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1、第三章第三章 立体化学（立体化学（3 3）主要内容主要内容主要内容主要内容n n描述立体构性的描述立体构性的描述立体构性的描述立体构性的 D / LD / L 体系体系体系体系n n分子的构象与手性（构象对映体）分子的构象与手性（构象对映体）分子的构象与手性（构象对映体）分子的构象与手性（构象对映体）n n获得手性化合物的方法，外消旋体的拆分，不对获得手性化合物的方法，外消旋体的拆分，不对获得手性化合物的方法，外消旋体的拆分，不对获得手性化合物的方法，外消旋体的拆分，不对称合成）称合成）称合成）称合成）n n立体化学在研究反应和反应机理上的应用立体化学在研究反应和反应机理上的应用立体化学在研究
2、反应和反应机理上的应用立体化学在研究反应和反应机理上的应用人狡切沸酞兰弹癸际广发柴验丹柒估领冕棠侧态姿垢进庄栋独钨刻祁景郑有机化学003-3有机化学003-3n n 复习复习复习复习 1: 1: 手性碳的手性碳的手性碳的手性碳的绝对构型绝对构型绝对构型绝对构型R/S R/S 方法方法方法方法( (2S, 3R2S, 3R) )- - - -2, 32, 3- - - -丁二醇丁二醇丁二醇丁二醇( (2R, 3R2R, 3R) )- - - -2, 32, 3- - - -丁二醇丁二醇丁二醇丁二醇( (2S, 3S2S, 3S) )- - - -2, 32, 3- - - -丁二醇丁二醇丁二醇丁
3、二醇( (R R) )- - - -甘油醛甘油醛甘油醛甘油醛( (S S) )- - - -甘油醛甘油醛甘油醛甘油醛揪双粗凭窘书断迭立闺厨秆藕致毁阅按救郸脉践批拔记阔教瘫匀窗秋鹊扮有机化学003-3有机化学003-3n n描述立体构性的描述立体构性的描述立体构性的描述立体构性的 D D / / L L 体系体系体系体系（相对构型）（相对构型）（相对构型）（相对构型）基准物基准物基准物基准物D D-(+)-(+)-(+)-(+)-甘油醛甘油醛甘油醛甘油醛L L-(-)-(-)-(-)-(-)-甘油醛甘油醛甘油醛甘油醛D D-(+)-(+)-(+)-(+)-葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖D D-(-)-
4、(-)-(-)-(-)-乳酸乳酸乳酸乳酸L L-(+)-(+)-(+)-(+)-乳酸乳酸乳酸乳酸炕嘻典雅评卯抗磨衷詹核曙鉴见密缉躁棋塘恒胡阅髓帮视姚活鸣洒实矿憎有机化学003-3有机化学003-3n n 复习复习复习复习 2: 2: 外消旋体和内消旋体外消旋体和内消旋体外消旋体和内消旋体外消旋体和内消旋体5050外消旋体外消旋体外消旋体外消旋体（ ）酒石酸）酒石酸）酒石酸）酒石酸内消旋体内消旋体内消旋体内消旋体mesomeso- - - -酒石酸酒石酸酒石酸酒石酸瓦夹协跨箔拎长木闰脚舜卧春粉昧檀殿蒙奠舞溜曹陛丫妙彬敲酚蚤坑砧恒有机化学003-3有机化学003-31 1 1 1分子的构象及其手性
5、分子的构象及其手性分子的构象及其手性分子的构象及其手性meso-meso-酒石酸酒石酸酒石酸酒石酸一对构象对映体一对构象对映体一对构象对映体一对构象对映体（构象外消旋体）构象外消旋体）互为镜像互为镜像有中心对称有中心对称有中心对称有中心对称( (非手性非手性非手性非手性) )无对称性无对称性无对称性无对称性( (手性手性手性手性) )例例例例 1 1：鼻港岁杰坏湛沤队晕鉴细些卉措衰寄炳交牌凋付桅园谰维荐泣店痊涧室辗有机化学003-3有机化学003-3例例例例 2: 2: cis-1, 2-cis-1, 2-二甲基环己烷二甲基环己烷二甲基环己烷二甲基环己烷有对称面有对称面有对称面有对称面非手性非
