项目八旋光异构

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1、项目九 旋光异构物质的旋光性很早就被发现，如石英晶体等无 机晶体的旋光性早已被人们所知。但对有机化合物 旋光性的认识则较晚。1848年，路易巴斯德 (Louis Pasteur, 18221895)对酒石酸钠铵晶体的 研究，为旋光异构现象奠定了理论基础。具有旋光异构的分子在生物化学上，往往 表现出不同的性质来，如丙氨酸，它有两种 分子，当把它们作为某种细菌的食物时，只 有一种被吃掉，而另一种完全保留下来。可 见在生物体中的选择性是很高的。这对于生 物化学当然是相当重要的。反应停：五十年恩怨Thalidomide(反应停）一种治疗早期妊娠反应的 药物，有很好的止吐作用。许 多有呕吐反应的早期妊娠

2、妇女 ，服用此药后，可迅速把妊娠 反应性呕吐停住，因而取名为 “反应停”。 1953年，瑞士的一家名为Ciba的药厂（现药界巨头瑞士诺华的前身之一 ）首次合成了一种名为” Thalidomide”的药物。此后，Ciba药厂的初步 实验表明，此种药物并无确定的临床疗效，便停止了对此药的研发。然而当时的联邦德国一家名为Chemie Gruenenthal的制药公司对反应停 颇感兴趣。他们尝试将其用做抗惊厥药物以治疗癫痫，但疗效欠佳，又 尝试将其用做抗过敏药物，结果同样令人失望。但研究人员在这两项研 究过程中发现，反应停具有一定的镇静安眠的作用，而且对孕妇怀孕早 期的妊娠呕吐疗效极佳。此后，在老鼠、

3、兔子和狗身上的实验没有发现 反应停有明显的副作用（事后的研究显示，其实这些动物服药的时间并 不是反应停作用的敏感期），Chemie Gruenenthal公司便于1957年10月 1日将反应停正式推向了市场。此后不久，反应停便成了“孕妇的理想选择”（当时的广告用语），在 欧洲、亚洲、非洲、澳洲和南美洲被医生大量处方给孕妇以治疗妊娠呕 吐。到1959年，仅在联邦德国就有近100万人服用过反应停，反应停的每月销 量达到了1吨的水平。在联邦德国的某些州，患者甚至不需要医生处方就 能购买到反应停。但是在美国，因为有报道称，猴子在怀孕的第23到31 天内服用反应停会导致胎儿的出生缺陷，美国食品和药品管理

4、局（FDA） 的评审专家极力反对将反应停引入美国市场。最终，FDA没有批准此种药 物在美国的临床使用，而是要求研究人员对其进行更深入的临床研究（ 后来的事实证明，这是一项多么明智的决定！）。到了1960年，欧洲的医生们开始发现，本地区畸形婴儿的出生率明显上升。 这些婴儿有的是四肢畸形，有的是腭裂，有的是盲儿或聋儿，还有的是内脏 畸形（后来的追踪调查显示，其实早在1956年12月25日，世界上第一例因母 亲在怀孕期间服用反应停而导致耳朵畸形的婴儿就出生了）。1961年，澳大利亚悉尼市皇冠大街妇产医院的麦克布雷德医生发现，他经治 的3名患儿的海豹样肢体畸形与他们的母亲在怀孕期间服用过反应停有关。麦

5、 克布雷德医生随后将自己的发现和疑虑以信件的形式发表在了英国著名的医 学杂志柳叶刀上。而此时，反应停已经被销往全球46个国家！此后不久，联邦德国汉堡大学的遗传学家兰兹博士根据自己的临床观察于 1961年11月16日通过电话向Chemie Gruenenthal公司提出警告，提醒他们反 应停可能具有致畸胎性。在接下来的10天时间里，药厂、政府卫生部门以及 各方专家对这一问题进行了激烈的讨论。最后，因为发现越来越多类似的临 床报告，Chemie Gruenenthal公司不得不于1961年11月底将反应停从联邦德 国市场上召回。 但此举为时已晚，人们此后陆续发现了1万到12万名因母亲服用反应停而导

