立體化學4xueshi

1、第八章 立體化學學習要求： 1掌握偏振光、旋光性、比旋光度。2掌握手性、對映性、非對映性，內(nèi)消旋體、外消旋體和不對稱性等概念。3掌握fischer投影的規(guī)則，和使用該投影式的規(guī)定，以及fischer投影式和Newman式，楔形式的轉(zhuǎn)換。4掌握含有一個和二個手性碳原子的手性分子的R/S標定法。5理解對稱元素和對稱操作，識別指定結(jié)構(gòu)的對稱元素。6理解對映異構(gòu)體理化性質(zhì)差異及外消旋體的化學拆分原理。7了解構(gòu)型的D、L標記法及手性在自然界的意義。8了解手性合成、環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)。9能運用立體化學知識解釋烯烴親電加成反應歷程。計劃課時數(shù) 4課時重點：手性、對映性、非對映性，內(nèi)消旋體、外消旋體和不對稱

2、性等概念, fischer投影的規(guī)則，含有一個和二個手性碳原子的手性分子的R/S標定法,難點：fischer投影式和Newman式，楔形式的轉(zhuǎn)換。教學方法 采用多媒體課件、模型和板書相結(jié)合的課堂講授方法。引言對映異構(gòu)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)    早在十九世紀就發(fā)現(xiàn)許多天然的有機化合物如樟腦、酒石酸等晶體有旋光性，而且即使溶解成溶液仍具有旋光性，這說明它們的旋光性不僅與晶體有關，而且與分子結(jié)構(gòu)有關。    1848年巴斯德L.Pasteur (1822-1895)在研究酒石酸鈉銨的晶體時，發(fā)現(xiàn)無旋光性的酒石酸鈉銨是兩種互為鏡象不同的晶體的混合物。他

3、用一只放大鏡和一把鑷子，細心地、辛苦地、把混合物分成兩小堆：一小堆是右旋的晶體，另一小堆是左旋的晶體，很象是在柜臺上分開亂堆在一起的右手套和左手套一樣。雖然原先的混合物是沒有旋光性的，現(xiàn)在各堆晶體溶于水以后都是有旋光性的！還有，兩個溶液的比旋光度完全相等，但旋光方向相反。就是說，一個溶液使平面偏振光向右旋轉(zhuǎn)，而另一個溶液以相同的度數(shù)使平面偏振光向左旋轉(zhuǎn)。這兩個物質(zhì)的其他性質(zhì)都是相同的。    由于旋光度的差異是在溶液中觀察到的，Pasteur推斷這不是晶體的特性而是分子的特性。（他提出，構(gòu)成晶體的分子是互為鏡象的，正像這兩種晶體本身一樣。他提議，存在著這樣的異構(gòu)體

4、，即其結(jié)構(gòu)的不同僅僅是在于互為鏡象，性質(zhì)的不同也僅僅是在于旋轉(zhuǎn)偏振光的方向不同）。指出，對映異構(gòu)現(xiàn)象是由于分子中的原子在空間的不同排列所引起的。Pasteur的這些觀點，為對映異構(gòu)現(xiàn)象的研究奠定了理論基礎。    1874年隨著碳原子四面體學說的提出，Van't Hoff指出，如果一個碳原子上連有四個不同基團，這四個基團在碳原子周圍可以有良種不同的排列形式，即兩種不同的四面體空間構(gòu)型。它們互為鏡像，和左右手之間的關系一樣，外形相似但不能重合。         

5、0;                                  不對稱碳原子：這種與四個不同的原子或原子團相連的碳原子稱為不對稱碳原子。通常用“*”號標出異構(gòu)現(xiàn)象是有機化學中存在著的極為普遍的現(xiàn)象。其異構(gòu)現(xiàn)象可歸納如下：對映異構(gòu)是指分子式、構(gòu)造式相同，構(gòu)型不同，互呈鏡像對