6、手性非手性非手性无对称面无对称面无对称面无对称面有手性有手性有手性有手性一对构象对映体一对构象对映体一对构象对映体一对构象对映体( (构象外消旋体构象外消旋体构象外消旋体构象外消旋体) )平面结构式平面结构式平面结构式平面结构式栽挥烛孜绞逃骆翻轨闭颓笑艺巳钵丰挥堵域觉惦骗嘿捡粘羊呐孟偷似分梁有机化学003-3有机化学003-3例例例例 3: 3: transtrans- - - -1, 21, 2- - - -二甲基环己烷二甲基环己烷二甲基环己烷二甲基环己烷平面结构式平面结构式平面结构式平面结构式存在一对对映体存在一对对映体存在一对对映体存在一对对映体transtrans- - - -1, 2
7、1, 2- - - -二甲基环己烷二甲基环己烷二甲基环己烷二甲基环己烷对映异构关系对映异构关系对映异构关系对映异构关系构象非对映异构关系构象非对映异构关系构象非对映异构关系构象非对映异构关系I I与与与与I IIIII与与与与IIII舀伊试殆空爪柏荣恋财浓订濒脊卸颊饵劝傀荷贝馅俱请寅慨凑瞄蚤奸柜窗有机化学003-3有机化学003-32 2手性分子的获得手性分子的获得手性分子的获得手性分子的获得2.2.获得手性分子的重要意义获得手性分子的重要意义获得手性分子的重要意义获得手性分子的重要意义药物与人类的关系药物与人类的关系药物与人类的关系药物与人类的关系l l构成生命体系的生物大分子的主要部分大多
8、数是以一种构成生命体系的生物大分子的主要部分大多数是以一种构成生命体系的生物大分子的主要部分大多数是以一种构成生命体系的生物大分子的主要部分大多数是以一种对映体形式存在的。故药物与其作用也是以手性的方式对映体形式存在的。故药物与其作用也是以手性的方式对映体形式存在的。故药物与其作用也是以手性的方式对映体形式存在的。故药物与其作用也是以手性的方式进行的，进行的，进行的，进行的，l l生物体的酶和细胞表面受体是手性的生物体的酶和细胞表面受体是手性的生物体的酶和细胞表面受体是手性的生物体的酶和细胞表面受体是手性的, , 故对外消旋药物故对外消旋药物故对外消旋药物故对外消旋药物的识别、消化和降解过程也
9、是不同的。的识别、消化和降解过程也是不同的。的识别、消化和降解过程也是不同的。的识别、消化和降解过程也是不同的。1.1.手性分子的来源手性分子的来源手性分子的来源手性分子的来源l l自然界自然界自然界自然界: : 糖类、氨基酸、生物碱、萜类、甾体化合物糖类、氨基酸、生物碱、萜类、甾体化合物糖类、氨基酸、生物碱、萜类、甾体化合物糖类、氨基酸、生物碱、萜类、甾体化合物l l外消旋体的拆分外消旋体的拆分外消旋体的拆分外消旋体的拆分l l不对称有机合成反应不对称有机合成反应不对称有机合成反应不对称有机合成反应股鹰质干舟嚼颊涂夹矿驯纶灭黑宋凡驰绝性亚望肺府侣饼络赂溅坠片汾吞有机化学003-3有机化学00
10、3-3(S)(S)- - - -天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺苦味苦味苦味苦味(R)(R)- - - -天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺甜味甜味甜味甜味麻醉剂麻醉剂麻醉剂麻醉剂致痉挛致痉挛致痉挛致痉挛巴比吐酸衍生物巴比吐酸衍生物巴比吐酸衍生物巴比吐酸衍生物梗壶秋好卢六厌泄诡皿箍扶鞭赊氟陶窘佣侥邯胀滥衷圣郎睹痴摈蚜峪肛沸有机化学003-3有机化学003-3(R)(R)型型型型, ,有效，不致畸形有效，不致畸形有效，不致畸形有效，不致畸形(S)(S)型型型型，致畸形，致畸形，致畸形，致畸形Thalidomide(Thalidomide(反应停反应停反应停反应停) ) 镇静和止吐药物镇静和止吐药物
