立体有机化学中国科大-01有机立体化学
有机化学基础知识点整理立体化学中的立体异构体命名
有机化学基础知识点整理立体化学中的立体异构体命名有机化学基础知识点整理：立体化学中的立体异构体命名在有机化学中，立体异构体是指分子结构相同但空间排列不同的同分异构体。
立体异构体的命名是有机化学中的一个重要环节，在正确理解和运用立体异构体的过程中，可以帮助我们更好地理解有机化合物的结构、性质和反应。
一、立体异构体的分类立体异构体分为两大类：构象异构体和配置异构体。
1. 构象异构体构象异构体是指化学物质在空间中两个或多个构象之间的相互转变，其中没有发生化学键的断裂或新键的形成。
构象异构体的命名一般采用相对描述方式，如顺式-反式异构体、轴式等。
这种命名方式通常不涉及具体的CIP规则。
2. 配置异构体配置异构体是指在空间中两个或多个立体异构体能够通过化学键的断裂或新键的形成而相互转化的异构体。
配置异构体的命名需要根据CIP规则进行命名，以确保名字的唯一性和准确性。
二、立体异构体命名的基本原则立体异构体的命名遵循Cahn-Ingold-Prelog（CIP）规则，也称为优先序列规则。
这是一种确定立体异构体优劣的方法，采用这种方法可以准确地描述立体异构体的构型。
CIP规则主要有以下几个基本原则：1. 视为未饱和原子团的部分是一致的。
2. 按照原子的原子序数递增排序。
3. 当碰到同样原子序数的原子时，需要考虑与它们连接的原子。
根据以上原则，我们可以通过一系列的步骤来确定立体异构体的优劣顺序，从而进行准确的命名。
三、立体异构体命名的步骤以下是立体异构体命名的一般步骤：1. 确认重要的手性中心在立体异构体中，手性中心是决定优劣顺序的关键。
通过标记手性碳原子，可以方便地确定手性中心。
2. 给手性中心的四个连接原子编上ABC的顺序根据CIP规则，将连接在手性中心上的原子编号为ABC，编号时遵循一定的次序。
次序是通过比较连接原子的原子序数，赋予编号。
3. 根据ABC的顺序确定优劣按照编号的次序，从A到C，进行逐一比较。
有机化学 第八章 立体化学
C2H5 Cl Cl
19
H
CH3 H Cl Cl H C2H5 Cl H
CH3 H Cl C2H5 Cl Cl
CH3 H H C 2H 5 H H
CH3 Cl Cl C2H5
CH3 Cl H Cl H C2 H5
CH3 H Cl Cl H C2H5
CH3 H Cl Cl H C2H5
CH3 Cl H Cl H C2 H5
20
注意: 注意
D,L是相对构型,与假定的 、 甘油醛相关联而确定的构型 甘油醛相关联而确定的构型。 D,L是相对构型,与假定的D、L甘油醛相关联而确定的构型。R,S 是相对构型 是绝对构型,能真实代表某一光活性化合物的构型（ 、 ） 是绝对构型,能真实代表某一光活性化合物的构型（R、S） 。 两种标记法的依据： 两种标记法的依据：R／S法依据与＊C相连的四个原子或基团 法依据与＊ 的大小顺序； 法依据与D 甘油醛的构型是否相同。 的大小顺序；D／L法依据与D-甘油醛的构型是否相同。 无论是D,L还是R,S标记方法， D,L还是R,S标记方法 无论是D,L还是R,S标记方法，都不能通过其标记的构型来判 断旋光方向。因为旋光方向使化合物的固有性质， 断旋光方向。因为旋光方向使化合物的固有性质，而对化合 物的构型标记只是人为的规定 人为的规定。 物的构型标记只是人为的规定。 目前从一个化合物的构型还无法准确地判断其旋光方向， 目前从一个化合物的构型还无法准确地判断其旋光方向，还 是依靠测定。 是依靠测定。
锲形式
COOH H OH CH3
Fischer投影式 投影式
项：
(1)不能离开纸面翻转；可以沿纸面旋转 )不能离开纸面翻转；可以沿纸面旋转180°，但不能旋转 ° ° 但不能旋转90° 或270°。 ° (2) 基团交换次数可以为偶数次，不能为奇数次；亦可以一基团 基团交换次数可以为偶数次 不能为奇数次； 偶数次， 不动，另三基团顺或逆时针轮换（相当于交换两次）。 不动，另三基团顺或逆时针轮换（相当于交换两次）。