6、映關系的立體異構(gòu)現(xiàn)象。對映異構(gòu)體之間的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)基本相同，只是對平面偏振光的旋轉(zhuǎn)方向（旋光性能）不同。例如，丁二烯水合得到兩種2-丁醇在空間的排列上，可以看出他們是不相同的?？梢?，這兩個異構(gòu)體是互相對映的，互為物體與鏡像關系，故稱為對映異構(gòu)體。對映異構(gòu)體中，一個使偏振光向右旋轉(zhuǎn)，另一個使偏振光向左旋轉(zhuǎn)，所以對映異構(gòu)體又稱為旋光異構(gòu)。為什么要研究對映異構(gòu)呢？因：1天然有機化合物大多有旋光現(xiàn)象。2物質(zhì)的旋光性與藥物的療效有關（如左旋維生素C可治抗壞血病，而右旋的不行）。3用于研究有機反應機理。§8.1 手性和對稱因素8.1.1手性和對稱因素1 手性 （以乳酸CH3C*HOHCOO

7、H為例來討論）乳酸有兩種不同構(gòu)型（空間排列）特征： （1）、不能完全重疊， （2）、呈物體與鏡象關系（左右手關系）。物質(zhì)分子互為實物和鏡象關系（象左手和右手一樣）彼此不能完全重疊的特征，稱為分子的手性。（chirality)具有手性（不能與自身的鏡象重疊）的分子叫做手性分子。（chiral molecules)連有四個各不相同基團的碳原子稱為手性碳原子（或手性中心）用C*表示。凡是含有一個手性碳原子的有機化合物分子都具有手性，是手性分子。   物質(zhì)具有手性就有旋光性和對映異構(gòu)現(xiàn)象，那么，物質(zhì)具有怎樣的分子結(jié)構(gòu)才與鏡象不能重合，具有手性呢？  &

8、#160; 要判斷某一物質(zhì)分子是否具有手性，必須研究分子的對稱性質(zhì)，下面介紹分子中常見的幾種對稱因素：對稱面（）、對稱中心（i）、對稱軸（Cn）、更替對稱軸（Sn）。    凡物質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上不具有對稱面、對稱中心或四重更替對稱軸，這個物質(zhì)就具有手性，它和鏡象互為對映異構(gòu)，具有旋光性。1.對稱面（）：    假如有一個平面可以把分子分割成兩部分，而一部分正好是另一部分的鏡象，這個平面就是分子的對稱面（）。如：          分子中有對稱面，它和它的鏡象

9、就能夠重合，分子就沒有手性，是非手性分子（Achiral molecule），因而它沒有對映異構(gòu)體和旋光性。2.對稱中心（i）    若分子中有一點P，通過P點畫任何直線，兩端有相同的原子，則點P稱為分子的對稱中心（用i表示）。如：                 具有對稱中心的化合物和它的鏡象是能重合的，因此它不具有手性。3.對稱軸（Cn）    如果穿過分子畫一直線，分子以

10、它為軸，旋轉(zhuǎn)一定角度后，可以獲得與原來分子相同的形象，此直線即為對稱軸（Cn表示）。    當分子沿軸旋轉(zhuǎn)360°/n，得到的構(gòu)型與原來的分子相重合，這個軸即為該分子的n重對稱軸。如：         因此，有無對稱軸不能作為判斷分子有無手性的標準。4.更替對稱軸（Sn）    如果一個分子沿一根軸旋轉(zhuǎn)了360°/n的角度以后，再用一面垂直于該軸的鏡象將分子反射，所得的鏡象如能與原物重合，此軸即為該分子的n重更替對稱軸（用Sn表示）。 

11、   如果旋轉(zhuǎn)的角度為90°（360°/4），就稱為四重更替對稱軸（S4）。如：             具有四重更替對稱軸。具有四重更替對稱軸的化合物和鏡象能夠重疊，因此不具旋光性。    在一般情況下，四重更替對稱軸往往和對稱面或?qū)ΨQ中心是同時存在的。上述化合物就同時存在兩個對稱面，而且在化合物分子中只具有四重更替對稱軸的是極少量的。因此要判斷一個化合物的分子有沒有手性，一般只要考慮它有沒有對稱面和對稱

