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第八章立體化學(xué)8.1手性和對(duì)映體8.2旋光性和比旋光度8.3含有一個(gè)手性碳原子化合物對(duì)映異構(gòu)8.4構(gòu)型表示法,構(gòu)型確實(shí)定和構(gòu)型標(biāo)識(shí)8.5含有多個(gè)手性碳原子化合物立體異構(gòu)8.7手性合成8.6外消旋體拆分8.9*不含手性碳原子化合物對(duì)映異構(gòu)8.8環(huán)狀化合物立體異構(gòu)第1頁(yè)第八章立體化學(xué)(Stereochemistry)立體化學(xué)是有機(jī)化學(xué)主要組成部分.它主要內(nèi)容是研究有機(jī)化合物分子三度空間結(jié)構(gòu)(立體結(jié)構(gòu)),及其對(duì)化合物物理性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)影響.立體異構(gòu)體定義:分子中原子或原子團(tuán)相互連接次序相同,但在空間排列方向不一樣而引發(fā)異構(gòu)體。本章主要討論立體化學(xué)中對(duì)映異構(gòu).第2頁(yè)結(jié)構(gòu)異構(gòu)constitutional立體異構(gòu)Stereo-碳鏈異構(gòu)(如:丁烷/異丁烷)官能團(tuán)異構(gòu)(如:醚/醇)位置異構(gòu)(如:辛醇/仲辛醇)構(gòu)型異構(gòu)configurational構(gòu)象異構(gòu)conformational順反,Z、E異構(gòu)對(duì)映非對(duì)映異構(gòu)同分異構(gòu)isomerism同分異構(gòu)現(xiàn)象第3頁(yè)20世紀(jì)60年代“反應(yīng)?!笔录?,是一個(gè)經(jīng)典藥品造成胎兒畸形例子。當(dāng)初一家西德藥廠生產(chǎn)了一個(gè)治療早期妊娠反應(yīng)新藥,有很好止吐作用。許多有嘔吐反應(yīng)早期妊娠婦女,服用此藥后,可快速把妊娠反應(yīng)性嘔吐停住,因而取名為“反應(yīng)?!薄R?yàn)橹雇滦Ч@著,頗受早孕婦女歡迎。在很短時(shí)間里便風(fēng)靡全世界。尤其是在十幾個(gè)經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)國(guó)家內(nèi),成為非常暢銷藥。不過隨即很快,這些國(guó)家內(nèi)不停出生了許多沒有胳膊也沒有腿海豹樣新生嬰兒。僅在生產(chǎn)此藥西德,10個(gè)月中,就有5500多個(gè)這么怪胎出生。在英國(guó)也在短時(shí)間內(nèi),登記到這種怪胎就有8000多個(gè)。日本也發(fā)覺300多個(gè)。引言第4頁(yè)鎮(zhèn)靜作用強(qiáng)烈致畸作用
反應(yīng)停(halidomide,α-苯肽茂二酰亞胺,塞利多米)第5頁(yè)以后經(jīng)研究發(fā)覺,反應(yīng)停是消旋體,其右旋體有鎮(zhèn)靜作用,而左旋體對(duì)胚胎有很強(qiáng)致畸作用。手性藥品療效極大差異促進(jìn)了手性藥品研究開發(fā)與及分離分析發(fā)展。當(dāng)前普遍使用各種合成藥品中有600余種為手性藥品,而活性單一對(duì)映體藥品不足100種,其余500余種都是左右旋混在一起消旋體藥品。1997年,全世界100個(gè)熱銷藥中,有50個(gè)是單一對(duì)映體(手性藥品),手性藥品已占世界醫(yī)藥市場(chǎng)半壁江山。從市場(chǎng)前景來(lái)看,手性藥品研制大有可為。第6頁(yè)8.1手性和對(duì)映體鏡象與手性概念一個(gè)物體若與本身鏡象不能疊合,叫含有手性.