1、第五章第五章 对映异构对映异构陈任宏陈任宏 制作制作第五章第五章 对映异构对映异构一、手性和对映异构一、手性和对映异构 二、含二、含1个手性碳原子化合物的对映异构个手性碳原子化合物的对映异构 三、含三、含2个手性碳原子化合物的对映异构个手性碳原子化合物的对映异构 四、外消旋体的拆分四、外消旋体的拆分目录 3 3 v知识要求1.掌握 偏振光、旋光性物质、旋光度、比旋光度、手性分子、手性碳原子、对映异构体、外消旋体和内消旋体等概念，D、L构型和R、S构型的标示法。2.熟悉 对映体的结构差异对药物活性的影响。3.了解 费歇尔投影式的书写方法，手性碳原子与对映异构体的关系。学习学习目标目标 4 4 v
2、技能要求1能 理解手性与药物活性或药理作用的关系。2会 判断简单对映异构体的D、L构型和R、S构型。5 5 案例导入案例导入鸟巢 山水画头像 左右手案案例例讨论讨论1.你能举一些关于对映现象的例子吗？请描述对映现象，与人左右手有什么手性特征？2.什么叫对映异构？手性与对映异构有什么关系？v生活中对映现象例子生活中对映现象例子 6 6 分子式和构造式相同，而构型不同且呈实物与影像互为对映(相似但不能重合)关系同分异构v同分异构的分类 7 7 化学与专业化学与专业D-(+)-丙氨酸(无作用 L-()-丙氨酸(营养药)NNH3CNOOFCOOHCH3S-()-氧氟沙星（抗菌药）COOHCHNH2CH
3、3对映体COOHCHH3CNH2v对映异构与药物作用 8 8 一、手性和对映异构一、手性和对映异构v1.平面偏振光 传播方向平面偏振光简称偏振光，是指通过尼可尔棱镜后只在一个平面上振动的光。(a)自然光 (b)尼可尔棱镜 (c)平面偏振光图5-1 平面偏振光的产生示意图 9 9 v2.旋光性物质和旋光仪旋光性物质和旋光仪（1）非）非旋光性物质旋光性物质 图5-2 偏振光通过非旋光性物示意图像蒸馏水或丙酸，对偏振光的振动平面没发生任何改变的物质称为非旋光性物质。10 10（2）旋光性物质、旋光性或光学活性）旋光性物质、旋光性或光学活性 图5-3 偏振光通过旋光性物质示意图像肌乳酸（从肌肉运动分离
4、出来的）或葡萄糖，对偏振光的振动平面发生改变的物质称为旋光性物质或光学活性物质，这种性质称为旋光性或光学活性。11 11（3）旋光度）旋光度 旋光度是指使偏振光的振动平面旋转过的角度，用表示。使偏振光的振动平面向顺时针旋转的物质称为右旋体，用d 或(+)表示；逆时针旋转的物质称为左旋体，用l 或（）表示。12 12（4）旋光仪）旋光仪 用于测定其旋光度的仪器称为旋光仪。图5-4 旋光仪的结构示意图由光源、2个尼可尔棱镜、旋光管（或称盛液管）和刻度盘等主要部件组成 13 13 v3.旋光度和比旋光度旋光度和比旋光度（1）旋光度旋光度 随测定时所用溶液的浓度（c)、盛液管的长度(l)、温度(t)、
5、光波()以及溶剂的性质等而改变。（2）旋光度旋光度 是旋光性物质特有的物理常数，不同的旋光性物质，其比旋光度大小、方向不同。例如：葡萄糖：D 20=+52.5 氯霉素：D 20=-25.5 肌乳酸：D 20=+3.8 乳糖发酵乳酸 D 20=-3.8 14 14（3）旋光度和比旋光度的换算公式：旋光度和比旋光度的换算公式：用于旋光性物质的纯度鉴定；或计算旋光性物质溶液的未知浓度。【例例】葡萄糖溶液的旋光度测定实验，由旋光仪测得旋光度为+10.5，盛液管长度为2dm，该葡萄糖溶液的浓度为：lct%1025.525.10lct 15 15 v4手性碳原子手性碳原子 *CH3CH COOHOH-碳连
6、接H（氢原子）、OH（羟基）、COOH（羧基）、和CH3（甲基）。像乳酸分子中与4个不同原子或基团相连接的碳原子，称为做手性碳原子，用“*”标记。16 16 课堂互动课堂互动CH3CH COOHNH2(1)(2)(3)CH3CH2CHDCH(CH3)2(4)HOCH2CH(OH)CH2OH (5)(6)HOOCCHBrCHBrCOOHHOCH2CH CHOOHBrCH3下列化合物有手性碳原子吗？如果有，请你用“*”标出 17 17 看一看你的左、右手关系？看一看你的左、右手关系？手性（对映关系）手性（对映关系）课堂互动课堂互动 18 18 v5.手性和对映异构手性和对映异构 （1）手性）手性