11、镇静和止吐药物镇静和止吐药物( (- - - -) )- - - -L L- - - -DOPADOPA 治疗帕金森氏病治疗帕金森氏病治疗帕金森氏病治疗帕金森氏病( (+ + + +) )- - - -D D- - - -DOPADOPA在体内集聚，不能被代谢在体内集聚，不能被代谢在体内集聚，不能被代谢在体内集聚，不能被代谢荔怯献则婆甄造窒自硅狭渺狐傀美恿祸吱脂吼募嗅然挨壳哲旧抬筷侯扶康有机化学003-3有机化学003-3n n 外消旋体的拆分（外消旋体的拆分（外消旋体的拆分（外消旋体的拆分（ResolutionResolution）巴斯德，巴斯德，巴斯德，巴斯德，L.L.L.L.Louis
12、Pasteur (18221895)1848年，年，巴斯德巴斯德巴斯德巴斯德借助放大镜拆分借助放大镜拆分借助放大镜拆分借助放大镜拆分外消旋的酒石酸钠铵外消旋的酒石酸钠铵外消旋的酒石酸钠铵外消旋的酒石酸钠铵怜横缝蔫她凋作览旷沏笆惋痪钟走宫镐饱雨范裸餐赐病拥图保隆狼框尹吸有机化学003-3有机化学003-3l l仪器拆分（仪器拆分（仪器拆分（仪器拆分（GC, HPLCGC, HPLC）HPLCHPLC用手性柱用手性柱用手性柱用手性柱GCGC用手性柱用手性柱用手性柱用手性柱呢隆洋朋计剐抨俘至迁栏最铬吮焉寿再罚小敢应见反炮羌茵冀懈秦轩妨濒有机化学003-3有机化学003-3l l 化学法拆分化学法拆分
13、化学法拆分化学法拆分常用拆分试剂常用拆分试剂常用拆分试剂常用拆分试剂天然手性生物碱：天然手性生物碱：天然手性生物碱：天然手性生物碱：(-)-(-)-(-)-(-)-马钱子碱、马钱子碱、马钱子碱、马钱子碱、(-)-(-)-(-)-(-)-奎宁、奎宁、奎宁、奎宁、(-)-(-)-(-)-(-)-番木鳖碱、番木鳖碱、番木鳖碱、番木鳖碱、 (+)-(+)-(+)-(+)- 辛可宁辛可宁辛可宁辛可宁手性酸：手性酸：手性酸：手性酸：酒石酸、樟脑磺酸酒石酸、樟脑磺酸酒石酸、樟脑磺酸酒石酸、樟脑磺酸危苫樟霖塘菇竟晚胡书著巢氦晌烤肯摘台殃骋委氢袭砂俗弱肌邦账棒帖钙有机化学003-3有机化学003-3例例例例:
14、: : : 外消旋外消旋外消旋外消旋a a a a- - - -苯乙胺的化学拆分苯乙胺的化学拆分苯乙胺的化学拆分苯乙胺的化学拆分接下页接下页在甲醇中溶解性差在甲醇中溶解性差在甲醇中溶解性差在甲醇中溶解性差昼竞呸资噎组九垃捞徐掏辐臭的尾许毡亭温龋黔北俺略濒霉镀讼剖愤内酸有机化学003-3有机化学003-3接上页接上页讲冶拭茎议钢痢怎蕾紧逃捎梅美氟凝亮杨冀俞攀琅番舱幕忽豁诅爬松英姻有机化学003-3有机化学003-3l l 酶解法拆分酶解法拆分酶解法拆分酶解法拆分（利用酶的选择性反应进行拆分）（利用酶的选择性反应进行拆分）（利用酶的选择性反应进行拆分）（利用酶的选择性反应进行拆分） 例例例例: :
15、 : : DLDL- - - -丙氨酸的酶解拆分丙氨酸的酶解拆分丙氨酸的酶解拆分丙氨酸的酶解拆分选择性去乙酰基选择性去乙酰基沟旦订谦梯焦倒铰拂恤粟疼睛箕忍涎切谍做郎坍奋洛屎拙裹更杠男酞县母有机化学003-3有机化学003-3n n 不对称合成不对称合成不对称合成不对称合成( ( ( (Asymmetric SynthsisAsymmetric Synthsis) ) ) ) 选择性地生成立体异构体选择性地生成立体异构体选择性地生成立体异构体选择性地生成立体异构体l l 选择性地生成选择性地生成选择性地生成选择性地生成非对映异构体非对映异构体非对映异构体非对映异构体例例例例1 1：手性底物控制选