6、 致出生缺陷的婴儿！这其中，有将近4000名患儿活了不到一岁就夭折了。而 且，因为在此后一段时间里，Chemie Gruenenthal公司一直不肯承认反应停 的致畸胎性，在联邦德国和英国已经停止使用反应停的情况下，在爱尔兰、 荷兰、瑞典、比利时、意大利、巴西、加拿大和日本，反应停仍被使用了一 段时间，也导致了更多的畸形婴儿的出生。反应停事件受害者1961年年底，联邦德国亚琛市地方法院受理了全球第一例控告反 应停生产厂家Chemie Gruenenthal公司的案件。1969年10月10日，法庭经过近8年的审理，决定不采纳兰兹博士 的证言。但此种说法始终未能得到公众的广泛认可。1970年4月1

7、0日，案件的控辩双方于法庭外达成了和解，ChemieGruenenthal公司同意向控方支付总额11亿德国马克的赔偿 金。1970年12月18日，法庭作出终审判决，撤消了对Chemie Gruenenthal公司的诉讼，但法庭同时承认，反应停确实具有致 畸胎性，并提醒制药企业，在药品研发过程中，应以此为鉴。 1971年12月17日，联邦德国卫生部利用Chemie Gruenenthal公 司赔偿的款项专门为反应停受害者设立了一项基金，并邀请兰兹 博士作为此项基金的监管人之一。此后数年间，在兰兹博士的努 力下，联邦德国有2866名反应停受害者得到了应有的赔偿。兰兹博士也因其为反应停受害者作出的巨

8、大贡献而受到全球反应 停受害者的深深敬仰。 至此，反应停似乎彻底结束了它为人类服务的使命。马丁施奈德斯是荷兰第一个“反应停儿童”。在 年纪很小的时候，他就已学着以残疾之身生活下去 ，并逐渐掌握了一系列技能，包括弹奏电风琴。 美国的一个 “反应停”受 害女孩，已 经学会用她 仅有的一只 手绘画。 反应停命不该绝？50年前草率上市、仅仅过了4年就撤回的“反应停” ，至今还在让现代医学蒙羞。就在“反应停”声名狼藉之际，早在1965年，一名以 色列医生偶然发现“反应停”对麻风结节性红斑有很 好的疗效。经过34年的慎重研究之后，1998年，FDA 批准“反应停”做为治疗麻风结节性红斑的药物在美 国上市，

9、美国成为第一个将“反应停”重新上市的国 家。“反应停”还被发现有可能用于治疗多种癌症。 现在“反应停”已卷土重来，90被用于治疗癌症病 人，在美国的销售额每年约两亿美元。活性更强且没 有致畸性的“反应停”衍生物也已被批准上市。任务一 物质的旋光性掌握偏振光、旋光度、比旋光度的概念一、平面偏振光和旋光性只在一个平面上振动的光，称为平 面偏振光，简称偏振光或偏光。丙酸、水、酒精乳酸、 葡萄糖（1）旋光性物质能使偏振光振动面旋转的性质，叫做旋光性；具有旋光性的物质，叫做旋光性质。（2）非旋光性物质不具有旋光性的物质，叫做非旋光性物质。（3）旋光度旋光性物质使偏振光旋转的角度，称为旋光度，以“”表示。

10、旋转方向顺时针 右旋，以“”表示逆时针 左旋，以“”表示二、旋光仪和比旋光度1. 旋光仪ABCDEF2.比旋光度T为测时温度， 为测定时光的波长，一般采用钠光（波长 为589.3 nm，用D表示）。 为了能比较物质的旋光性能，通常规定：1mL含1g旋光物 质的溶液，放在1dm(10cm)长的盛液管中测得的旋光度为该物质的比旋光度。影响旋光度的因素:(a)被测物质结构; (b) 溶液的浓度; (c) 液层的厚度; (d) 测定温度; (e) 所用光的波长溶剂对比旋光度也有影响,所以也要注明溶剂.例: 在20时,以钠光灯为光源测得葡萄糖水溶液的比旋光度 为右旋52.5,记为:计算公式：任一浓度的溶

11、液纯液体式中: C-溶液浓度 (g/ml);液体的密度（g/ml)；l-管长(dm)例：20下用钠光灯测定某葡萄糖水溶液的旋光度，所用 管长为1dm，测定的旋光度a为+3.2。已知葡萄糖在水中的 比旋光度为+52.5 ，求这个溶液的质量浓度。任务二 旋光性与分子结构的关系掌握手性分子的概念掌握物质的旋光性与分子结构的关系能够根据分子结构，判断分子的手性和旋光性一、对映异构现象的发现21848年，Louis Pasteur（巴斯德）首次成功地把一个外消 旋体分成右旋及左旋体。 1. 1815年 Biot 拜奥特（法国物理学家）观察到蔗糖、酒石 酸、松节油、樟脑等都具有旋光能力，而且其旋光性与其存