7、分子的手性简称手性，左、右手的关系，实物与影像不能重合的特性。手性分子是指不能和它的镜像完全重叠的分子。手性分子必定有旋光性，具有旋光的分子必定是手性。19 19 手性分子（乳酸）手性分子（乳酸）20 20（2）对映体）对映体 镜面a b 不能重叠COOHHHOOHH COOHCH3 CH3COOHCH3HOH HOHCOOHCH3 互呈物体和镜象的对映关系，互称对映异构体，简称为对映体。21 21 判断分子是否具有手性的依据：对称面()：可以把分子分成实物和镜像两半的面。COOHCH3 HH COOHHHOHCOOH OH 结论：具有对称面的化合物是非手性分子，它没有对映异构体和旋光性。22
8、 22 二、含二、含1个手性碳原子化合物的对映异构个手性碳原子化合物的对映异构v1.对映异构体的表示法-费歇尔投影式 COOHCH3HHO COOHCH3HOH COOHCH3HHO COOHCH3HOH ab （1）（2）书写原则：（1）“十”字架的搭建：将主碳链直立，使命名时编号最小的碳原子位于顶端。（2）横前竖后：与手性碳原子相连的两个基团在横键伸向前方，两个基团在竖键伸向后方。（3）横线与竖线的交叉点代表手性碳原子。23 23 OHHCOOHCH3HHOCOOHCH3对映体(-)-乳酸 (+)-乳酸()-乳酸 24 24 v2.对映异构体的构型标记法对映异构体的构型标记法（1）D、L构
9、型标记法构型标记法相对构型 CHOCH2OHHOHCHOCH2OHHOH人为规定：D构型：OH在投影式中手性碳原子右边L-构型：OH在投影式中手性碳原子左边D-（+）-甘油醛 L-（）-甘油醛 25 25 OHHCOOHCH3HHOCOOHCH3D-（）-乳酸 L-（+）-乳酸CHOHOHCH2OHHOHCH2OHOHHOHHCHOHHCH2OHOHHOHHHHOOHHCHOCOOHH2NHCH3L-(-)-丙氨酸 D-()-赤藓糖 D-()-2-脱氧核糖 D-()-葡萄糖 26 26（2）R、S构型标记法构型标记法绝对构型绝对构型 dabc abc acbd abcR-构型（abc顺时针）S
10、-构型（abc逆时针）【判断方法】（1）根据次序原则，排序4个原子或基团：abcd。（2）将最小的原子或基团放在视线的远端，其余的原子或基团在同一平面上，如果呈顺时针排列的为R-型，逆时针排列的为S-型。27 27（2）R、S构型标记法构型标记法绝对构型绝对构型 COOHCHOHCH3COOHCHH3COHOHHCOOHCH3HHOCOOHCH3b ba ac cd dR-乳酸 S-乳酸 28 28 直接用费歇尔投影式确定R、S构型，其简便方法为：(1)根据次序原则，排序4个原子或基团：abcd；(2)d在横键的左、右，abc逆是顺，为R-构型，顺是逆，为S-构型；(3)d在横键的上、下，ab
11、c顺是顺，为R-构型，逆是逆，为S-构型。R-乳酸 S-甘油醛 R-丙氨酸 S-氟氯溴甲烷 29 29 课堂互动课堂互动你会用R、S 标记下列化合物的构型吗？HH3CC6H5CHCH3HOCHOHCH2CH2CH3H3CHCH(CH3)21.2.3.4.BrHCOOHCH3 30 30 v3.对映异构体的性质对映异构体的性质乳酸的主要物理常数 (水)熔点，pKa(25)(+)-乳酸+3.8533.79()-乳酸3.8533.79()-乳酸0183.7920D1.理化性质一般都相同。2.对偏振光表现不同的旋光性能，旋光度相等，方向相反。3.对映异构体的生理活性或药理作用表现出很大的差别。31 3
12、1 三、含三、含2个手性碳原子化合物的对映异构个手性碳原子化合物的对映异构1.1.含含2 2个不同手性碳原子化合物的对映异构个不同手性碳原子化合物的对映异构()()()()D-(-)-赤藓糖 L-(+)-赤藓糖 D-(-)-苏阿糖 L-(+)-苏阿糖(2R,3R)-三羟基丁醛 (2S,3S)-三羟基丁醛 (2S,3R)-三羟基丁醛 (2R,3S)-三羟基丁醛CHOHOHCH2OHHOHCH2OHHHOCHOHHOCHOHOHCH2OHHOHCH2OHHHOCHOOHH()与()、()与()为对映体。()与()或()、()与()或()为非对映体。结论：旋光异构体的数目2n个（n为不相同的C*的数目）32 32 1.1.含含2 2个相同手性碳原子化合物的对映异构个相同手性碳原子化合物的对映异构HOHHOHHOHHOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHOHHHHOHHOHOH（1）（2）（3）（4）相同（）与（）为对映体。（）与（）或（）为非对映体体。结论：旋光异构体的数目2n-1个 33 33 表5-2 酒石酸的主要物理常数(水)熔点,溶解度,g(100gH2O)-1(+)酒石酸+12170139()酒石酸12170139()酒石酸020620.6meso 酒石酸014012520D 34 34 重点小结重点小结