在立體化學(xué)中,不能與鏡象疊合分子叫手性分子,而能疊合叫非手性分子.第7頁(yè)生活中一些手性物體第8頁(yè)例:乳酸(2-羥基丙酸CH3-CHOH-COOH)立體結(jié)構(gòu):乳酸兩個(gè)模型關(guān)系象左手和右手一樣,它們不能相互疊合,但卻互為鏡象.第9頁(yè)分子對(duì)稱性與手性關(guān)系考查分子對(duì)稱性就能判斷它是否含有手性。(1)對(duì)稱軸(旋轉(zhuǎn)軸)構(gòu)想分子中有一條直線,當(dāng)分子以此直線為軸旋轉(zhuǎn)360o/n后,(n=正整數(shù)),得到分子與原來(lái)分子相同,這條直線就是n重對(duì)稱軸.有2重對(duì)稱軸分子(2-丁烯)第10頁(yè)(2)對(duì)稱面(鏡面)有對(duì)稱面分子構(gòu)想分子中有一平面,它能夠把分子分成互為鏡象兩半,這個(gè)平面就是對(duì)稱面.第11頁(yè)(3)對(duì)稱中心構(gòu)想分子中有一個(gè)點(diǎn),從分子中任何一個(gè)原子出發(fā),向這個(gè)點(diǎn)作一直線,再?gòu)倪@個(gè)點(diǎn)將直線延長(zhǎng)出去,則在與該點(diǎn)前一線段等距離處,能夠碰到一個(gè)一樣原子,這個(gè)點(diǎn)就是對(duì)稱中心.第12頁(yè)(4)交替對(duì)稱軸(旋轉(zhuǎn)反應(yīng)軸)構(gòu)想分子中有一條直線,當(dāng)分子以此直線為軸旋轉(zhuǎn)360o/n后,再用一個(gè)與此直線垂直平面進(jìn)行反應(yīng)(即作出鏡象),假如得到鏡象與原來(lái)分子完全相同,這條直線就是交替對(duì)稱軸.4(Ⅰ)旋轉(zhuǎn)90o后得(Ⅱ),(Ⅱ)作鏡象得(Ⅲ),(Ⅲ)等于(Ⅰ)有4重交替對(duì)稱軸分子第13頁(yè)對(duì)稱性與手性關(guān)系:非手性分子—凡含有對(duì)稱面、對(duì)稱中心或交替對(duì)稱軸分子.手性分子——既沒有對(duì)稱面,又沒有對(duì)稱中心,也沒有4重交替對(duì)稱軸分子,都不能與其鏡象疊合,都是手性分子.對(duì)稱軸有沒有對(duì)分子是否含有手性沒有決定作用.在有機(jī)化學(xué)中,絕大多數(shù)非手性分子都含有對(duì)稱面或?qū)ΨQ中心,或者同時(shí)還含有4重對(duì)稱軸.沒有對(duì)稱面或?qū)ΨQ中心,只有4重交替對(duì)稱軸非手性分子是個(gè)別.手性分子普通判斷:只要一個(gè)分子既沒有對(duì)稱面,又沒有對(duì)稱中心,就能夠初步判斷它是手性分子.第14頁(yè)對(duì)映異構(gòu)體互為鏡象兩種構(gòu)型異構(gòu)體叫做對(duì)映體.一對(duì)對(duì)映體結(jié)構(gòu)相同,只是立體結(jié)構(gòu)不一樣,這種立體異構(gòu)就叫對(duì)映異構(gòu).如乳酸是手性分子,故有對(duì)映體存在:凡是手性分子,必有互為鏡象構(gòu)型.分子手性是存在對(duì)映體必要和充分條件。第15頁(yè)8.2旋光性和比旋光度8.2.1旋光性旋光性——一些物質(zhì)能使偏振光振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)一定角度性質(zhì)。右旋——(+);左旋——(-)對(duì)映體普通物理性質(zhì)(熔點(diǎn),沸點(diǎn),相對(duì)密度...,以及光譜)都相同,只有對(duì)偏振光作用不一樣.第16頁(yè)旋光性物質(zhì)(或叫光活性物質(zhì))--含有旋光性物質(zhì).右旋物質(zhì)(dextrorotatory)--能使偏正光振動(dòng)方向向右旋物質(zhì).通慣用“d”或“+”表示右旋.