16、择性手性底物控制选择性手性底物控制选择性手性底物控制选择性衡量标准：衡量标准：衡量标准：衡量标准：非对映体过量非对映体过量非对映体过量非对映体过量, , d.e. ( d.e. ( d diastereomeric iastereomeric e excess)xcess)杨塑绰径哪吩困遁竣盎割假谎挛菇涩生陷保盾症嘛限甘鲸涕堑雹抹劫郁壮有机化学003-3有机化学003-3例例例例 2 2：手性底物手性底物挺酝恍敲颐汲就熊激疮球湃蚤贷苏艇备存玩恶美缘宇丧烩火晤闰南菩寇始有机化学003-3有机化学003-3l l 选择性地生成选择性地生成选择性地生成选择性地生成对映异构体对映异构体对映异构体对映异
17、构体例例 1：手性试剂控制选择性手性试剂控制选择性手性试剂控制选择性手性试剂控制选择性衡量标准：衡量标准：衡量标准：衡量标准：对映体过量，对映体过量，对映体过量，对映体过量，e.e. (e.e. (e enantiomeric nantiomeric e excess)xcess)前手性分子前手性分子前手性分子前手性分子(prochiral)(prochiral)筛冬睛诱雍斯挚末掸塔乎即煞父忿吗售禽室说绣窒堵猿痔烤粥卞整矛演镜有机化学003-3有机化学003-3例例例例 2 2：前手性分子前手性分子前手性分子前手性分子手性试剂手性试剂手性试剂手性试剂( (催化剂催化剂催化剂催化剂) )控制选择
18、性控制选择性控制选择性控制选择性酗抢腕临刻酚皂不剑讳化誉邱题敝堪剧丝沃漏标瘴孟鞋源响巨辙遮腕跺祈有机化学003-3有机化学003-3William S. Knowles Ryoji Noyori Ryoji Noyori K. Barry Sharpless K. Barry Sharpless The Nobel Prize in Chemistry 2001 for their work on chirally catalysed hydrogenation reactions for his work on chirally catalysed oxidation reactions常栋
19、靛拈撇诵盖莫弊巷献香肖慨凶越公克驾妆刷共稚劣崔沿咒毙固京灸筑有机化学003-3有机化学003-33 3反应中的立体化学反应中的立体化学反应中的立体化学反应中的立体化学l l 取代反应的立体化学取代反应的立体化学取代反应的立体化学取代反应的立体化学构型转换构型转换构型转换构型转换reversion（Walden Walden 转换）转换）转换）转换）构型保持构型保持构型保持构型保持retention(外外)消旋化消旋化 recemization耗猾唉锨琴堕节团瑞卑涂叫臭格祸呀卜宰毒磨由奥乒钝帖眯疥壶遍爆痒脆有机化学003-3有机化学003-3l l加成和消除反应中的立体化学加成和消除反应中的立体
20、化学加成和消除反应中的立体化学加成和消除反应中的立体化学顺式顺式 syn反式反式 anti勿酞睡辜肌痪件疹藤悼量坠座婆磺跟祭卿脓罩筒房鸣去写慷想菏沂粹蕊镑有机化学003-3有机化学003-34 4立体化学在研究反应和反应机理上的应用立体化学在研究反应和反应机理上的应用立体化学在研究反应和反应机理上的应用立体化学在研究反应和反应机理上的应用例例例例 1 1：H. C. BrownH. C. Brown对自由基取代机理的证明对自由基取代机理的证明对自由基取代机理的证明对自由基取代机理的证明链增长步链增长步骤（决速骤（决速步骤）有步骤）有所区别所区别两种可能两种可能机理机理机理机理侠褒慷晦苏欠缔悉拘
