第3章立体化学基础

第3章

立体化学基础

Stereochemistry

Stereochemistry is the three-dimensional structure of a molecule.

立体化学：研究有机物分子的三度空间结构即立体结构及其对化合物物理性质和化学反应的影响。

As a consequence of stereochemistry, apparently minor differences in 3-D structure can result in vastly different properties. We can observe this by considering starch and cellulose, which are both composed of the same repeating unit.

Stereochemistry

1953年，联邦德国Chemie制药公司研究了一种名 为“沙利度胺”的新药，该药对孕妇的妊娠呕吐 疗效极佳，Chemie公司在1957年将该药以商品名 “反应停”正式推向市场。两年以后，欧洲的医 生开始发现，本地区畸形婴儿的出生率明显上升， 此后又陆续发现12000多名因母亲服用反应停而导 致的海豹婴儿！这一事件成为医学史上的一大悲 剧。

The two enantiomers of thalidomide: Left: (S)-thalidomide Right: (R)-thalidomide R-(+)对映体有镇静作用， S-(-)对映体对胚胎有很强的致畸作用。

碳链异构或碳干异构 carbon chain isomerism 构造异构 constitutional isomerism 同分异构 Isomerism 位置异构 Positional isomerism 构象异构 conformational isomerism 立体异构 stereo isomerism 构型异构 configurational isomerism 旋光异构 optical isomerism 顺反异构 cis-trans isomerism 官能团异构 functional group isomerism

碳链异构或碳干异构 carbon chain isomerism

OH

位置异构 Positional isomerism

OH

官能团异构 functional group isomerism

O OH

构象异构 conformational isomerism

H

H F Cl F Cl

构型异构 configurational isomerism

旋光异构 optical isomerism

CH3C

CCH3

顺反异构 cis-trans isomerism

§3-11. 2.

概述

一、平面偏振光以及比旋光度光是一种电磁波，光波的振动方向与光的前进方向垂 直。 如果让光通过一个象栅栏一样的 Nicol 棱镜 (起偏镜) 就不是所有方向的光都能通过，而只有与棱镜晶轴方 向平行的光才能通过。这样，透过棱晶的光就只能在 一个方向上振动，象这种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。

普通光源 起偏镜 (Nicol棱镜)

入射偏振光

With achiral compounds, the light that exits the sample tube remains unchanged. A compound that does not change the plane of polarized light is said to be optically inactive.

With chiral compounds, the plane of the polarized light is rotated through an angle . The angle is measured in degrees (0), and is called the observed rotation. A compound that rotates polarized light is said to be optically active.

3.能使偏振光的振动方向发生旋转的物 质，称旋光性物质或光学活性物质。 生命体内大多有机物为旋光性物质，生 物意义重大！

测定物质旋光程度的仪器为旋光仪。

4.几个概念： 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，叫做旋光性物质。 非旋光性物质——不具有旋光性的物质，叫做非旋光性物 质。 左旋和右旋：一对对映体对偏振光的作用不同，一个使偏 振光向顺时针方向偏转(右旋),另一个使偏振光向逆时 针方向偏转(左旋),两者偏转数值相同。表示方法： “+” —— 右旋，“–” —— 左旋。 旋光性物质使偏振光旋转的角度，称为旋光度，以“α”表 示。

旋光度“α”是一个常量，它受温度、光源、浓度、管长等许 多因素的影响，为了便于比较，就要使其成为一个常量，故 用比旋光度[α]来表示：

[ ]t = t / (l c)式中： α 为旋光仪测得试样的旋光度；

t 实验观察到的选光度l : 样品管长度(dm, 分米)

c : 样品浓度(g / cm3)t : 测试时温度 : 旋光仪使用的光源的波长(通常用钠光，以D表示)

COOH H HO OH H COOH

[ ] = +12o(水,20%)D

25

( 钠光，D线， nm)

(R, R)-(+)-酒石酸

二、对映异构和手性 Although everything has a mirror image, mirror images may or may not be superimposable. Some molecules are like hands. Left and right hands are mirror images, but they are not identical, or nonsuperimposable.

Chiral and Achiral Molecules Other molecules are like socks. Two socks from a pair are mirror images that are superimposable. A sock and its mirror image are identical. A molecule or object that is superimposable on its mirror image is said to be achiral.

对映异构体：enantionmer, 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)。

手性：chirality, 与镜象不能重叠的分子，称 为手性分子 chiral molecule。

We can now consider several molecules to determine whether or not they are chiral.

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