左旋物質(zhì)(levorotatory)
--能使偏正光振動(dòng)方向向左旋物質(zhì).通慣用“”或“-”表示左旋.
旋光度(observedrotation)--偏正光振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)角度.用“”表示.凡是手性分子都含有旋光性而非手性分子則沒有旋光性8.2.2比旋光度(specificrotation)由旋光儀測(cè)得旋光度,甚至旋光方向,不但與物質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān),而且與測(cè)定條件(樣品濃度,盛放樣品管長(zhǎng)度,偏正光波長(zhǎng)及測(cè)定溫度等)相關(guān).第17頁(yè)比旋光度--通常把溶液濃度要求為1g/mL,盛液管長(zhǎng)度要求為1dm,并把這種條件下測(cè)得旋光度叫比旋光度.普通用[]表示.比旋光度只決定于物質(zhì)結(jié)構(gòu).各種化合物比旋光度是它們各自特有物理常數(shù).比旋光度測(cè)定與換算用任一濃度溶液,在任一長(zhǎng)度盛液管中進(jìn)行測(cè)定,然后將實(shí)際測(cè)得旋光度,按下式換算成比旋光度[]:式中:C--溶液濃度(g/mL);--管長(zhǎng)(dm)第18頁(yè)
表示比旋光度時(shí),需要標(biāo)明測(cè)量時(shí)溫度、光源波長(zhǎng)以及所使用溶劑。比如,在溫度為20°C時(shí),用鈉光燈為光源測(cè)得葡萄糖水溶液比旋光度為右旋52.2°,應(yīng)記為:[α]D20=+52.2°(水)“D”代表鈉光波長(zhǎng)。鈉光波長(zhǎng)589nm相當(dāng)于太陽(yáng)光譜中D線。比旋光度是旋光性物質(zhì)一個(gè)物理常數(shù)。第19頁(yè)8.3含有一個(gè)手性碳原子化合物對(duì)映異構(gòu)手性碳原子概念—在有機(jī)化合物中,手性分子大都含有與四個(gè)互不相同基團(tuán)相連碳原子。
這種碳原子沒有任何對(duì)稱原因,故叫不對(duì)稱碳原子,或叫手性碳原子,在結(jié)構(gòu)式中通慣用*標(biāo)出手性碳原子。含有一個(gè)手性碳原子分子一定是手性分子第20頁(yè)第21頁(yè)例:乳酸CH3CHOHCOOH*右旋乳酸左旋乳酸熔點(diǎn)=53℃熔點(diǎn)=53℃外消旋體—由等量對(duì)映體相混合而成混合物.外消旋體不但沒有旋光性,且其它物理性質(zhì)也往往與單純旋光體不一樣。比如:外消旋體乳酸熔點(diǎn)為18℃.第22頁(yè)乳酸分子模型和投影式8.4構(gòu)型表示法,構(gòu)型確實(shí)定和構(gòu)型標(biāo)識(shí)8.4.1構(gòu)型表示法菲舍爾投影式菲舍爾投影式:兩個(gè)豎立鍵—向紙面背后伸去鍵;兩個(gè)橫在兩邊鍵—向紙面前方伸出鍵.在紙面上旋轉(zhuǎn)180o—不變;旋轉(zhuǎn)90o或270o或翻身—鏡象第23頁(yè)不能離開紙面翻轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)180。,變成其對(duì)映體。在紙面上轉(zhuǎn)動(dòng)90。,270。,變成其對(duì)映體。在紙面上轉(zhuǎn)動(dòng)180。構(gòu)型不變。保持1個(gè)基團(tuán)固定,而把其它三個(gè)基團(tuán)順時(shí)針或逆時(shí)針地調(diào)換位置,構(gòu)型不變。