chap.5 手性分子(有机化学)
手性分子与手性药物
有机化学手性分子与手性药物材料与化学工程系12级应化（1）班左旋海螺的螺壳都是右旋的，出现左旋螺壳的概率是百万分之。
我们吃的如甘蔗汁制的或甜莱汁制的糖，它们的分子都是右旋的。
人体内氨基酸分子都是左旋的，而淀粉的分子都是右旋的，传递遗传信息的脱氧核糖 核酸(DNA)，95%以上呈右旋。
星系的运动都呈圆形、椭圆形或涡旋形运动，多是左旋。
多数藤本植物如牵牛花、扁豆等的茎蔓是右旋的。
然界中的手性 右旋长瓣兜兰花两侧长瓣的螺旋是左右对称的，右侧是左旋，左侧是右旋。
《科学》化学概念中的手性镜象不能重合的现象。
称为手性分子，手性分子都具有旋光性；不具有手性的分子称为非手性分子，无旋光性。
由于含一个不对称碳原子的化合物具有手性，这与其呈现手性特征的中心碳原子有关，因此这个中心碳原子称为手性中心，称其不对称碳原子为手性碳原子。
手性碳不不手性分子的特征所谓手性碳原子，是指饱和碳原子上连有四个完全不同的原子或原子团，常用火号予以 标注。
* H_C_Cl非手性分子两者可以重合什么是手性 手互为手性碳标记2.含有一个手性碳原子的分子往往具有手性。
含有多个手性碳原子的分子 不一定都具有手性。
例如：2,3-丁二醇的三种立体结构III 的结构具有对称中心，为非手性分子，与I 和n 均不成镜像，互为非对映异构体。
互为镜像，不能重合，均为手性分子。
I 和n 互为对映异构体 小结：手性分子与非手性分子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。
综上所述：物质分子凡在结构上具有对称面或对称中心的，均不具有手性，则无旋光性；反之，在结构上既不具有对称面，也不具对称中心的，在这种分子具有手性，它与镜像互为对映异构体，不能重叠，故具有旋光性。
除了含有一个手性碳原子的化合物具有手性，还有含其他手性因素的化合物如含手性氮原子等化合物，以及某些不含手性碳原子但具有手性的化合物。
CH 33H ——OHHO ——H CH 3 HO-U-H H —OHC H 3II翻转180°,完全重合 帆川,明 III对映体的表示方法两种方法：1.透视法直观，但书写麻烦，不适用于复杂化合物2.Fischer投影式使用方便，适用于简单和复杂化合物1.透视法实线纸面上的键虚线伸向纸后方的键锲形线伸向纸前方的键COOHCOOHO2、Fischer投影式①碳链竖置，且编号小者置于上端;②上下朝里，左右朝外；COOH观察COOH■HC OH OHC H.3COOHHOHY透视式CH3Fische r投影式命名规则：R、S标记法的规则①找出手性C原子②C原子上的基团依从大到小次序排列③若为顺时针排列，叫做R-构型；若为逆时针排列，叫做S-构型。
有机化学基础知识手性与不对称合成
有机化学基础知识手性与不对称合成有机化学基础知识：手性与不对称合成在有机化学中，手性和不对称合成是两个重要的概念。
手性是指分子或化合物具有非重叠的镜像对称结构，分为左旋（S）和右旋（R）两种构型。
不对称合成则是指通过反应使得手性化合物生成的过程。
手性与不对称合成的重要性在于它们在生物学、药物学和有机合成领域具有广泛应用。
手性分子在生物体中扮演重要的角色，药物分子的手性性质直接影响其在体内的活性和毒性。
此外，许多有机合成过程中需要获得高立体选择性的产物，这就需要使用不对称合成方法。
一、手性的定义与属性手性（chirality）是指分子或化合物不能与其镜像完全重合的性质。
简单来说，手性分子就像是左右手，无法完全重叠，这是由于手性分子的立体结构具有非对称性。
手性的性质包括以下几个方面：1. 手性分子无旋转轴或镜面反射面：旋转或镜面反射一个手性分子，无法使其和源分子完全重合，这就是左旋和右旋构型的来源。
2. 左旋（S）和右旋（R）构型：对于手性分子，以手的方式分别沿顺时针和逆时针方向围绕分子中心生成立体结构，可得到左旋（S）和右旋（R）构型，确定手性分子的构型是有机化学的重要内容。
3. 光学活性：左旋和右旋构型的手性分子之间可以通过手性光学活性来区分，其中旋光（optical rotation）是一种常用的手性分析方法。
