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高等有机化学课件第五章

机械法、微生物法、晶种结晶法、选择吸附法、化 学法
9、不对称合成 不对称合成就是采取某些方法,使反应生成的两个
对映体中一个过量,甚至全部为单一的对映体,从而 避免或减少拆分过程。
可用ee值衡量不对称合成的效率。从绿色化学角度 出发,高效的不对称合成有利于节约资源,提高原子 利用率。因此不对称合成是手性技术发展的主流方向。
(3)当两基团结构相同而构型不同时,R>S。当两基团结
构相同,基团的构型是RR,SS,RS时,顺序是RR或
SS>RS
COOH
COOH
COOH
H
OHHOH来自HOHCOOH
OH H
OH
H
OH
H
OH
H
H
OH
H
OH
OH
H
OH
H
OH
H
H
OH
COOH
COOH
(3)当两基团结构相同而构型不同时,Z>E。1982年进 行修改:具有较优排列次序的取代基与手性中心在双 键同侧的基团大于较优先排列次序的取代基与手性中 心在双键异侧的基团。这样可能出现Z<E。
2、绕双键旋转的构象 2-丁烯(Z、E)
3、绕叁键旋转的构象 乙炔(可自由旋转)
4、环己烷衍生物的构象 (1)环己烷构象
转环作用途径1
转环作用途径2
(2)二甲基环己烷构象 1,2-二甲基环己烷
1,3-二甲基环己烷
1,4-二甲基环己烷 (3)多环环己烷构象
十氢化萘
全氢蒽构象(5个异构体)
(4)环己酮构象
H
7、含有手性面的化合物
(1)柄状化合物 把手型化合物(将手性面平放,从靠近关键不对称
基团一侧观察,关键不对称基团在左边为S构型,在右 边为R构型)
(CH2)n
(CH2)n
O
O
COOH
O
O
COOH
(2)螺旋化合物(构型规定) 六螺并苯(顺时针螺旋的为R或M,逆时针螺旋的为S
或P)
8、外消旋体拆分
构成生命的有机分子,绝大多数是手性分子。
不对称对映体在生理活性上有很大差别。R-天冬酰 胺有甜味而天然的S-天冬酰胺是苦的。
在许多药物和农药方面,对映体都有着截然不同的 作用。因此手性药物申报,必须搞清对映体的作用。
2、分子的对称性与手性 (1)对称面 (2)对称中心 (3)对称轴 (4)四重交错对称轴
H OH H
H
H
CH3
CH3 CH3
Cl H
CH3
Cl
H Cl Cl
CH3
5、含手性原子的化合物 (1)含手性碳原子
(2)手性中心为其他原子 N原子为手性中心 (季胺类化合物) P原子为手性中心 S原子为手性中心
6、含有手性轴的化合物 (1)丙二烯型 (2)螺环类 (3)螺环酮类和螺杂环类
(4)联芳烃类
3、一些基本定义
(1)外消旋化:旋光性物质转化成无旋光性的等量对 映体的过程。
长期放置 光、热、磁、放射性作用 经过烯醇化过程
CH3 O C C CH3 H
经过碳正离子过程 经过碳自由基过程
CH2 OH C C CH3
(2)光学纯度(op) 判断旋光物质的纯度 op=[α]试样/[α]纯品 ×100%
反应,得到不同立体异构体的产物,即每一种立体异 构体只得到相应的立体产物,称为立体专一性。
例:Z-2-丁烯与E-2-丁烯 加 卤素
同一反应物在特定反应中能生成两种或两种以上立 体异构的产物,其中一种异构体较多,称为立体选择 性。
例:2-丁炔 加 氢 2-氯丁烷消除
OH
O
LiAlH4
OH
10%
90%
(3)对映体过量值(ee) 也称为对映体过量百分率
ee= [R]-[S] [R]+[S]
× 100%
[R]、[S]分别代表左旋体和右旋体浓度。
(4)比旋光度 [α]λt = α/cl
(5)前手性分子 一个对称分子经过某种反应变成不对称分子,该对
称分子称为前手性分子。 例:苯乙酮氢化
(6)立体专一性和立体选择性 不同立体异构体的底物,在相同条件下与同一试剂
顺-2-甲基-5-叔丁基-1,3-二氧六环
OH O
O O
OH O
5-羟基-1,3-二氧六环
异头效应:当吸电子取代基(卤素、烷氧基)在吡喃 糖的C1位时,取代基为直立键时比平伏键时的稳定性 要高。
O
O Cl
Cl
三、手性与手性合成
1、手性的意义 手性是立体物质的基本属性,如一个物体不能与其
镜像重叠,该物体就称为手性物质。
E空间= Er + Eθ + Eφ + Ed Er 是与单键键长伸缩有关的能力增值 Eθ是键角变形的张力值 Eφ是扭转张力 Ed是由原子或基团之间非键作用结果产生的能量
二、有机分子的构象
1、绕单键旋转的构象 乙烷构象 丁烷构象 1-丁烯构象(氢重叠式、甲基重叠式) 1,3-丁二烯构象(s-反、s-顺) 丙醛(甲基重叠式、氢重叠式) 丙烯酮(s-反、s-顺)
O CH3
O Cl Cl
O
(5)环己烯构象(半椅式)
(6)亚甲基环己烷构象
CH2 CH3
CH3 CH2
4、环己烷以外的碳环的构象 (1)三、四元小环的构象 (2)五元环的构象(信封式)
(3)七元环的构象(扭椅式)
扭椅式
椅式 船式 扭船式
5、杂环的构象
O O CH3
C(CH3)3
CH3
O
O
C(CH3)3
立体专一性反应都是立体选择性的,但立体选择 性反应不一定是立体专一性反应
4、构型标记的特殊规定
(1)原子序数大的基团大于原子序数小的基团,孤对电 子占据为第4基团时原子序数为0
H
H
H
Br Cl H
H H
Br F
HH OH
Br FH H
OH H H
H H H Cl
(2)原子序数相同时,相对原子质量大的大于相对原子 质量小的基团
(5)索烷类 (6)金刚烷类
(7)含手性轴化合物构型的确定
将化合物竖直放置,下面的两个基团中较小的基团放 在视线远方,这是上面的两个基团呈现水平,如果按顺 序规则优先顺序是从左到右,则为R构型,如果是从右到 左则为S构型。
Cl F
I
F
Br I
Br Cl
H
Cl
C
H
Cl
C
C
Cl
H
Cl H
(8)其他类型(1位可以随意选择,2是距双键最近 的一个,4是氢,剩余一个为3)
第五章 立体化学
1、有机分子异构的种类
碳链异构
构造异构
官能团异构 位置异构
同分异构
立体异构
互变异构 顺反异构
构型异构 对映异构
构象异构
2、有机分子构型表示法 (1)、透视式(楔形式) (2)、Fischer投影式 (3)、Newman投影式 (4)、萨哈斯投影式
3、空间张力和分子力学
一个分子总是要采取能使其总能量为最低的几何 形状。最低能量几何形状也具有一定程度的张力,其 大小决定于它的结构参数偏离于他们理想值的程度。
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