12、中心就可以了。有對稱中心的分子沒有手性。物質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上具有對稱面或?qū)ΨQ中心的，就無手性，因而沒有旋光性。物質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上即無對稱面，也無對稱中心的，就具有手性，因而有旋光性。§8.2物質(zhì)的旋光性與比旋光度8.2.1平面偏振光和物質(zhì)的旋光性1平面偏振光光波是一種電磁波，它的振動方向與前進方向垂直。在光前進的方向上放一個（Nicol）棱晶或人造偏振片，只允許與棱晶晶軸互相平行的平面上振動的光線透過棱晶，而在其它平面上振動的光線則被擋住。這種只在一個平面上振動的光稱為平面偏振光，簡稱偏振光或偏光。2物質(zhì)的旋光性能使平面偏振光振動平面旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱為物質(zhì)的旋光性，具有旋光性的物質(zhì)稱為旋光性物

13、質(zhì)（也稱為光活性物質(zhì)）。能使偏振光振動平面向右旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱右旋體，能使偏振光振動平面向左旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱左旋體，使偏振光振動平面旋轉(zhuǎn)的角度稱為旋光度，用表示。8.2.2旋光儀與比旋光度1 旋光儀測定化合物的旋光度是用旋光儀，旋光儀主要部分是有兩個尼可爾棱晶（起偏棱晶和檢偏棱晶），一個盛液管和一個刻度盤組織裝而成。其測定原理見P120若盛液管中為旋光性物質(zhì)，當偏光透過該物質(zhì)時會使偏光向左或右旋轉(zhuǎn)一定的角度，如要使旋轉(zhuǎn)一定的角度后的偏光能透過檢偏鏡光柵，則必須將檢偏鏡旋轉(zhuǎn)一定的角度，目鏡處視野才明亮，測其旋轉(zhuǎn)的角度即為該物質(zhì)的旋光度。如下圖所示2 比旋光度旋光性物質(zhì)的旋光度的大小決定于該物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

14、，并與測定時溶液的濃度、盛液的長度、測定溫度、所用光源波長等因素有關。為了比較各種不同旋光性物質(zhì)的旋光度的大小，一般用比旋光度來表示。比旋光度與從旋光儀中讀到的旋光度關系如下。當物質(zhì)溶液的濃度為1g/ml，盛液管的長度為1分米時，所測物質(zhì)的旋光度即為比旋光度。若所測物質(zhì)為純液體，計算比旋光度時，只要把公式中的C換成液體的密度d即可。最常用的光源是鈉光（D），=589.3nm,所測得的旋光度記為 所用溶劑不同也會影響物質(zhì)的旋光度。因此在不用水為溶劑時，需注明溶劑的名稱，例如，右旋的酒石酸在5%的乙醇中其比旋光度為： = +3.79 (乙醇，5%)。上面公式即可用來計算物質(zhì)的比旋光度，也可用以測定

15、物質(zhì)的濃度或鑒定物質(zhì)的純度。具體實例見P121-122。8.2.3產(chǎn)生旋光性的原因    我們知道光是一種電磁波，平面偏振光也是電磁波，它可以看作是由兩種圓偏振光合并組成的。它們都圍繞著光前進方向的軸呈螺旋形向前傳播，其中一種圓偏振光呈右螺旋行，稱為右旋圓偏光，而另一種呈左螺旋形稱為左旋圓偏光。    這兩種光互為不能重疊的鏡象關系。    當偏光經(jīng)過一個對稱的區(qū)域時，這兩種圓偏光受到分子的阻礙相等，所以它們以相同的速度經(jīng)過這個區(qū)域，因此，合成光仍保持原來偏光的振動平面，不表現(xiàn)出旋光性。 

16、60;         一般規(guī)定若先沿OE方向傳播，從E點向O點看過去，螺旋前進是順時針時，稱為右圓偏振光；反之，為左圓偏振光。    倘若偏光遇到的是手性分子手性分子在左、右圓偏振光中的折射率不同則左、右圓偏振光通過手性分子的速度不同，因而由它們疊加產(chǎn)生的平面偏振光的振動方向也會改變。           平面偏振光通過光學活性介質(zhì)產(chǎn)生的旋光。    由上