12、 在的状态无关。31874年，Vant Hof（范特霍夫）和Le.Bel（勒贝尔）提 出，如果一个C原子连有四个不同基团，四个基团在C原 子周围可以有两种不同的排列形式，有两种不同的四面 体空间构型，它们互为镜象，和左右手之间的关系一样 ，外形相似，但不能重合。生活中的镜像生活中的镜像左右手互为镜象C*连四个不同基团的中心C原子称不对称C原子，又称手性C 原子,用C*表示。 二、手性和对称因素左手和右手不能叠合 左右手互为镜象一个物体若与自身镜象不能叠合,叫具有手性。在立体化学中,不能与镜象叠合的分子叫手性分子,而能 叠合的叫非手性分子。乳酸的两个模型的关系象左手和右手一样,它们不能相互 叠合

13、,但却互为镜象。在有机化学中,凡是手性分子都具有旋光性(有些手性分 子旋光度很小);而非手性分子则没有旋光性。分子的构造相同，但构型不同，形成实物与镜象的两 种分子，称为对映异构体（简称：对映体enantiomers）。 对映体的特点：成对存在，旋光能力相同，但旋光方向相反，二者能量相同。分子与其镜像的不重合性称为分子的手性或手征性 (Chirality) ,具有手性的分子，称为手性分子(Chiral molecules) 。分子的手性是对映体存在的必要和充分条件 在生物体内，大量存在手性分子。如D(+)葡萄 糖在动物代谢中有营养价值，D(-)葡萄糖没有。左旋氯霉素有抗菌作用，而其对映异构体无

14、疗效。在药物中，手性化合物占50%以上。一对对映异构体是两种不同的化合物，它们的化学性质、物理性质无差别，差别是对偏振光有不同的反映。一 个可以把偏振光向左旋，另一个则把偏振光向右旋。偏振光是检验手性分子的一种最常用的方法。对称因素1. 对称面(s)如有一个通过分子的平面把分子分成两部分，其中 一部分是另一部分镜像，通过平面相等距离处都有相同 的对应点，这个平面称为分子的对称面，用表示。COOHCH3HH平面内翻转一定角度，实物和镜 象重叠。它们是一种化合物。分子中有一个对称面。有两个对称面：平面内翻转180度，实物和镜象重叠。结论：有对称面的分子，实物和镜象能重叠， 无手性，无对映异构体，无

15、旋光性。无数个1个2. 对称中心( i )定义：若分子中有一点i ， 以分子任何一点与其连线， 都能在延长线上找到自己的 镜象，则 i 点为该分子的对 称中心。i有对称中心的分子，实物和镜象能重叠，无 手性，无对映异构体，无旋光性。iHCOOHCOOHHCH3CH3HHCOOHHHCOOHHHCH3CH33. 对称轴 定义: 穿过分子画一直线,以它为轴旋转一定角度后, 可以获得与原来分子相同的构型,这一直线叫对称轴。当分子沿轴旋转360/n，得到 的构型与原来的分子相重合 ，这个轴即为该分子的n重对 称轴，用Cn表示。C2180象上述这些含对称轴的化合物都是非手性化合物 ，这是由于它们分子中同

16、 时含有对称面和对称中心 的缘故。对称轴不能作为分子有无光学活性的判据。有些含有对称轴的化合物，却不含对称面和对称中心，也 具有手性。二重对称轴对映异构反-1，2-二氯环丙烷的对映异构判别手性分子的依据：A 非手性分子- - 凡具有对称面或对称中心。 B 手性分子- -既没有对称面,又没有对称中心的分子,都不能与其镜象叠合,都是手性分子。C 对称轴的有无对分子是否具有手性没有决定作用。有，无手性无，无 i 有手性有 i，无手性任务三 对映异构体构型的表示方法学会费歇尔投影式的书写学会确定旋光异构体的构型的标记方法一、含有一个手性碳原子的化合物的对映体（一）对映体含有一个手性碳原子的化合物有两个互为镜象的对映体。乳酸通常对映异构体的物理性质和化学性质都相同，差 别就是旋光方向不同。20()乳酸 m.p 53 D 3.82 pKa 3.97例 (+)乳酸