任意兩個(gè)基團(tuán)調(diào)換偶數(shù)次,構(gòu)型不變。任意兩個(gè)基團(tuán)調(diào)換奇數(shù)次,構(gòu)型改變。Fischer投影式轉(zhuǎn)換規(guī)則能夠結(jié)合后面R,S命名法驗(yàn)證上面規(guī)則第24頁(yè)8.4.2構(gòu)型確定—菲舍爾投影式、鍥形式看不出左、右旋;旋光儀可測(cè),但不能判斷構(gòu)型。甘油醛指定(Ⅰ)為右旋甘油醛構(gòu)型,(Ⅱ)則為左旋甘油醛構(gòu)型。以甘油醛這種人為構(gòu)型為標(biāo)準(zhǔn),再確定其它化合物相對(duì)構(gòu)型——關(guān)聯(lián)比較法。利用反應(yīng)過程中與手性碳原子直接相連鍵不發(fā)生斷裂,以確保手性碳原子在構(gòu)型不發(fā)生改變。第25頁(yè)構(gòu)型與旋光方向是兩個(gè)不一樣概念,無(wú)必定聯(lián)絡(luò)。比如:指定右旋甘油醛為此構(gòu)型。得出此相對(duì)構(gòu)型乳酸為左旋(測(cè))右旋酒石酸銣鈉絕對(duì)構(gòu)型:關(guān)聯(lián)比較法得出此構(gòu)型,測(cè)得結(jié)果為右旋。X光衍射直接確定右旋酒石酸銣鈉與此推出構(gòu)型一致。所以人為指定甘油醛構(gòu)型也是其絕對(duì)構(gòu)型。以此為標(biāo)準(zhǔn)確定其它相對(duì)構(gòu)型也是絕對(duì)構(gòu)型。第26頁(yè)結(jié)構(gòu)相同,構(gòu)型不一樣異構(gòu)體在命名時(shí),有必要對(duì)它們構(gòu)型給以一定標(biāo)識(shí)。如乳酸:CH3CHOHCOOH有兩種構(gòu)型。構(gòu)型標(biāo)識(shí)方法有兩種:
8.4.3構(gòu)型標(biāo)識(shí)例:左旋乳酸:D-(-)-乳酸;右旋乳酸:L-(+)-乳酸D—L法(以甘油醛為對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)):右旋甘油醛構(gòu)型定為D型,左旋甘油醛構(gòu)型定為L(zhǎng)型。凡經(jīng)過試驗(yàn)證實(shí)其構(gòu)型與D-相同化合物,都叫D型,在命名時(shí)標(biāo)以“D”。而構(gòu)型與L-甘油醛相同,都叫L型,在命名時(shí)標(biāo)以“L”。D、L只表示構(gòu)型,而不表示旋光方向。旋光方向以“+”(右旋)、“-”(左旋)表示。D/L標(biāo)識(shí)法經(jīng)典、方便,但它只能標(biāo)出一個(gè)手性碳構(gòu)型。當(dāng)前,D/L標(biāo)識(shí)法主要用于糖和蛋白質(zhì)構(gòu)型標(biāo)識(shí)。第27頁(yè)R-S標(biāo)識(shí)法—是依據(jù)手性碳原子所連接四個(gè)基團(tuán)在空間排列來(lái)標(biāo)識(shí):(1)先把手性碳原子所連接四個(gè)基團(tuán)設(shè)為:a,b,c,d。并將它們按次序(3.3節(jié)次序規(guī)則)排隊(duì)。(2)若a,b,c,d四個(gè)基團(tuán)次序是a在先,b其次,c再次,d最終。將該手性碳原子在空間作以下安排:R-S標(biāo)識(shí)法把排在最終基團(tuán)d放在離觀察者最遠(yuǎn)位置,然后按先后次序觀察其它三個(gè)基團(tuán)。