17、述討論可知，旋光產(chǎn)生的根本原因是因為入射光的左、右圓偏振光在手性介質(zhì)中的傳播速度不同。（化學通報，1984年 第6期 p29-30）。    如：右旋圓偏光對右旋乳酸的折射率為1.10011，而左旋圓偏光對右旋乳酸的折射率為1.10017§8.3含一個手性碳原子化合物的對映異構(gòu)8.3.1對映體1對映體互為物體與鏡象關系的立體異構(gòu)體。含有一個手性碳原子的化合物一定是手性分子，含有兩種不同的構(gòu)型，是互為物體與鏡象關系的立體異構(gòu)體，稱為對映異構(gòu)體（簡稱為對映體）。對映異構(gòu)體都有旋光性，其中一個是左旋的，一個是右旋的。所以對映異構(gòu)體又稱為旋光異構(gòu)體。2對映體之間

18、的異同點（1）、物理性質(zhì)和化學性質(zhì)一般都相同，比旋光度的數(shù)值相等，僅旋光方向相反P128。（2）、在手性環(huán)境條件下，對映體會表現(xiàn)出某些不同的性質(zhì)，如反應速度有差異，生理作用的不同等。8.3.2外消旋體等量的左旋體和右旋體的混合物稱為外消旋體，一般用（±）來表示。外消旋體與對映體的比較（以乳酸為例）： 旋光性 物理性質(zhì) 化學性質(zhì) 生理作用 外消旋體 不旋光mp 18基本相同 各自發(fā)揮其左右 對映體 旋光 mp 53基本相同 旋體的生理功能§8.4對映體構(gòu)型的表示方法1構(gòu)型的表示方法 對映體的構(gòu)型可用立體結(jié)構(gòu)（楔形式和透視式）和費歇爾（E·Fischer）投影式表示，

19、 (1)、立體結(jié)構(gòu)式 （2）、Fischer投影式 為了便于書寫和進行比較，對映體的構(gòu)型常用費歇爾投影式表示： 投影原則： 1°橫、豎兩條直線的交叉點代表手性碳原子，位于紙平面。 2° 橫線表示與C*相連的兩個鍵指向紙平面的前面，豎線表示指向紙平面的后面。 3° 將含有碳原子的基團寫在豎線上，編號最小的碳原子寫在豎線上端。使用費歇爾投影式應注意的問題：a 基團的位置關系是“橫前豎后”b 不能離開紙平面翻轉(zhuǎn)180°；也不能在紙平面上旋轉(zhuǎn)90°或270°與原構(gòu)型相比。C 將投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)180°，仍為原構(gòu)型。 2判斷不同投

20、影式是否同一構(gòu)型的方法： （1）、 將投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)180°，仍為原構(gòu)型。 （2）、任意固定一個基團不動，依次順時針或反時針調(diào)換另三個基團的位置，不會改變原構(gòu)型。 （3）、對調(diào)任意兩個基團的位置，對調(diào)偶數(shù)次構(gòu)型不變，對調(diào)奇數(shù)次則為原構(gòu)型的對映體。例如： 構(gòu)型的標記R、S命名規(guī)則1970年國際上根據(jù)IUPAC的建議，構(gòu)型的命名采用R、S法，這種命名法根據(jù)化合物的實際構(gòu)型或投影式就可命名。R、S命名規(guī)則：1 按次序規(guī)則將手性碳原子上的四個基團排序。2 把排序最小的基團放在離觀察者眼睛最遠的位置，觀察其余三個基團由大中小的順序，若是順時針方向，則其構(gòu)型為R（R是拉丁文Rectus的字

21、頭，是右的意思），若是反時針方向，則構(gòu)型為S（Sinister,左的意思）。實例：快速判斷Fischer投影式構(gòu)型的方法：1°當最小基團位于橫線時，若其余三個基團由大中小為順時針方向，則此投影式的構(gòu)型為S，反之為R。2°當最小基團位于豎線時，若其余三個基團由大中小為反時針方向，則此投影式的構(gòu)型為R，反之為S。實例：含兩個以上C*化合物的構(gòu)型或投影式，也用同樣方法對每一個C*進行R、S標記，然后注明各標記的是哪一個手性碳原子。例如：  次序規(guī)則1.如果連在手征性中心的四個原子都是不相同的，先后次序取決于原子序數(shù)，原子序數(shù)較大的原子優(yōu)先，如果兩個原子是同一元

