含有一个手性碳原子的化合物讲解

有机物的立体异构——光学异构主讲人：刘志海三、含有两个手性碳原子的化合物一、物质的光学活性二、含有一个手性碳原子的化合物四、不含手性碳原子的旋光异构体目录二、含有一个手性碳原子的化合物1、手性和手性分子

1848年Pasteur（巴斯德法国化学家）在显微镜下用镊子将外消旋酒石酸拆分成右旋和左旋酒石酸。

二者的关系：实物与镜象关系，或者说左、右手关系。二者无论如何也不能完全重叠。并引伸到分子的内部结构不同；即原子在空间排列的方式是不对称的。同时提出了右旋和左旋异构体。手性分子：实物与其镜象不能重叠的分子。手性：实物与其镜像不能完全重合的性质。镜面CC

乳酸的两个异构体的关系象左手和右手一样,它们不能完全重合,是手性分子。1874年范特霍夫指出，如果一个碳原子上连有四个不同的原子或基团，就有两种不同的排列形式，它们互成镜像关系，外形相似但不能重叠,互为对映体。与四个不同的原子或基团相连接的碳原子称为不对称碳原子或手性碳原子，通常用星号标出来（C）。如：手性分子具有旋光性。分子的手性源于分子的内部结构，与分子的对称性有关。判断一个分子是否具有手性，最直接办法是看这个分子能否和它的镜像重合。当然也可看其分子是否具有对称因素，即对称中心和对称面。2.分子的对称性与旋光性的关系

对称面(σ)

若一平面能把分子分割成互为镜像的两部分，则该平面称为分子的对称面。对称面

对称中心(i)若分子中有一点，通过该点画任何直线，如果在离此点等距离的两端有相同的原子，则该点称为分子的对称中心。

对称中心反-1，3-二氟-反-2，4-二氯环丁烷ii物质分子在结构上即无对称面，也无对称中心的，就具有手性，因而有旋光性。凡是手性分子,必有对映异构体。分子的手性是产生对映异构现象的必要和充分条件。分子的构造相同，但构型不同，互为实物与镜像关系的两种立体异构体称为对映异构体（简称对映体）。对映异构体之间的物理性质基本相同，只是旋光性不同。在手性环境条件下，对映体会表现出某些不同的性质，如反应速度有差异，药物疗效、生理作用的不同等。3.含有一个手性碳原子的化合物

含有一个手性碳原子的分子一定是手性分子；因为它是既无对称面，又无对称中心。(S)-(+)-乳酸

(R)-(

)-乳酸

(

)-乳酸

mp53oCmp53oCmp18oC[]D=+3.82[]D=-3.82

[]D=0pKa=3.79(25oC)pKa=3.83(25oC)pKa=3.86(25oC)202020外消旋乳酸（1）构型的表示法：楔形透视式——比较直观实前虚后费歇尔（Fischer）投影式横前竖后（2）构型的命名法：D、L构型命名法（相对构型）D、L只表示构型，而不表示旋光方向。旋光方向以“+”(右旋)、“-”(左旋)表示。化合物的相对构型——关联比较法:D-(+)-甘油醛CHOCH2OHOHHCH2OHOHHCOOHOHHCOOHCH2NHHgOHNO2OHHCOOHCH3Na-HgD-(-)-乳酸OHHCOOHCH2BrNaNO2+HBr注意：从构型上不能判定物质是否是左（或右）旋体。

1970年国际上根据IUPAC的建议，构型的命名采用R、S命名法。规则如下：将与手性碳相连的四个基团按次序规则排列：顺时针R型逆时针S型a>b>c>dR、S构型命名法（绝对构型）由楔形透视式确定构型

乳酸手性碳上的四个基团：OH>COOH>CH3>H。

S型R型S型R型

a>b>c>dd在横线，靠近观察者，构型与实际方向相反d在竖线，远离观察者，构型与实际方向相同SRSR由费歇尔投影式确定构型

a>b>c>d【知识拓展】对映异构对药效的影响对映异构除旋光方向相反外，理化性质相近，其生理活性的差别更能反映受体对药物的立体选择性。如R-（-）-肾上腺素的血管收缩作用较S-（＋）-肾上腺素异构体强12～20倍；R-（-）-异丙肾上腺素的支气管扩张作用比S-（＋）-异丙肾上腺素异构体强800倍。

除了药物受体对药物的光学活性的选择性外，由于生物膜上的蛋白质、血浆和组织上的受体蛋白和酶对药物进入机体后的吸收、分布和排泄过程均有立体选择性优先通过和结合的情况，因此导致药效上的差别。如胃肠道对D-葡萄糖、L-氨基酸、L-（＋）-维生素C等有立体选择性，可优先吸收，主动转运。

在药物代谢过程中，代谢酶对药物的立体选择性可导致代谢差异。代谢酶多为光学活性大分子，和手性药物分子结合，形成新的非对映异构体，产生理化性质上的新差别，导致代谢速率的差异和药效、毒性的差异。【