幾即從最先a開始,經(jīng)過b,再到c輪轉(zhuǎn)看。若輪轉(zhuǎn)方向是順時(shí)針,則該手性碳原子構(gòu)型標(biāo)識(shí)為“R”-(“右”意思);反之,標(biāo)識(shí)為“S”順時(shí)針R反時(shí)針S基團(tuán)次序?yàn)椋篴>b>c>d第28頁(yè)(1)先將次序排在最終基團(tuán)d放在一個(gè)豎立(即指向后方)鍵上。然后依次輪看a、b、c。(2)假如是順時(shí)針方向輪轉(zhuǎn),則該投影式代表構(gòu)型為R型;假如是逆時(shí)針方向輪轉(zhuǎn),則為S型。c順時(shí)針逆時(shí)針
菲舍爾投影式中R-S標(biāo)識(shí)法:若標(biāo)識(shí)分子菲舍爾投影式中d是在豎鍵上基團(tuán)次序?yàn)椋篴>b>c>d第29頁(yè)順時(shí)針方向輪轉(zhuǎn),則該投影式代表構(gòu)型為S型;假如是逆時(shí)針方向輪轉(zhuǎn),則為R型。順時(shí)針逆時(shí)針若標(biāo)識(shí)分子菲舍爾投影式中d是在橫鍵上基團(tuán)次序?yàn)椋篴>b>c>d第30頁(yè)比如:乳酸CH3CHOHCOOH手性碳原子四個(gè)基團(tuán)排隊(duì):OH>COOH>CH3>H.所以乳酸兩種構(gòu)型可分別以下識(shí)別和標(biāo)識(shí):
(右旋):S-(+)-乳酸(左旋):R-(-)-乳酸第31頁(yè)分子中有多個(gè)手性碳原子化合物,命名時(shí)可用R-S標(biāo)識(shí)法將每個(gè)手性碳原子構(gòu)型一一標(biāo)出。左邊C-2所連接四個(gè)基團(tuán)次序:OH>CHOHCH2CH3>CH3>H左邊C-3所連接四個(gè)基團(tuán)次序:
OH>CHOHCH3>CH2CH3>H比如:(2S,3R)-2,3-戊二醇(2R,3S)-2,3-戊二醇第32頁(yè)注意:R和S是手性碳原子構(gòu)型依據(jù)所連基團(tuán)排列次序所作標(biāo)識(shí).在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中,假如手性碳原子構(gòu)型保持不變,產(chǎn)物構(gòu)型與反應(yīng)物相同,但它R或S標(biāo)識(shí)卻不一定與反應(yīng)物相同.反之,假如反應(yīng)后手性碳原子構(gòu)型發(fā)生了轉(zhuǎn)化,產(chǎn)物構(gòu)型R或S標(biāo)識(shí)也不一定與反應(yīng)物不一樣.比如:第33頁(yè)含有一個(gè)手性碳原子化合物有一對(duì)對(duì)映體。分子中若有多個(gè)手性碳原子,立體異構(gòu)數(shù)目就要多些:若含有n個(gè)手性碳原子化合物,最多能夠有2n種立體異構(gòu)。有些分子立體異構(gòu)數(shù)目少于2n這個(gè)最大數(shù)。8.5含有多個(gè)手性碳原子化合物立體異構(gòu)例:2-羥基-3-氯丁二酸立體異構(gòu)