22、素的同位素，則質(zhì)量數(shù)較高的原子優(yōu)先。           次序規(guī)則2.如果兩個基團的相對次序不能由規(guī)則1.決定，可用類似的方法比較基團中第二個原子（如有必要，可以從手征性中心再逐步向外推）就是說，如果兩個連在手征性中心的原子相同時，我們就比較在這兩個原子上的下一個原子。         在-CH3中第二個原子是H，H，H，C2H5中，第二個原子是C，H，H由于碳原子序數(shù)比氫大，因此C2H5較-CH3優(yōu)先。  

23、;       Cl>-CH2Cl>-CH(CH3)2>H  為S構(gòu)型    -CH2Cl的Cl,H,H優(yōu)先于異丙基的C，C，H。氯原子序數(shù)大于碳，一方雖有兩個碳原子而另一方只有一個氯原子，但這是不重要的，（一個大的原子序數(shù)比二個或三個小的原子序數(shù)更重要），取決于原子序數(shù)大的，只要第二原子原子序數(shù)大，則次序優(yōu)先，依次類推。    次序規(guī)則3. 如果原子團含有雙鍵或叁鍵時，則當作兩個或叁個單鍵看待，可以認為連有兩個或三個相同原子。 

24、0;   3.根據(jù)Fischer投影式，確定R或S構(gòu)型 如：         （若讓判斷n個構(gòu)型式，其手性原子所連四個基團相同時，則先判斷其R、S構(gòu)型，若構(gòu)型相同為同一化合物。）§8.5含兩個手性碳原子化合物的對映異構(gòu)從上面的討論已知，含一個手性碳原子的化合物有一對對映體，那么含有兩個手性碳原子的化合物有多少個對映異構(gòu)體呢？8.5.1含兩個不同手性碳原子的化合物這類化合物中兩個手性碳原子所連的四個基團不完全相同。例如：我們以氯代蘋果酸為例來討論1 對映異構(gòu)體的數(shù)目其Fisch

25、er投影式如下：含n個不同手性碳原子的化合物，對映體的數(shù)目有2 n個，外消旋體的數(shù)目2 n-1個。2 非對映體不呈物體與鏡象關系的立體異構(gòu)體叫做非對映體。分子中有兩個以上手性中心時，就有非對映異構(gòu)現(xiàn)象。非對映異構(gòu)體的特征：1° 物理性質(zhì)不同（熔點、沸點、溶解度等）。2° 比旋光度不同。3° 旋光方向可能相同也可能不同。4° 化學性質(zhì)相似，但反應速度有差異。8.5.2含兩個相同手性碳原子的化合物酒石酸、2，3-二氯丁烷等分子中含有兩個相同的手性碳原子。同上討論，酒石酸也可以寫出四種對映異構(gòu)體（3）、（4）為同一物質(zhì)，因?qū)ⅲ?）在紙平面旋轉(zhuǎn)180°

26、即為（4）。因此，含兩個相同手性碳原子的化合物只有三個立體異構(gòu)體，少于2 n個，外消旋體數(shù)目也少于2 n-1個。內(nèi)消旋體與外消旋體的異同相同點：都不旋光不同點：內(nèi)消旋體是一種純物質(zhì)，外消旋體是兩個對映體的等量混合物，可拆分開來。酒石酸的三種異構(gòu)體和外消旋體的物理常數(shù)見P133表6-3。從內(nèi)消旋酒石酸可以看出，含個手性碳原子的化合物，分子不一定是手性的。故不能說含手性碳原子的分子一定有手性。§ 68 外消旋體的拆分 P140141 （自學）多旋光物質(zhì)是從自然界生物體中獲得的。如在實驗室中用非旋光物質(zhì)合成旋光物質(zhì)（除了用特殊方法-不對稱合成Asymmetric synthesis 以外）

