手性分子及手性分子的判断 Chiral molecules Estimate of chirality 要他花经经多力更业性 河北医科大学药学 天格药物化学空李力更授 物质按是否有光学活性分两大类： 旋光性物质 非旋光性物质 有光学活性 无光学活性 有光学异构体 无光学异构体 河北医科大学药学院 更数 2
2 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 3 手性分子及手性分子的判断 Chiral molecules & Estimate of chirality 河北医科大学药学院 天然药物化学教研室 李力更 教授 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 4 物质按是否有光学活性分两大类： 旋光性物质 非旋光性物质 有光学活性 有光学异构体 无光学活性 无光学异构体
光学异构(optical isomerism) 若干化合物分子具有相同的原子 (基团)数量和种类、连接方式和顺序， 但构型（即在三维空间中基团或原子的 相对位置)不同且对偏振光的活性不同， 此现象称为光学异构或旋光异构 (optical isomerism)。 。彼此称为光学异构体(optical isomer)。 可北医科大学药学院 天然药物化学空李力更载授 对映异构体或，手性异构体 enantiomer or:chiralmer 光学异构体 内消旋体 optical isomers mesomer 非对映异构体 diastereoisomer 。外消旋体（racemic mixture or:racemate): 等量对映体的混合物。 河北医科大学药学院 天然药物化学空李力更教授 3
3 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 5 光学异构（optical isomerism） 若干化合物分子具有相同的原子 （基团）数量和种类、连接方式和顺序， 但构型（即在三维空间中基团或原子的 相对位置）不同且对偏振光的活性不同， 此 现 象 称 为 光 学 异 构 或 旋 光 异 构 （optical isomerism）。 ☞ 彼此称为光学异构体（optical isomer）。 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 6 光学异构体 optical isomers 对映异构体 或 ：手性异构体 enantiomer or: chiralmer 非对映异构体 diastereoisomer 内消旋体 mesomer ☞ 外消旋体（racemic mixture or: racemate）： 等量对映体的混合物
大多数情况下，如果没有特别说明 的话，光学异构体指的是一对对映异构 体（手性异构体）。 而非对映异构体、内消旋体归类为 立体异构体。 ★也可以都归类为立体异构体 或构型异构体！ 河北医科大学药学 天热药物化学空李力更授 例： CHO 久 -H HO- -H dl H H -OH HO-H D有商制 HO- O CHO HO D-半乳糖 HO D-galactose D甘算糖 H -0H CH2OH 河北医科大学药学院 天然药物化学空李力更载授 4
4 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 7 大多数情况下，如果没有特别说明 的话，光学异构体指的是一对对映异构 体（手性异构体）。 而非对映异构体、内消旋体归类为 立体异构体。 ★ 也可以都归类为立体异构体 或构型异构体！ 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 D-甘露糖 D-mannose D-葡萄糖 D-glucose D-半乳糖 D-galactose CHO H OH HO H H OH H OH CH2OH CHO H OH HO H HO H H OH CH2OH CHO HO H HO H H OH H OH CH2OH 例： CHO HO H H OH HO H HO H CH2OH L-葡萄糖 L-glucose dl
手性(chirality) 实物与其镜像不能重合的性质，即 类似左手与右手互为镜像关系但不能相 互重叠的性质。 霉任何化合物都有 。如果实物与其镜 镜像，但绝大多数 像能相互重合，它 实物与其镜像都能 们就是同一物质， 够重合。 是非手性的，即无 对映体。 北医大李药学院 然药物化学 更我 对映异构体或手性异构体 (enantiomer or:chiralmer) 若一个化合物的分子与另一化合物分 子互呈镜像关系，称这两个分子为一对对 映异构体或手性异构体。 例： 河北医科大学药学院 天然药物化学空李力更教授 6
5 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 9 手 性（chirality） ☞ 任何化合物都有 镜像，但绝大多数 实物与其镜像都能 够重合。 实物与其镜像不能重合的性质，即 类似左手与右手互为镜像关系但不能相 互重叠的性质。 ☞ 如果实物与其镜 像能相互重合，它 们就是同一物质， 是非手性的，即无 对映体。 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 10 若一个化合物的分子与另一化合物分 子互呈镜像关系，称这两个分子为一对对 映异构体或手性异构体。 对映异构体 或: 手性异构体 （enantiomer or: chiralmer） 例：
例：甘油醛。 CHO OH CH-OH dl g高 L小甘油垂 1(-)-glyeeraldehyde 一对对映异构体或手性异构体。 河北医科大学药学 天热药物化学室李力更授 例：以下4个六碳醛糖互为什么异构关系？ 毛 -O H-OH CH-OH D-小甘糖 D半乳糖 D-() nnose D-(-)-galactose 河北医科大学药学院 天然药物化学室李力更载授 6
6 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 11 CHO H OH CH2OH CHO HO H CH2OH D-(+)-甘油醛 D-(+)-glyceraldehyde L-(-)-甘油醛 L-(-)-glyceraldehyde 例：甘油醛。 dl ☞ 一对对映异构体或手性异构体。 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 12 CHO H OH HO H H OH H OH CH2OH CHO HO H H OH HO H HO H CH2OH CHO HO H HO H H OH H OH CH2OH CHO H OH HO H HO H H OH CH2OH 例：以下 4 个六碳醛糖互为什么异构关系？ D-(-)-葡萄糖 D-(-)-glucose L-(+)-葡萄糖 L-(+)glucose D-(-)-甘露糖 D-(-)-mannose D-(-)-半乳糖 D-(-)-galactose