這四種異構(gòu)體中(I)和(II)是對(duì)映體;(III)和(IV)是對(duì)映體.(I)和(II)等量混合物是外消旋體;(III)和(IV)等量混合物也是外消旋體。第34頁(yè)非對(duì)映體—(I)和(III)或(IV)以及(II)和(III)或(IV)也是立體異構(gòu),但它們不是互為鏡象,不是對(duì)映體,這種不對(duì)映立體異構(gòu)體叫做非對(duì)映體.非對(duì)映體旋光度不相同,而旋光方向則可能相同,也可能不一樣,其它物理性質(zhì)都不相同:2-羥基-3-氯丁二酸物理性質(zhì)非對(duì)映體混合在一起,能夠用普通物理方法將它們分離出來(lái).第35頁(yè)例:酒石酸立體異構(gòu)有些分子立體異構(gòu)數(shù)目少于2n這個(gè)最大數(shù)這四種異構(gòu)體中(I)和(II)是對(duì)映體;(III)和(IV)是同一個(gè)物質(zhì)(它們能夠相互疊合).第36頁(yè)(III)經(jīng)過C(2)-C(3)鍵中心點(diǎn)垂直線為軸旋轉(zhuǎn)180°,就能夠看出它能夠與(IV)是疊合:以黑點(diǎn)為中心在紙面上旋轉(zhuǎn)180°在它全重合式構(gòu)象中能夠找到一個(gè)對(duì)稱面。在它對(duì)位交叉式構(gòu)象中能夠找到一個(gè)對(duì)稱中心。第37頁(yè)所以,(III)和(IV)是同一個(gè)分子。(III)既然能與其鏡象疊合,它就不是手性分子。所以也沒有旋光性?!@種物質(zhì)叫內(nèi)消旋體(mesocompound)。內(nèi)消旋體與外消旋體均無(wú)旋光性,但它們本質(zhì)不一樣.第38頁(yè)比如:戊醛糖(2,3,4,5-四羥基戊醛):含有三個(gè)手性碳原子化合物最多可能有23=8種立體異構(gòu)。第39頁(yè)假如把戊醛糖兩端氧化成羧基,就只有四種立體異構(gòu)體了:像(III)、(IV)即使有手性碳原子,卻非手性分子:所以C-3這么不能對(duì)分子手性起作用手性碳原子,叫做假手性碳原子.(III)、(IV)中C-3是手性原子(C-2和C-4所連基團(tuán)雖結(jié)構(gòu)相同,但構(gòu)型不一樣)。第40頁(yè)—在立體化學(xué)中,含有多個(gè)手性碳原子立體異構(gòu)體中,只有一個(gè)手性碳原子構(gòu)型不相同,其余構(gòu)型都相同非對(duì)映體,又叫差向異構(gòu)體。例1:內(nèi)消旋酒石酸與有旋光性酒石酸只有一個(gè)碳原子構(gòu)型相同,所以它們是差向異構(gòu)體:IIIIIIIV
(2R,3R)(2S,3S)(2R,3S)(2S,3R)差向異構(gòu)體內(nèi)消旋第41頁(yè)
例2:(I)和(II)、(I)和(III)、(I)和(IV)也都是差向異構(gòu)體第42頁(yè)在ToMarket數(shù)據(jù)庫(kù)中收載了1983-大多數(shù)獲準(zhǔn)手性轉(zhuǎn)換。1983~間按照手性特征分類世界同意藥品中,非手性體占38%、消旋體占23%和單一對(duì)映體占39%(其中多個(gè)手性中心占33%,單個(gè)手性中心占6%)。1991~美國(guó)FDA同意藥品其對(duì)應(yīng)百分比為42%、14%和44%(36%,8%)??傮w來(lái)看,全世界同意藥品中單一對(duì)映體超出非手性體,而消旋體僅占小部分。8.6外消旋體拆分引言第43頁(yè)