有机立体化学
分 类
立体异构体 stereomers
{
{
几何异构体 旋光异构体
立体异构体的定义：分子中的原子或原子团互相连接的 次序相同，但在空 间的排列方向不同而引起的异构体。
对映体和手性
1848年Pasteur得到的 酒石酸盐晶体
立体化学的应用
• 立体化学的观点和方法适用于研究有机化 合物的分子结构和反应性能，还在天然产 物化学、生物化学、药物化学、高分子化 学中发挥重要的作用。在探索生命奥秘方 面，特别是在对生物大分子，包括蛋白质 、酶和核酸分子的认识和人工合成方面， 立体化学尤为重要。
2立体化学的研究背景
• 立体化学创立于19世纪初期。J.-B.毕奥最早观察 到有机物的旋光现象（见旋光异构）。1848年L. 巴斯德分离到两种酒石酸结晶，一种半面晶向左 ，一种半面晶向右。1874年J.H.范托夫和J.-A.勒 贝尔分别提出关于碳原子的四面体学说。当碳原 子与四个不同的原子或基团连接时，就产生一对 异构体，它们互为实物和镜像，这个碳原子称为 不对称碳原子，这一对化合物互为旋光异构体。 范托夫和勒贝尔的学说，是立体化学的基础。
何煦昌，吴毓林在《中国科技术语》2008 年第四期报道过《立体化学术语手性及其 应用范围》主要介绍了手性和相关的术语 给予了概念解释以及它们的应用扩展。比 如说手性与旋光化合物、内外消旋体、旋 光度以及这些知识在后来兴起的手性色谱 、手性药物、手性催化、手性元、手性反 应等各种各样“手性源”的关系。
• 以后，E.费歇尔关于糖类化合物构型的研 究，O.哈塞尔和D.H.R.巴顿关于分子构 象和构象分析的理论，C.K.英戈尔德关于 亲核取代反应中的立体化学的研究，均对 立体化学的发展作出了重要贡献。此外， A.韦尔纳关于配位化学的研究，使立体化 学在无机化学的领域中得到发展。近年来 出现的关于周环反应方向的伍德沃德-霍 夫曼规则，使立体化学得到新的进展。
有机晶体立体化学
有机晶体立体化学一、引言有机晶体是指由有机分子组成的晶体结构，其在化学和材料科学领域具有重要的应用价值。
有机晶体的立体化学研究是探究有机晶体中分子的立体构型、空间排列以及它们之间的相互作用的科学领域。
本文将从有机晶体的构成、特性以及立体化学的基本概念入手，介绍有机晶体立体化学的相关内容。
二、有机晶体的构成和特性1. 构成有机晶体由有机分子构成，这些分子具有一定的结构和化学性质。
有机分子通常由碳、氢、氧、氮等元素组成，其中碳原子是构成有机分子骨架的基础。
有机分子的结构多样，可以是线性链状、环状或者分支状的。
此外，有机分子中常含有不同的官能团，如羟基、羧基等，这些官能团在有机晶体的形成和性质中起着重要的作用。
2. 特性有机晶体具有许多独特的特性，这些特性使得它们在光电、催化、传感等领域具有广泛的应用前景。
有机晶体具有良好的晶体结构，晶体中分子排列有序，形成规则的晶胞结构。
这种有序排列使得有机晶体具有一定的机械强度和热稳定性，适合用于制备稳定的光电器件。
有机晶体通常具有宽的光学带隙和强的荧光性能。
这些特性使得有机晶体在光电子器件中具有良好的光电转换效果和发光性能。
有机晶体中分子之间的间隙结构和孔道结构使其具有较大的比表面积和孔隙率，这对于催化、吸附和分离等过程具有重要意义。
三、有机晶体的立体化学1. 立体构型有机晶体中的分子具有多种不同的立体构型，即分子在空间中的三维排列方式。
立体构型的不同会直接影响到有机晶体的性质和应用。
常见的立体构型包括平面构型、立体异构体和手性构型等。
分子的立体构型可以通过X射线晶体学等方法进行确定。
2. 空间排列有机晶体中分子的空间排列对于晶体的物理性质和化学性质有着重要影响。