例：酒石酸的立体异构体。 COOH -OH e acid OH COOH COOH COOH HO- -H -OH OH HO- -H D 8面am 河北医科大学药学院 天然药物化学空李力更教授 一、手性分子的判断 判断是否具有手性，即有无对映异构 体，要看其是否有以下对称因素 (symmetric elements)中三个条件之一： l.对称中心(symmetric center) 2.对称面(symmetric plane) 3.四重交替对称轴(four fold alternating axis of symmetry) 河北医科大学药学院 天然药物化学空李力更教授 7
7 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 13 内消旋酒石酸 meso-tartaric acid D-(+)-酒石酸 D-(+)-tartaric acid L-(-)-酒石酸 L-(-)-tartaric acid 例：酒石酸的立体异构体。 COOH H OH H OH COOH COOH HO H H OH COOH COOH H OH HO H COOH 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 14 判断是否具有手性，即有无对映异构 体 ， 要 看 其 是 否 有 以 下 对 称 因 素 （symmetric elements）中三个条件之一： 1. 对称中心（symmetric center） 2. 对称面（symmetric plane） 3. 四重交替对称轴（four fold alternating axis of symmetry） 一、手性分子的判断
对称中心() 分子中可以找到某一点，通过该点向两端 做射线都以等距离达到相同的基团或原子，此 点称为对称中心(symmetry centre）.。 例： 时能中心 trans-1.3-dimethylcyclobutane (E)-1,2-dichloroethene 河北医科大学药学院 天格药物化学空李力更授 对称面(c) 某一平面就象一面镜子将分子分为两半， “一半”与“另一半”彼此互呈“镜像”关系， 则该平面称为对称面(symmetry plane)。 例： 河北医科大学药学院 9化学室李动温 8
8 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 15 分子中可以找到某一点，通过该点向两端 做射线都以等距离达到相同的基团或原子，此 点称为对称中心（symmetry centre）。 例： 对称中心（i） trans-1,3-dimethylcyclobutane (E)-1,2-dichloroethene 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 16 某一平面就象一面镜子将分子分为两半， “一半”与“另一半”彼此互呈“镜像”关系， 则该平面称为对称面（symmetry plane）。 对称面（σ ） 例： H2O NH3
对称轴(C)☐ 通过分子的一条直线，以此条直线为轴旋 转一定的角度时，得到的物体或分子的形象与 原来的形象完全相同，则称此轴为对称轴 (symmetry axis).。 。n:指绕一周有n个形象与 原形象相同，称为n重对称轴。 信见下页例立 河北医科大学药学院 天格药物化学空李力更授 对称轴(C)☐ 例： N H,0 NH, 。n:指绕一周有n个形象与 河北医科大学 原形象相同，称为重对称轴。 9
9 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 17 通过分子的一条直线，以此条直线为轴旋 转一定的角度时，得到的物体或分子的形象与 原来的形象完全相同，则称此轴为对称轴 （symmetry axis）。 对称轴（Cn） ☞ n：指绕一周有 n 个形象与 原形象相同，称为 n 重对称轴。 ☞ 见下页例 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 18 对称轴（Cn） 例： H2O NH3 ☞ n：指绕一周有 n 个形象与 原形象相同，称为 n 重对称轴
交替对称轴(S,)☐ 分子围绕某轴旋转一定角度，然后对垂 直于该轴的平面作反射，反射的影像若于原 分子完全相同，则称此轴为交替对称轴 (alternating axis of symmetry). Sn=Cn+0(垂直于平面) 富：指绕分子一周有n个反射形象 与原形象相同，称为n重交替对称轴。 网区大亦称：象转轴威旋表：反射轴 交替对称轴(S) 例：四重交替对称轴S4。 安 得北医科大痛R大、R为对陈力更版 10
10 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 19 交替对称轴（Sn） 分子围绕某轴旋转一定角度，然后对垂 直于该轴的平面作反射，反射的影像若于原 分子完全相同，则称此轴为交替对称轴 （alternating axis of symmetry）。 亦称：象转轴 或：旋转-反射轴 Sn = Cn + σ（垂直于平面） ☞ n：指绕分子一周有 n 个反射形象 与原形象相同，称为 n 重交替对称轴。 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 20 例：四重交替对称轴S4。 R+ R+ R- R H - H H H H H H R H - R- R+ R+ mirror R+ R+ R- R H - H H H same 90o 90o ☞ R+、R- 为一对dl。 交替对称轴（Sn）
手性分子(chiral molecule): 无对称中心、无对称面、无四重交替 对称轴中任何一个条件的分子。 ★充分且必要条件！ 非手性分子(achiral molecule) =对称分子(symmetric molecule): 具有对称因素（不包括简单对称轴）其 中任何一个条件的分子。 可北医科大学药学院 天然药物化学室李力更载授 21 手性分子 chiral molecule 非对称分子 不对称分子 dissymmetric molecule 7 olecule 无对称中心、对称面、 无对称中心、对称面 四重交替对称轴中任何 四重交替对称轴、对 一个条件，但有简单对 称轴中任何一个条件 称轴的分子。 的分子。 富“非对称分子”的定义现在已用得很少。 22 11
11 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 21 手性分子（chiral molecule）： 无对称中心、无对称面、无四重交替 对称轴中任何一个条件的分子。 ★ 充分且必要条件！ 非手性分子（achiral molecule） = 对称分子（symmetric molecule） ： 具有对称因素（不包括简单对称轴）其 中任何一个条件的分子。 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 22 无对称中心、对称面、 四重交替对称轴中任何 一个条件，但有简单对 称轴的分子。 手性分子 chiral molecule 非对称分子 dissymmetric molecule 不对称分子 asymmetric molecule 无对称中心、对称面、 四重交替对称轴、对 称轴中任何一个条件 的分子。 ☞ “非对称分子”的定义现在已用得很少