外消旋體是由一對(duì)對(duì)映體等量混合而成,對(duì)映體除旋光方向外,其它物理性質(zhì)均相同。用普通物理方法(分餾、分步結(jié)晶等)不能把一對(duì)對(duì)映體分離開來(lái)。必須用特殊方法。拆分—將外消旋體分離成旋光體過程叫“拆分”。拆分方法普通有以下幾個(gè):(1)機(jī)械拆分法:利用外消旋體中對(duì)映體結(jié)晶形態(tài)上差異,借肉眼直接識(shí)別,或經(jīng)過放大鏡進(jìn)行識(shí)別,而把兩種結(jié)晶體挑撿分開。(當(dāng)前極少用)如巴斯德(Pasteur,1848年法國(guó)化學(xué)家),拆分酒石酸鈉銨。8.6外消旋體拆分第44頁(yè)(2)微生物拆分法:利用一些微生物或它們所產(chǎn)生酶,對(duì)對(duì)映體中一個(gè)異構(gòu)體有選擇分解作用。第45頁(yè)(3)選擇吸附拆分法:用某種旋光性物質(zhì)作為吸附劑,使之選擇性地吸附外消旋體中一個(gè)異構(gòu)體(形成兩個(gè)非對(duì)映吸附物)。(4)誘導(dǎo)結(jié)晶拆分法(晶種結(jié)晶法):在外消旋體過飽和溶液中,加入一定量一個(gè)旋光體純晶體作為晶種,于是溶液中該旋光體含量多,在晶種誘導(dǎo)下優(yōu)先結(jié)晶析出。第46頁(yè)(5)化學(xué)拆分法:將外消旋體與旋光性物質(zhì)作用,得到非對(duì)映體混合物,依據(jù)非對(duì)映體不一樣物理性質(zhì),用普通分離方法將它們分離。如酸:第47頁(yè)對(duì)于酸,拆分步驟可用以下通式表示:拆分酸時(shí),慣用旋光性堿主要是生物堿,如:(-)-奎寧、(-)-馬錢子堿、(-)-番木鱉堿;拆分堿時(shí),慣用旋光性酸是酒石酸、樟腦--磺酸等。第48頁(yè)*對(duì)非酸非堿外消旋體,能夠設(shè)法在分子中引入酸性基團(tuán),然后按拆分酸方法拆分;也能夠選適當(dāng)旋光性物質(zhì)與外消旋體作用而生成非對(duì)映體混合物,然后分離。比如:拆分醇時(shí)(方法1)先使醇與丁二酸酐或鄰苯二甲酸酐作用生成酸性酯:
然后再將這種含有羧基酯與旋光性堿作用生成非對(duì)映體后分離。第49頁(yè)(方法2):或者使醇與以下旋光性酰氯作用,形成非對(duì)映體酯混合物,然后分離:拆分醛、酮時(shí),可使醛、酮與以下旋光性肼作用,然后分離:(-)第50頁(yè)(6)柱層析法(±)-A洗脫液手性物質(zhì)第51頁(yè)經(jīng)過化學(xué)反應(yīng),能夠在非手性分子中形成手性碳原子:例1:烷烴氯化例2:丙酮酸還原2-氯丁烷2-羥基丙酸這兩個(gè)反應(yīng)產(chǎn)物并不含有旋光性?!庀w。8.7手性合成由非手性分子合成手性分子時(shí),產(chǎn)物是外消旋體。若在反應(yīng)時(shí)存在某種手性條件,則新手性碳原子形成時(shí),兩種構(gòu)型生成機(jī)會(huì)不一定相等(對(duì)映體之一含量稍多些)。——這種不經(jīng)過拆分直接合成出含有旋光性物質(zhì)方法,叫手性合成(或不對(duì)稱合成)。第52頁(yè)例:-酮酸直接還原,只能得到外消旋-羥基酸;若將酮酸先與旋光性醇作用,生成旋光性酮酸酯后再還原,最終水解,則得到含有旋光性羥基酸:在手性基團(tuán)影響下,新手性碳原子兩種構(gòu)型生成機(jī)會(huì)不是均等。而是左旋體含量多于右旋體混合物。第53頁(yè)——不對(duì)稱合成方法:利用各種手性化學(xué)試劑合成。利用一些微生物或酶高度選擇性來(lái)進(jìn)行不對(duì)稱合成?!鹗乖蠟榉鞘中苑肿樱诤铣蛇^程中有手性分子參加反應(yīng),所以叫部分手性合成。