分子的空间排列是有机晶体立体化学研究的核心内容之一。
分子的空间排列可以通过晶体学方法、光学方法和计算方法等来研究和确定。
3. 相互作用有机晶体中的分子之间存在着多种相互作用，这些相互作用对于晶体的稳定性和性质具有重要影响。
有机化合物的分类和命名》命名中的立体化学
有机化合物的分类和命名》命名中的立体化学在有机化学的广袤领域中，对有机化合物的准确分类和命名是理解和研究它们性质、反应的基础。
而在命名这一环节中，立体化学的考量至关重要。
首先，让我们来理解一下什么是立体化学。
简单来说，立体化学研究的是分子的三维空间结构以及这种结构对分子性质和反应的影响。
在有机化合物中，由于碳原子的四面体结构以及其成键的多样性，分子往往具有不同的立体构型。
对于有机化合物的命名，立体化学因素主要体现在顺反异构和对映异构上。
顺反异构是指由于双键或环的存在，导致相同原子或基团在空间排列方式不同而产生的异构现象。
以双键为例，如果双键两侧的两个相同基团在双键同侧，称为顺式构型；在双键两侧，则称为反式构型。
例如，2-丁烯就存在顺-2-丁烯和反-2-丁烯两种异构体。
在命名时，需要明确标注“顺”或“反”字。
对映异构则更为复杂，也被称为手性异构。
这是由于分子中存在一个手性中心（通常是一个碳原子连接四个不同的基团），从而形成了两种不能重叠的镜像异构体。
比如乳酸，就有左旋乳酸和右旋乳酸两种对映异构体。
对映异构体在物理性质上基本相同，但在与其他手性物质作用时，会表现出明显的差异。
在命名对映异构体时，常用的方法有 R/S 命名法和 D/L 命名法。
R/S 命名法是基于基团的优先顺序来确定的。
首先，需要按照一定的规则确定与手性碳原子相连的四个基团的优先顺序。
然后，将优先顺序最小的基团放在远离观察者的方向，其余三个基团从大到小的顺序如果是顺时针方向，则为 R 构型；如果是逆时针方向，则为 S 构型。
D/L 命名法主要用于氨基酸和糖类的命名。
它是以甘油醛为标准，规定在费歇尔投影式中，羟基在右侧的为D 型，羟基在左侧的为L 型。
然后，通过与标准物质的关联来确定其他化合物的构型。
立体化学在有机化合物命名中的应用还体现在环状化合物上。
对于环烷烃，如果环上存在取代基，需要考虑取代基的位置和环的构型。
例如，环己烷的椅式构象中，平伏键和直立键的位置不同，会影响取代基的稳定性和反应活性，在命名时也需要准确表达。
《立体化学教学》课件
手性来源
手性主要来源于碳原子的四个单键，使得碳 原子在形成有机分子时，可能形成两种不同 的空间排列方式，从而产生手性。
手性判断
判断一个分子是否具有手性，可以通过查看 其是否具有手性碳原子，即连接四个不同基 团的碳原子。
对映体
01
02
03
对映体定义
对映体是指通过镜面对称 的方式无法重合的两个立 体异构体。
02
它涉及到有机化学、无机化学、 物理化学等多个学科领域，是化 学学科的一个重要分支。
立体化学的重要性
立体化学对于理解分子性质、化学反 应机制以及药物设计等方面具有重要 意义。
通过了解分子的三维结构，可以更好 地理解其物理性质和化学性质，预测 其反应行为，为新材料的开发和药物 的设计提供理论支持。
动态立体化学的应用
动态立体化学在药物设计和合成、催 化剂设计等领域有广泛应用，了解分 子构型的变化有助于优化化学反应过 程和开发新的化学技术。
04
立体化学的教学策略与技巧
利用模型进行立体展示
总结词
通过实物模型展示分子结构，帮助学生理解立体化学的概念。
详细描述
利用分子模型展示分子的三维结构，让学生直观地观察分子中原子在空间中的排列方式。通过对比不同结构的分 子模型，解释立体化学中的概念，如顺反异构、手性等。
旋光性测定的教学案例
总结词
演示旋光性测定的实验操作和数据分析
详细描述