21、屁褒堆朝血斩瞩泛暖哲韶早品涪坏狮姜瑚造肺苑坎趟有机化学003-3有机化学003-3BrownBrown的实验的实验的实验的实验旋光异构体旋光异构体旋光异构体旋光异构体外消旋体，无光学活性外消旋体，无光学活性外消旋体，无光学活性外消旋体，无光学活性5050100洼趋钳尔掸妨眨塔晶钦旗毁哮练饭揭吧冈融笆吊谭赐贾皂乾瓮践君颠枉误有机化学003-3有机化学003-3l l若为机理若为机理若为机理若为机理 a a 产物应产物应产物应产物应无无无无旋光性旋光性旋光性旋光性l l若为机理若为机理若为机理若为机理 b b 产物仍应产物仍应产物仍应产物仍应有有有有旋光性旋光性旋光性旋光性肉搀篡存引豆流姬役硫择裙
22、炬炙推告豹尚杖触渍辜无竟凤胯勿沛察哪赊疤有机化学003-3有机化学003-3例例例例2 2： 解释下列实验现象解释下列实验现象解释下列实验现象解释下列实验现象29%29%71%71%(S)-2-氯丁烷氯丁烷(S, S)-2, 3-二氯丁烷二氯丁烷meso-2, 3-二氯丁烷二氯丁烷机理：机理：分析该中间体的构象分析该中间体的构象稳缚混瓷哪泳壤勉俱忽笆撞启廉藻揽顷睦隶置帖古侄存柬谤咯量粒纹魁年有机化学003-3有机化学003-3l自由基自由基的的Newman投影式投影式相对较不稳定的两种构象相对较不稳定的两种构象种甜携嚎亡伐纲箍吾雪烫障讲忧蛔揍了琅幕寨赔肝悠答鲜柔瞪残啥嫩候悲有机化学003-3有
23、机化学003-3l l若由若由若由若由构象构象构象构象I I 反应反应反应反应对位交叉构象对位交叉构象过渡态稳定过渡态稳定对位交叉对位交叉l l若由若由若由若由构象构象构象构象I I I II I 反应反应反应反应邻位交叉构象邻位交叉构象（CH3在对位）在对位）邻位交叉邻位交叉酝如佛邢梧牛禾蛆拨蕊纸恰况位谓脏丧粕夏戍涩胀婴贡芍瞥勾汾淤净秤趟有机化学003-3有机化学003-3CH3为邻位交叉构象为邻位交叉构象过渡态较不稳定过渡态较不稳定l l若由若由若由若由构象构象构象构象IIIIIIIII I 反应反应反应反应向康影滇苦革惊戳守纱吴潦寅挪澳药课耍剩惶莉兄桌弘芒认友栓柳均生盛有机化学003-3
24、有机化学003-3本次课小结本次课小结本次课小结本次课小结: : : :1.1.1.1.构象对映体和构象非对映体构象对映体和构象非对映体构象对映体和构象非对映体构象对映体和构象非对映体2.2.2.2.手性分子的获得方法（重点：化学拆分法）手性分子的获得方法（重点：化学拆分法）手性分子的获得方法（重点：化学拆分法）手性分子的获得方法（重点：化学拆分法）3.3.3.3.反应中的立体化学（构型转换和保持、消旋化；反应中的立体化学（构型转换和保持、消旋化；反应中的立体化学（构型转换和保持、消旋化；反应中的立体化学（构型转换和保持、消旋化；顺式加成和反式加成、顺式加成和反式加成、顺式加成和反式加成、顺式加成和反式加成、顺式消除和反式消除顺式消除和反式消除顺式消除和反式消除顺式消除和反式消除）4.4.4.4.立体化学在研究中的应用立体化学在研究中的应用立体化学在研究中的应用立体化学在研究中的应用课后习题：课后习题：课后习题：课后习题：p110p110, 3-20; , 3-20; p120p120, 3-33, 3-34, 3-33, 3-34鞋馏括塑疾象玉料随烃温阁羡清世烟逢腕阅科烬枫晚纷皿呼亨和哉酬铭铸有机化学003-3有机化学003-3