27、常得到的多是外消旋體，即左旋體和右旋體各50%的混合物，因此，要獲得旋光純的異構(gòu)體需要經(jīng)過拆分（Resolution）。由于對映體的一般物理性質(zhì)和化學性質(zhì)都相同（除對旋光性試劑作用外）。因此它們的混合物很難用一般的方法來拆分。    最早拆分外消旋體的方法是根據(jù)晶體的不同在顯微鏡下慢慢地用鑷子挑選，這個方法非但麻煩，而且亦不能用于液態(tài)的化合物，所以被淘汰。    后來人們還用過以微生物或酶來破壞外消旋體中的一種對映異構(gòu)體而達到提純的目的。但這種方法也不理想。第一，至少要損失一半原料；第二，要加入培養(yǎng)微生物或酶的原料使爾后的純化困難，所

28、以也不大使用了。    目前最常用的方法是通過光與一個有旋光性的拆分劑作用，生成非對映異構(gòu)體，然后利用非對映異構(gòu)體物理性質(zhì)上的不同（特別是沸點和溶解度的不同），而將兩個非對映異構(gòu)體分開（通過分餾或分步結(jié)晶），最后除去拆分劑恢復到純粹的左旋體和右旋體。    如果外消旋體是堿，則可用旋光性酸如（+）酒石酸，樟腦磺酸等使它變成鹽，然后用分步結(jié)晶法將它們分開。    隨著分離技術的進展，近來發(fā)現(xiàn)外消旋體可以用播種結(jié)晶法和層析法來拆分，前者是利用溶液中對映異構(gòu)體之間的晶間力不同而達到拆分。后者是利用對映異構(gòu)體吸附

29、能力的不同而進行分離。（徐積功 p101-102）   * 尤田耙  編著 手性化合物的現(xiàn)代研究方法 中國科技大學出版社（1993）    工業(yè)上有些產(chǎn)品用晶種的方法拆分，這是最經(jīng)濟的方法。這個方法是當一個溶液含有稍微過量的一對對映體之一，它就先沉淀出來，而且沉淀出來的量為過量的一倍多。過濾后，濾液就含有過量的另一個對映體，升溫加入DL外消旋體，冷卻時，另一對映體就會沉淀出來。通過這種方法，只是第一次加入一個光活對映體，就能交替地把外消旋體分為左、右旋體。    例如，100克的DL氯霉素堿和1

30、克的D堿在80°C時溶于100毫升水中，冷卻到20°C，沉淀出1.9克的D堿，過濾后，再加入2克的DL堿到濾液中，加熱到80°C，冷卻后，2.1克的L堿就沉淀出來了。                    利用具有光活性的吸附劑，有時用柱層析的方法，也可以把一對光活對映體拆分。一對光活對映體和一個光活吸附劑形成兩個非對映的吸附物，它們的穩(wěn)定性不同，也就是說，它們被吸附劑吸附的強

31、弱不同，從而就可以分別地把它們沖洗出。如，光活性的D-乳糖作為吸附劑拆分特勒格堿。（邢其毅  上冊  p263-264）    用生化的方法有時也可以拆分外消旋體。有機體的酶對它的底物具有非常嚴格的空間專一反應性能。如：    合成的DL丙氨酸經(jīng)乙酰化后，通過一個由豬腎內(nèi)取得的一個酶，水解L型丙氨酸的乙?；锏乃俣纫菵型的快得多。因此就可以把DL乙酰化物變?yōu)長-（+）-丙氨酸和D-（-）-乙酰丙氨酸，由于二者在乙醇中的溶解度區(qū)別很大，可以很容易地分開。（邢其毅  p264）  

32、60;  經(jīng)過拆分后得到某一旋光體的純度，一般可用對映體過量酚率（%e.e 即percent enantiomeric excess）來計算。            § 8.7手性合成（自學）不對稱合成有機合成是對有機化學家創(chuàng)造能力的一種檢驗。近來，各種天然產(chǎn)物的復雜結(jié)構(gòu)（多至數(shù)十個手性中心）和各種有理論意義化合物的特殊結(jié)構(gòu)都向有機合成化學家提出了新的挑戰(zhàn)。對于有機合成，除了在反應條件上要求盡量溫和外，在選擇性上也要求有化學選擇性，區(qū)域選擇性，立體選擇性及