介绍旋光性测定的基本原理和实验操作，包 括旋光仪的构造和工作原理、样品的制备和 测量步骤等。通过具体的旋光性测定实验， 演示实验操作过程和数据分析方法，包括旋 光度的测量、图谱解析和误差分析等。同时 ，强调旋光性测定在化学、生物和医学等领 域的重要应用。
【课程思政案例】《有机立体化学》课程
一、课程凸显的思政核心价值《有机立体化学》是有机化学前沿领域--不对称催化合成的基础课程，学生需要培养从三维角度去欣赏分子，理解化学反应过程；掌握手性的概念，构型和构象的分析和判断，以及有机反应机理中的立体化学等。
在课程中会融入一些科学家的事迹和学术道德、学术规范讲解，引导学生树立正确的世界观、人生观、价值观，培养学生具有家国情怀，勇于探索未知、追求真理的精神，以及为祖国、民族勇攀科学高峰的责任感和使命感，强化学生的创新意识和创新能力，使之成为有德有智的优秀创新人才。
二、课程思政案例案例一：科学家研究工作和个人事迹，将科学精神融于教学（一）课程知识点介绍了解手性化合物构型的判断。
在讲解中心手性螺环化合物的特征时，展示系列我国化学家发展的优势手性螺环骨架催化剂，如陈新滋院士和蒋耀忠教授等发展的螺[4.4]壬烷骨架、周其林院士团队发展的螺二氢茚骨架、以及丁奎岭院士团队发展的芳香螺缩酮骨架等；讲解杂原子手性化合物特征时，引入我们团队发展的手性双氮氧催化剂。
结合这些前沿研究工作及背后故事，设计“探索未知，耐得住寂寞”课程思政教学案例。
（二）知识点对应的思政元素通过介绍科学家的研究工作，并将基础知识与科研前沿进展有机融合，让学生认识到手性化合物在医药、农药、材料、信息等领域的重要性，以及对化合物三维结构进行精准合成的重要性和紧迫性。
通过科学家的亲身经历和切实感受，激发学生热爱科学，愿意从事科学，探索科学奥秘的热情；激励学生奋发图强，探索未知，培养科学精神。
案例二：科研精神是创新，是责任，是家国情怀（一）课程知识点介绍掌握手性化合物的稳定性和消旋化机制。
在介绍手性化合物的外消旋化作用时，介绍一些羰基邻位具有手性的化合物的消旋特征，分析消旋机理，先让学生理解牛津大学《有机化学》教科书认为“尝试制备手性中心位于两个羰基之间的光学活性β-酮酸酯可能是愚蠢的”这一观点的原由；引入我们团队发展的不对称催化反应合成光学纯1,3-二羰基化合物研究工作，被有机人名反应专著冠名为“Roskamp-Feng反应”的科研经历，结合对Roskamp-Feng反应设计和机理分析讲解、教材主编针对这一“异议”的回复，设计“科研精神是创新，是责任，是家国情怀”的课程思政教学案例。
有机化学立体
有机物的立体性摘要：立体化学始终贯穿着现代有机化学的整个领域，因而立体化学是有机化学的一个重要组成部分，而立体异构又是立体化学的一个很重要的内容，它包括构象异构、顺反异构(也称几何异构)和旋光异构(也称光学异构包括对映异构和非对映异构)，它有机反应有立体选择性。
关键词：构型，构象，异构体立体异构是指分子中原子或官能团的连接顺序或方式相同，但在空间的排列方式不同而产生的异构，，顺反异构和旋光异构又叫做构型异构，它与构象异构的区别是：构型异构体的相互转化需要断裂化学键，室温下能够分离出异构体；而构象异构体的相互转化是通过碳碳单键的旋转来完成的，不必断裂化学键，室温下不能够分离出异构体(图1)。
立体异构体的类型1 . 构型异构及其表达式构型(configuration)是指具有一定构造的分子中原子或基团的固有空间排列，其构型的改变必须依靠共价键的断裂和生成。
分子构造相同而构型不同称为构型异构。
构型通常可用Fischer 投影式、Newman投影式、透视式和楔形式等4种方式表示。
表示构象的Newman投影式、透视式和楔形式也可表示构型，因为分子的构象确定了，构型也就确定了。
它们在表示构象的同时，也表示出了分子的构型。
而Fischer投影式只能表示构型，不能表示构象，因为在Fischer 投影式中，没能表示出由于单键的旋转，形成的分子中各原子或基团在空间的相对位置关系；另外构型确定了，构象还可能有多种，即在同一种构型中，可能有多种不同的构象。
