百分率)
= R
%
- S
%% O.P
(光学纯度百分率)= [a
]观察
/
[
a
]纯
·
100%2
断裂与手性碳相连的键的反应58Why
chiralityis
important?59Why
chiralityis
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