33、對應選擇性。特別是對映選擇性，是人們努力奮斗的熱點?？梢哉f對映選擇性的有機合成是對有機化學家創(chuàng)造能力的最好檢驗。實現(xiàn)對映選擇性的合成，也就是手性合成，不對稱合成問題。不對稱合成是指在一個反應中使非手性的分子轉(zhuǎn)變?yōu)槭中苑肿?，在產(chǎn)生的手性分子中，對映異構(gòu)體的含量是不等量的。一般來說，實現(xiàn)不對稱合成的途徑有五個：手性底物的誘導通過底物原有手性的誘導，在產(chǎn)物中形成新的手性中心。很多天然產(chǎn)物的立體控制的全合成，往往選擇一個手性的原料出發(fā)。如：青蒿素的全合成就是從手性的香茅醛或是手性的異胡薄荷醇開始的。目前常選用的手性起始物有萜類，氨基酸，糖類等。手性輔助的誘導在合成的某一個階段，引入一個手性輔助物，形成

34、局部的誘導，產(chǎn)生一個新的手性中心。如利用手性醇來生成酯或是縮醛、酮，或是利用手性的胺來生成酰胺。這種手性輔助物往往要在反應后除去。手性試劑的控制手性催化劑的控制手性環(huán)境的影響手性環(huán)境包括溶劑，相轉(zhuǎn)移催化劑等。以上各種途徑都是利用底物或輔助物的手性，試劑或催化劑的手性。與反應物結(jié)合時，形成非對映異構(gòu)的過渡態(tài)。于是對不同面的進攻產(chǎn)生差異，從而產(chǎn)生了反應的對映選擇性。對映體過量百分數(shù)（%e.e.）即enantiomeric excess % %e.e=(R-S) / (R+S)×100%=%R-%S %e.e越高，說明產(chǎn)物光學純度越高，不對稱合成選擇性越好。例銠催化的不對稱氫化反應這是美國

35、孟山都公司用以制取治療帕金森綜合的特效藥物LDopa的方法。例鈦催化的不對稱環(huán)氧化反應這是Baker公司用以制備千毒蛾性引發(fā)劑的方法。1980年這種性引發(fā)劑每克售價高達一千英鎊。而采用不對稱合成法后，價格降至每克一百英鎊。千毒蛾性引發(fā)劑（dispalure）的結(jié)構(gòu)式為：  林國強等從C11端開始利用sharpless不對稱環(huán)氧化，同時進行了動力學拆分，而后直接利用銅鋰試劑進行開環(huán)：這個方法使用于烯丙醇衍生物，用的試劑是叔丁基過氧化氫，四異丙氧基鈦和酒石酸酯。這里的酒石酸酯是手性的來源。用天然的L（）酒石酸酯和非天然的D（）酒石酸酯所得的環(huán)氧化物的構(gòu)型是相反的。該法所用的試劑都是簡單易

36、得的，反應產(chǎn)率一般在80%左右，所得的e.e.值往往大于90。這個方法可以同時引入兩個手性中心。加上環(huán)氧環(huán)在開環(huán)以后可能有多種變化，因而，引起人們很大的重視，并在很多天然產(chǎn)物的合成中得到應用。這種方法只限于烯丙醇類的衍生物，對于一些沒有相鄰的羥甲基的烯烴化合物，e.e.值是不高的。參考書：黃耀曾，錢延龍金屬有機化學進展化學工業(yè)出版社（1987） P28（戴立信）§ 8.8 環(huán)狀化合物的立體異構(gòu) （自學） 環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)現(xiàn)象比鏈狀化合物復雜，往往順、反異構(gòu)和對映異構(gòu)同時存在。    如：1,2-環(huán)丙烷二甲酸   