二、手性分子的来源手性分子的来源多种多样，包括以下几种常见的方式：1. 手性衍生物：通过对不对称化合物的反应进行处理，引入手性基团，从而生成手性产物。
2. 手性诱导：在合成过程中，通过使用手性诱导剂，使得产物具有手性结构。
3. 手性模板：在有机合成中，通过使用手性模板，使得反应生成具有手性结构的产物。
4. 生物来源：许多生物体内产生的分子都是手性的，因此通过利用生物体提取或合成方式，可以获得手性分子。
三、不对称合成方法不对称合成是指通过有选择性地控制反应条件、底物结构或合成步骤，使得手性化合物生成的合成方法。
有机化学基础知识点手性化合物的分离与合成
有机化学基础知识点手性化合物的分离与合成有机化学基础知识点：手性化合物的分离与合成手性化合物在有机化学领域中扮演着重要的角色，它们具有两种非对称的镜像异构体，即左旋和右旋。
手性化合物的分离与合成是有机化学中的一项重要技术和研究内容。
本文将探讨手性化合物的分离与合成的基础知识点。
一、手性化合物的分离方法1. 基于手性配体的手性柱层析法手性柱层析法是一种基于手性配体与目标分子之间的亲和性进行分离的方法。
通过选择适当的手性配体，可以实现对手性化合物的分离纯化。
例如，利用氨基酸衍生物作为手性配体，可以成功地分离出手性氨基酸和手性药物等。
2. 经典拆分结晶法经典拆分结晶法是一种通过晶体生长的方式分离手性化合物的方法。
通过合适的溶剂和配体选择，可以在晶体生长过程中实现手性化合物的拆分和纯化。
这种方法适用于一些具有较高拆分度的手性化合物。
3. 手性萃取法手性萃取法是一种利用手性选择性较大的手性萃取剂对手性化合物进行分离的方法。
通常通过控制温度、pH值和萃取剂浓度等条件，实现对手性化合物的选择性萃取。
手性萃取法在手性酮、手性醇以及手性药物等的分离中得到了广泛应用。
二、手性化合物的合成方法1. 左旋-右旋互换法左旋-右旋互换法是一种将一种手性化合物转化为其对映异构体的方法。
通常可通过二氧化硫气体的作用，将左旋手性化合物转化为右旋手性化合物，或者通过酸碱反应进行互换。
这种方法在手性药物和手性农药的合成中得到了广泛应用。
2. 手性催化剂的应用手性催化剂是一种能够选择性地促使手性化合物发生反应的催化剂。
通过催化剂的选择，可以实现手性化合物的不对称合成。
例如，手性金属配合物催化剂在不对称氢化和不对称还原反应中起到了关键作用。
3. 有机合成中的修饰法有机合成中的修饰法是一种通过对已有手性分子进行化学修饰，合成新的手性分子的方法。
通过对已有手性分子的保留或改变官能团，可以得到一系列具有不同手性的化合物。
这种方法在新药开发和杂环合成中得到了广泛应用。
有机化学：第五章 手性分子与旋光异构
一、旋光活性
1. 平面偏振光 ( plane-polarized light )
--- 普通光在通过尼克尔棱镜后形成的只在一个方向传播的 平面光。
3
一、旋光活性
2. 光学活性 ( optical activity ) --- 物质能使偏振光发生偏转的性质。
4
旋光仪(polarimeter) l
5
一、旋光活性
3. 右旋和左旋 ( dextrorotatory and levorotatory ) --- 使偏振光振动平面向右旋转称右旋，“ + ” --- 使偏振光振动平面向左旋转称左旋，“ - ”
4. 旋光度（observed rotation) --- 旋光活性物质使偏振光振动平面旋转的角度：与两个或两个以上相同基团相连的碳原子。
18
H
CH
H
H
6个对称面
Cl
CH
H
H
3个对称面
Cl
CH
F
H
1个对称面
Cl
CH
F
CH3
无对称面
手性碳：连接了四个不同基团的碳原子
19
不对称分子（手性分子） 如果分子中不存在对称面、对称中心和四重象转轴，则这个分子
具有手性，其实物与镜影不能完全重叠。
22
(2) 手性分子在生理活性上存在差异
“反应停事件” 20世纪60年代，名为“反应停” 的药物在欧洲用作治疗孕 妇的妊娠反应，它的副作用曾经使一些服用此药物的孕妇产 下了1.2万名畸型婴儿。
惨痛的教训!