Fischer投影式由于书写简单。
在标记手性碳原子的构型时又十分方便，被广泛采用。
其书写时遵循“碳链竖放，编号小的置于上”和“横前竖后碳居中”的规则(这里不再具体赘述)。
若对Newman投影式、透视式和楔形式直接进行构型标记，因此，常常把分子构型的其它表达式转化为Fischer投影式，又因为Fischer投影式是重叠式构象，其它不同构型的表达式一定要通过σ键的旋转，转换为全重叠式后再进行构型标记。
有机化学第三章立体化学基础(2024)
手性药物的合成。手性药物是指具有手性中心的药物分子。在合成手性药物时，需要利用 立体化学原理来控制产物的立体构型。例如，通过引入手性辅剂或利用不对称催化等方法 ，可以实现手性药物的高效合成。
22
06
2024/1/25
立体化学在药物设计中的重要性
23
药物活性与手性关系
手性对药物活性的影响
手性药物的两个对映异构体可能具有 不同的生物活性，其中一个可能具有 治疗效果，而另一个可能无效或有毒 。
手性中心判断方法
7
2024/1/25
03
观察碳原子连接的四个基团或 原子是否相同，若不相同则为 手性中心。
04
使用Cahn-Ingold-Prelog规则 （CIP规则）进行判断。
9
手性分子表示方法
2024/1/25
Fischer投影式
01
将碳链竖直表示，横前竖后，横向基团朝右，纵向基团朝上。
透视式
一个物体不能通过旋转和平移操作与其镜 像完全重合的性质。
对称性的定义
一个物体可以通过旋转和平移操作与其镜 像完全重合的性质。
手性与对称性的关系
手性是对称性的一个特例，即没有对称中 心或对称面的物体具有手性。
手性在化学中的应用
手性化合物在生命体系中具有重要的作用 ，如氨基酸、糖类等。
5
构型与构象
构型的定义
02
将碳链放平，基团朝向观察者方向。
Newman投影式
03
沿碳-碳键的键轴方向观察，将碳原子和与之相连的基团放在纸
平面上，其他基团则竖立在纸平面上。
10
2024/1/25
03
对称性与对称操作
11
对称元素及类型
有机化学中的烯烃的立体化学
有机化学中的烯烃的立体化学烯烃是一类重要的有机化合物，其分子结构中存在碳碳双键。
烯烃的立体化学是指双键两侧的立体构型，包括顺式和反式异构体以及立体异构体的构象。
1. 顺式和反式异构体顺式异构体是指双键两侧的取代基或原子位于同一侧，而反式异构体是指双键两侧的取代基或原子位于不同侧。
以丁二烯为例，顺式丁二烯的双键两侧的氢原子位于同一侧，而反式丁二烯的双键两侧的氢原子位于不同侧。
两者的分子结构不同，性质和化学反应也会有所差异。
2. 立体异构体的构象另一种烯烃的立体化学是立体异构体的构象。
立体异构体是指在同一分子中，由于双键的限制性旋转，使得取代基或原子的空间排列存在不同的构象。
以正戊烯为例，其中一个碳原子上存在两个不同的取代基：甲基和乙基。
这两个取代基相对于双键的排列方式不同，分别称为顺式构象和反式构象。
在顺式构象中，甲基和乙基位于双键的同一侧，而在反式构象中，甲基和乙基位于双键的不同侧。
3. 立体异构体的性质差异烯烃的立体异构体具有不同的空间结构，因此在性质和化学反应上表现出差异。
例如，顺式丁二烯由于双键两侧的氢原子位于同一侧，分子结构更加接近线性，容易发生加成反应。
反式丁二烯由于双键两侧的氢原子位于不同侧，分子结构更加扭曲，不容易与其他化合物发生反应。
立体异构体的存在还会影响烯烃的物理性质，如沸点、熔点和溶解度等。
不同的构象会导致分子之间相互作用的差异，进而影响它们在化学反应中的活性和选择性。
4. 研究方法与应用研究烯烃的立体化学需要使用一系列的分析和测定方法，如核磁共振(NMR)、红外光谱(IR)和质谱(MS)等。
这些方法可以帮助确定烯烃分子中取代基的相对位置和构象。
在有机合成领域，烯烃的立体化学研究对于设计和合成拥有特定立体结构的化合物至关重要。