37、;反-1，2-環(huán)己二甲酸                       兩個COOH，可以都在直立鍵上，也可以都在平伏鍵上，不論是ee型還是aa型，由于構(gòu)象轉(zhuǎn)變時未涉及鍵的斷裂，因此它們都是反式，屬同一構(gòu)型。     兩者比較起來ee型因有較小的空間位阻，所以在平衡中，ee構(gòu)象占優(yōu)勢，ee型的反式化合物，在分子中無對稱面，它和鏡象不能重合，因此為手性

38、分子，存在一對對映體。                     實際上反-1，2-環(huán)己二甲酸已拆開成對映體，它們的比旋光度分別為+18.2°和-18.2°。    上面討論的是環(huán)己烷衍生物的構(gòu)象問題，它是分子在不斷熱運動中出現(xiàn)的情況。由于構(gòu)象轉(zhuǎn)變?nèi)绱搜杆?，且它不是以造成化學鍵的斷裂，并不影響分子的R、S構(gòu)型。    因此在研究環(huán)

39、己烷衍生物的立體異構(gòu)時，對構(gòu)象引起的手性現(xiàn)象可以不予考慮，而只要考慮順、反異構(gòu)和對映異構(gòu)，并可以直接用平面六角形來觀察，這樣仍可得到同樣正確的結(jié)果。    如：順式和反式1，2-環(huán)己二甲酸可用下式表示：              存在一對稱面，相當于內(nèi)消旋體，因此不具旋光性。             

40、0;          不存在對稱面，與其鏡象不能重疊，有一對映體，為手性分子，有旋光性。    再如：                  都有對稱面，所以都沒有對映異構(gòu)體。§8.9 不含手性碳原子化合物的對映異構(gòu)在有機化合物中，大部分旋光物質(zhì)都含有一個或多個手性碳原子，但在有些旋光物質(zhì)的分子中，并

41、不含手性碳原子，如丙二烯型化合物，單鍵旋轉(zhuǎn)受阻礙的聯(lián)苯型旋光化合物等。8.9.1丙二烯型化合物    如果丙二烯兩端原子上各連接兩個不同的基團時：                    由于所連四個取代基兩兩各在相互垂直的平面上，整個分子沒有對稱面和對稱中心，具有手性，如：         

42、;                                2，3-戊二烯的對映異構(gòu)體    如果在任何一端或兩端的碳原子上連有相同的取代基，這些化合物都具有對稱面，因此不具旋光性。      

43、  8.9.2單鍵旋轉(zhuǎn)受阻礙的聯(lián)苯型化合物    在聯(lián)苯分子中，兩個苯環(huán)可以圍繞中間單鍵旋轉(zhuǎn)，如果在苯環(huán)中的鄰位上即2，2，6，6位置上引入體積相當大的取代基（-NO2，-COOH等），則兩個苯環(huán)饒單鍵旋轉(zhuǎn)就要受到阻礙，以至它們不能處在同一平面上，而必須互成一定的角度。           當苯環(huán)鄰位上連接的兩個體積較大的取代基不相同時，整個分子就沒有對稱面或?qū)ΨQ中心，就可能有手性。     &#

44、160;       若在一個或兩個苯環(huán)上所連的兩個取代基是相同的，這個分子就有對稱面，沒有旋光性。                    8.9.4螺環(huán)等其它不含手性碳化合物的對映異構(gòu)             

45、;        分子不具有對稱面和對稱中心，（螺環(huán)類）有手性，有對映體。     分子扭曲類型化合物，分子不具有對稱面和對稱中有手性，有對映體。    多個苯環(huán)組成的螺芳烴由于環(huán)的擁擠導致A環(huán)和B環(huán)不能共平面，其中之一必然向外蹺起來，這種情況也會產(chǎn)生互不重合的鏡象異構(gòu)體。（蔡孟深 p43）        整個分子中不具有對稱面，為手性分子。（邢其毅  p260）§ 8.10 親電加成反應的立體化學研究反應歷程就是要徹底弄清楚反應進行的途徑，要達到這個目的，就需要弄清楚反應過程中所用原料、過渡態(tài)、中間體以及產(chǎn)物的立體形象。一個正確的反應歷程應能說明包括立體化學在內(nèi)的所有實驗事實。所以立體