23
小资料：
经过34年的慎重研究，1998年FDA批 准“反应停”作为治疗麻风结节性红斑的 药物在美国上市。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90％ “反应停”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。
大学有机化学立体化学基础手性分子讲义
大学有机化学立体化学基础手性分子讲义一、教学内容1. 手性碳原子：介绍手性碳原子的定义、判断方法以及手性碳原子的性质。
2. 手性分子：介绍手性分子的定义、分类以及手性分子的性质。
3. 手性分子的光谱性质：介绍手性分子在不同光谱范围内的表现形式，如红外光谱、紫外光谱等。
4. 手性分子的化学反应：介绍手性分子在化学反应中的特性，如不对称催化、手性分子的选择性反应等。
5. 手性分子的应用：介绍手性分子在医药、农药、材料科学等领域的应用。
二、教学目标1. 了解手性碳原子的定义和判断方法，掌握手性碳原子的性质。
2. 掌握手性分子的定义和分类，了解手性分子的性质。
3. 了解手性分子的光谱性质，认识手性分子在不同光谱范围内的表现形式。
4. 理解手性分子在化学反应中的特性，如不对称催化、手性分子的选择性反应等。
5. 了解手性分子在医药、农药、材料科学等领域的应用。
三、教学难点与重点重点：手性碳原子的判断方法、手性分子的性质、手性分子的光谱性质、手性分子的化学反应。
难点：手性分子的分类、手性分子在不同光谱范围内的表现形式、手性分子在化学反应中的特性。
四、教具与学具准备教具：PPT、黑板、粉笔。
学具：笔记本、彩色笔、课本。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过展示一些日常生活中常见的的手性分子，如氨基酸、糖类等，引发学生对手性分子的兴趣。
2. 手性碳原子的定义和判断方法：通过PPT讲解手性碳原子的定义和判断方法，让学生掌握手性碳原子的性质。
3. 手性分子的定义和分类：通过PPT讲解手性分子的定义和分类，让学生了解手性分子的性质。
4. 手性分子的光谱性质：通过PPT讲解手性分子在不同光谱范围内的表现形式，让学生认识手性分子的光谱性质。
5. 手性分子的化学反应：通过PPT讲解手性分子在化学反应中的特性，让学生理解手性分子的化学反应。
6. 手性分子的应用：通过PPT讲解手性分子在医药、农药、材料科学等领域的应用，让学生了解手性分子的实际应用价值。
手性分子专业知识讲座
Cl Cl
HOOC C消旋体旳拆分 (1)机械拆分法 (3)选择吸附拆分法 (5)化学拆分法
(2)微生物拆分法 (4)诱导结晶拆分法
小结： 1、了解手性、旋光性、对映异构旳概念 2、熟练掌握构型旳标识措施 3、熟练掌握构型式旳透视式和菲舍尔投影式之间旳 相互转化。
注：
①但凡手性分子，都有旋光性； 非手性分子无旋光性
②一对对映体对偏振光旳作用恰好相反，一种使偏 振光左旋，一种使之右旋，旋光度数值相等。
3）旋光性旳测量 用旋光仪进行测量。
A
A
B
D'
C
D
B'
A'
A'
起偏镜
乳酸
旋光性物质
盛液管
α
目镜（亮）
检偏镜
4）比旋光度
t
l C
α旋光仪中读到旳旋光度； l 盛液管旳长度；（dm） C 溶液旳浓度；（g/ml）
H
H
Br
Br
H
H
CH3 Cl
CH3 Cl CH3
H
Cl
Br H
CH3 CH3
Br H
CH3
CCHH33
H
Br
Cl
H
CH3
五、含一种手性碳原子化合物旳对映异构
1、手性碳：常用“*”表达
CH3C*HCOOH OH
具有一种手性碳原子旳化合物，一定是手性分子。 有一对对映体，其中一种是左旋，一种是右旋。 如乳酸:
作业：1、 (2) （4） （6）；2 、（2） （5） ； 4、 (2) （4） ；7
对映体非对映体 对映体
分子中具有n个手性碳旳化合物，最多有 2n 个对映异构 体，有2n-1对对映异构体。