假如在整個(gè)反應(yīng)中沒有手性分子參加,只是在某物理原因影響下進(jìn)行手性合成,叫絕對(duì)手性合成。第54頁(yè)【實(shí)例】左旋多巴合成(+)多巴沒有活性。第55頁(yè)據(jù)報(bào)道,美國(guó)NeutraSweet企業(yè)利用左旋天冬氨酸與左旋苯丙氨酸兩種手性中間體為原料,合成出一個(gè)新型高甜度甜味劑,其甜度比當(dāng)前暢銷國(guó)際市場(chǎng)甜味劑天冬甜肽還要高40倍,為蔗糖8000倍,食品或飲料中只要添加一點(diǎn)點(diǎn)這種新型手性甜味劑,即可產(chǎn)生純粹甜味且食后不會(huì)使人發(fā)胖。類似這么產(chǎn)品一旦投放市場(chǎng),其前景難以估量。
例:諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)美國(guó)科學(xué)家威廉·諾爾斯與日本科學(xué)家野依良治以及美國(guó)科學(xué)家巴里·夏普萊斯,以表彰他們?cè)凇笆中源呋瘹浠磻?yīng)”和“手性催化氧化反應(yīng)”領(lǐng)域所作出貢獻(xiàn),這正表明不對(duì)稱合成正在發(fā)展成為當(dāng)前最熱門研究課題之一。
第56頁(yè)例
CH3CH2CH=CH2+HBr補(bǔ)充:立體化學(xué)在反應(yīng)歷程研究中應(yīng)用第57頁(yè)例:
Z-2-戊烯+Br2第58頁(yè)環(huán)烷烴只要在環(huán)上有兩個(gè)碳原子各連有一個(gè)取代基,就有順反異構(gòu)。如環(huán)上有手性碳原子,則還有對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象;可把環(huán)看成是平面多邊形,其結(jié)果與實(shí)際情況一致??匆疾樘荚铀诃h(huán):左右是否含有對(duì)稱性,若無(wú)對(duì)稱性則相當(dāng)于兩個(gè)不一樣官能團(tuán),則該碳原子是手性碳原子。環(huán)狀化合物手性碳原子判斷:有環(huán)狀化合物雖有手性碳原子,但分子可能是非手性!(如內(nèi)消旋體)8.8環(huán)狀化合物立體異構(gòu)第59頁(yè)例1:2-羥甲基環(huán)丙烷-1-羧酸(四種立體異構(gòu)體)對(duì)映體對(duì)映體第60頁(yè)例2:將2-羥甲基環(huán)丙烷-1-羧酸氧化成環(huán)丙烷二羧酸,(三種立體異構(gòu)體,有一個(gè)內(nèi)消旋體)。(II)和(III)是一對(duì)對(duì)映體,(I)和(II)或(III)是非對(duì)映體.對(duì)映體內(nèi)消旋體第61頁(yè)例3:二元取代環(huán)丁烷立體異構(gòu)數(shù)目與取代基位置相關(guān):環(huán)丁烷-1,3-二羧酸環(huán)丁烷-1,2-二羧酸第62頁(yè)在有機(jī)化合物中,也有一些手性分子并不含有手性碳原子.這些手性分子都有對(duì)映體存在.例1:丙二烯中間C為sp雜化:當(dāng)?shù)谝缓偷谌齻€(gè)碳原子分別連有不一樣基團(tuán)時(shí),整個(gè)分子就是一個(gè)手性分子,因而有對(duì)映體存在:C8.9*不含手性碳原子化合物對(duì)映異構(gòu)第63頁(yè)(補(bǔ)充).兩個(gè)相互垂直四元環(huán)也可組成手性軸!螺環(huán)化合物類似于丙二烯型化合物2,6-二甲基螺[3,3]庚烷第64頁(yè)例2:聯(lián)苯(鄰位上有較大取代基時(shí)):對(duì)映體兩個(gè)苯環(huán)不在一個(gè)平面
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