通过控制反应条件，选择适当的立体异构体，可以高效地合成目标化合物。
此外，烯烃的立体化学也在药物研发和生物领域具有重要应用。
了解烯烃分子的立体构型，可以深入研究药物与受体的相互作用，从而设计出具有较高活性和选择性的药物分子。
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Simvastatin
Synthesis, 1014(1995)
8
天然产物结构与活性
喜树
O N N
20
O
OH O
喜树碱 Camptothecin 手性中心C20 (S)-构型有效 (R)-构型无效
喜树中分离出的抗癌物 主产中国
具有抗癌、散结、破血化瘀等 功效，用于多种肿瘤——胃癌、 肠癌、绒毛膜上皮癌、淋巴肉 瘤等的治疗、康复。 9
29
生命科学与立体化学
酶 激素 维生素
立体结构 生命过程中的重要作用
生物机体本身 就是一个巨大 的手性材料源
与生物机体直接发生作用的有机物都有立体 选择性，不但与构型，还与构象有重要关系
30
31
生命科学与立体化学
87-96: 国家自然科学基金重大项目5项手性药物 的化学与生物学研究 （ 500万元 ） 其余项目共720万元
(R)--苦味
Sciense, 172, 1043 ( 1971 )
22
三、材料科学与立体化学
1、 旋光高聚物
Ph C2H5 O * O
开环聚合
polymer
dl optical pure
m.p.2 m.p.1
m.p.1 – m.p.2 = 130oC 除了高m.p.外，特殊的光，电，机械性能....
17
合成药物
（4）对映体之间药理作用不同
OH
O
N H
S-治疗心脏病
R-男性避孕药
Propanolol (S-心得安） Chem. in britain, 847 (1988)
18
合成药物
（5）两种对映体协同作用
Cl Cl O S
(+) –利尿
O HOOC
(–) –促进 尿酸排泄 Indacrynic Acid
混合使用，可避 免血中尿酸过高 引起心血管病、 肾脏病、风湿疼 痛等疾病。
19
二、其他精细化学品光学异构体的生物活性差别 Paclobutrazol
OH t-Bu *CH
3
2
* CH N N
H2 C Cl
N
(2R,3R)-杀菌剂
(2S,3S)-植物生长调节剂
20
二、其他精细化学品光学异构体的生物活性差别
H
毒液成份 镇痛作用是吗啡 的200-500倍
6
天然产物结构与活性
紫杉（红豆杉 ）
Bz
紫杉醇 Taxol
NH O
OAc
O OH
Ph OH
O HO H BzO AcO
O
天然抗癌剂，广泛地用于治疗 Chem. & Eng. News, 69, 11(1991) 子宫癌、乳腺癌和肺癌;
紫杉树中仅含0.1%; 该树木生长十分缓慢。
2001：诺贝尔化学奖授予
Noyori, R. 日本东京大学教授 不对称催化氢化 Knowles, W.S. 孟山多公司高级研究员 催化加氢，生产L-多巴
Sharless，K.B MIT教授，不对称环氧化
32
二、立体化学基础知识
1、立体异构体分类中的一些定义 Achiral 分子与它的映象可以重合 Chiral 分子与它的映象不能重合 Composition 一种由物质的分子式规定的性质 例如 ：C6H12O6 Constitution (构造) 指分子内所有原子的排列顺 序，但不包括原子或基团在空间的取向 Structure（结构)分子内所有原子的完整排列 方式。不但包括连接方式，而且还包括他们 在空间的取向.
39
前手性基团构型判定
非对映异构关系
H O O OH H H
pro-S CH3 CH3 pro-R pro-R pro-S
非对映异构关系的前手性基团对手性或非手性试剂的 作用都不同；
对映异构关系的前手性基团仅对手性试剂的作用不同!