有机化学基础知识分子的立体化学
有机化学基础知识分子的立体化学有机化学是研究含碳的化合物的分子结构、性质、合成、反应以及它们在生物体系中的作用的科学。
其中，分子的立体化学是有机化学中至关重要的一部分。
本文将介绍有机化学中分子的立体化学基础知识，包括手性，立体异构体及其命名以及手性分子的光学活性。
一、手性分子的手性是指其镜像不能重合的特性。
由于碳原子可以形成四个互不相同的键，大部分有机化合物都可以具有手性。
手性分子包括两种类型：手性中心和轴手性。
1. 手性中心手性中心是指分子中的一个碳原子，它与四个不同的基团连接。
手性中心的碳原子通常以S（拉丁语 sinister ）和R（拉丁语 rectus）表示，分别代表左旋和右旋的空间构型。
2. 轴手性轴手性是指分子中存在一个对称轴，该对称轴可以将分子分为两个不可重合的镜像体。
轴手性是由于分子的非完全对称所导致的，在立体异构体中较为常见。
二、立体异构体及其命名立体异构体是指分子在空间排列上存在不同的构型，从而导致其化学性质和生物活性的差异。
立体异构体包括构象异构体和对映异构体。
1. 构象异构体构象异构体是指分子在空间上能够互相转换，但又不能通过化学反应相互转化的异构体。
最常见的构象异构体是旋转受限的双键环状化合物，如环烯烃和环烷烃。
2. 对映异构体对映异构体是指分子的镜像体，在化学和物理性质上没有差异，但与其他手性物质的相互作用不同。
对映异构体是由于分子的手性中心或轴手性所引起的。
对映异构体的命名通常使用R/S命名法或者D/L命名法，其中R/S命名法适用于手性中心，而D/L命名法适用于糖类和氨基酸等化合物。
这些方法可以准确地描述分子在空间中的立体排列。
三、手性分子的光学活性手性分子的光学活性是指它们对平面偏振光有选择性地旋转偏振面的性质。
手性分子旋光的方向可以是顺时针旋光（右旋）或逆时针旋光（左旋），分别用(+)和(-)表示。
对于含有手性中心的分子，不对称的环境可以导致光学活性。
手性分子的光学活性在药物、农药、香料等领域具有重要的应用价值。
大学有机化学立体化学基础：手性分子资料
d
d a
(R)
b
(基团的顺序 为a＞b＞c＞d)
(2) 小竖同。
a
b c d
(R)
d b c
(S)
a
CN H2N H ， C6H5
C H2S H HO O C NH2 ， H
C HO OH H C H2O H
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第五章 立体化学基础 第四节 构型标记法 (R/S构型标记法)
R-S标记法应用较广泛，当分子中含有多个 手性碳原子时，它能标记出每一个手性碳原 子的构型。 目前D-L构型标记法仍在使用，特别是糖类 化合物和氨基酸。 D/ L 与R/S无对应关系
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第五章 立体化学基础 第四节 构型标记法 (R/S构型标记法)
二、R/S 构型标记法 —— 绝对构型
根据基团的顺序规则，确定与手性碳原子相连的 4 个基团 优先顺序的大小，假设顺序为a＞b＞c＞d。将优先顺序最小的 基团d处于眼睛对面最远的位置上，然后再看a→b→c的排列顺 序，如顺时针方向的定为 R 构型 ( 拉丁文 Rectus 的缩写 ) ，假若 a→b→c是逆时针方向的则定为S构型(拉丁文Sinister的缩写).
问题：下列化合物哪些含手性碳原子？
1. CH2Cl2 2. CHCl3
3.CH3CHClCH2CH3
4. CH3-CH-CH2CH3
CH2CH3
5. CH3-CH-CH-CH2CH3 OH OH
H
6.
CH3
7.
CH3
8.
H3C
CH3
CH3
O
CH3
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第五章 立体化学基础 第一节 手性分子和对映体(四、判断对映体的方法)