40
前手性面构型判定
O
pro-S
pro-R
H CH3
si -face re -face
巴比妥酸盐
Ann. Rev. Pharmacol. Toxical, 21, 83(1981)
16
合成药物
(3) 对映体之一有严重毒副作用
O N * NH O
镇静剂（孕妇用）
R和S都有效
S-有严重胎毒性致畸性
O
O
Thalidomide(反应停）
Drug Res, 29, 1640 (1979)
（2万多婴儿畸形）
14
合成药物
（1）对映体药效差别大
Ar
CH3 Ar
药效
S/R=36
* C
H
COOH
MeO
Naproxen
JACS, 100, 5833(1988)
i-Bu
S/R=29
Ibuprofen
15
合成药物
（2）对映体药效相反
Me * i-Bu CH C2H5 O O NH O NH
S– (–) – 催眠镇痛 R– (+) – 兴奋剂， 引起惊厥和痉挛
O
10
H
O
11 7 6
OH
O
5
8
OH
9
2 4
C9 ：S-构型 — 剧毒Ж R-构型— 毒性小
1
蝾螈
HO
HO
3
N H N H
NH2 河豚毒素在医疗上用于治疗癌症、镇痛、
河豚毒素 Tetradotoxin Science, 143, 474 (1964); 144, 1100 (1964)
止喘、镇痉、止痒，对痢疾杆菌、伤寒 杆菌、葡萄球菌、链球菌、霍乱弧菌均 有抑制作用，可以防治流感。国际市场 上，结晶纯河豚毒素高达17万美元/克。
12
天然产物结构与活性
美登素 Maytansine
O Cl H3CO CH3 N O CH3 O N CH3 CH3
*
O
密花美登木
O
*
*
*
CH3
* *
CH3
O O
*
CH3
OCH3
N OH H
*
美登素对各种肿瘤，如L-1210、P-388白血病、
S-180、W-256、路易斯肺癌和体外鼻咽癌等 均有显著疗效。
Holton, R.A., JACS, 116, 1597(1994) Nicolaou, K.C., JCS, (1994) JACS, 117, 624(1995)
7
天然产物结构与活性
真菌
辛伐他汀
O O CH3 H3C OH O O
真菌提取物, 降血脂，降胆固醇，预防和 治疗冠心病、动脉粥样硬化 28亿$/年售最畅销2/25
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天然产物结构与活性
FK506(免疫活性化物）
由筑波链霉菌，通过酦酵、 纯化分离出的有效成分！
具有十分强大的免疫抑制作用， 其免疫抑制作用约是环孢素A
的10-100倍。 1989年首次将其应用于临床肝 脏移植后，FK506已广泛的应 用于肝脏、胰腺、肾脏、心脏、 肺等实体器官的移植中。 Tacrolimus (also FK-506 or Fujimycin ）
R1
要同时判定C1处 和 C2处的前手性面
思考题
判定：
H3C
7
H
28
四、生命科学与立体化学
构成生物机体的三种重要成份都与手性密切相关！ 蛋白质 L- 氨基酸 生命起源
HO O H H B
为什么取 L – 氨基酸, 而不是D – ?！ RNA(β-苷) DNA(β-苷)
D-核糖 核酸 D-脱氧核糖
H HO (OH)
碳水化合物
大多D-糖,特别是D-(+)-葡萄糖
纤维素 淀粉
激光器、倍频器件、激光唱盘、彩色打印、大型计算 机光开关、红外成像、纤维光学… …范围广阔的高 技术领域都有重要应用。 介质极化率P与场强的关系可写成 :
P＝α1E＋α2E2＋α3E3＋…
非线性效应是 E 项及更高幂次项起作用的结果。 福建物构所陈创天等研发的偏硼酸盐 （BBO）晶体 >1000$/cm3
25
非线性光学材料
倍频器件要求—高的SHG(Second Harmonic Generation) 高极性分子（低的分子内电荷转移能） 大的共扼体系，一端有强吸电子基， 另一端有强给电子基 ! D-A 模型 例如
H2N
H2N
NO2
CN C C CN
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H2N
非线性光学材料
分子极性高还不能保证生成的晶体SHG高（反平行排列）
Sucatol
(甲虫聚集信息素）
Me * OH
JCS, Perkin Trans.1. 69 ( 1982 )
100%S--无活性 65%S+35%R 活性最大
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二、其他精细化学品光学异构体的生物活性差别
O
*
NH2 O
* NH2
OH
HO
香料
天冬酰胺,非糖甜味剂
R-(-)-薄荷香
S-(+)-霉味
(S)--甜味
CH3
衍生化
H3C O H O OCH3 H CH3
我国独立创制的新药
Acta. chim. sinical, 40, 557(1982) Acta. pharm. sinical, 19, 81(1984)
5
天然产物结构与活性 Epibatidine
Cl N H N
呃瓜多尔三色蛙
JACS, 114, 3475 (1992) ; TL, 34, 3251 (1993); TL, 34, 4477 (1993).
可能比Taxol更有效的抗癌药物
Science, 287, Jan. 28(2000) 10