有机合成化学 教学课件 作者 叶非 黄长干 徐翠莲 主编第9章 光学异构体的拆分和不对称合成.ppt

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1、第9章光学异构体的拆分和不对称合成手性是自然界中普遍存在的现象，构成生物体的基本物质如氨基酸、糖类等都是手性分子。含有手性因素的药物，不同光学异构体之间在活性、代谢过程及毒性等方面往往存在着差异。随着人们对手性分子认识的不断深入，手性分子的重要性不仅表现在与生物相关的领域，而且在功能材料领域，如液晶、非线性光学材料、导电高分子方面也显示出诱人的前景。9.1光学异构体的拆分9.1.1直接结晶拆分法（1）自发结晶拆分法自发结晶拆分法又称晶体机械分离拆分法，是指当外消旋体在结晶过程中，对映异构体分别能够自发的形成足够大的、肉眼可以

2、识别的晶体，从而可以在放大镜的帮助下，用镊子将他们分别拣出来，从而达到拆分的目的。（2）晶种结晶拆分法根据加入晶种的方式不同分为诱导结晶法、逆向结晶法和接种结晶法三种。诱导结晶法也称优先结晶法，是在饱和或过饱和的外消旋体溶液中加入其中一个光学异构体的晶种，使该对映异构体稍稍过量而造成不对称环境，结晶就会按非平衡的过程进行。得到晶体后，反复的重结晶可进一步提高产物的光学纯度。逆向结晶法，是通过加可溶性的某一种构型的异构体到外消旋体的饱和溶液中，添加的这种构型的异构体就会吸附到外消旋体溶液中同种构型异构体结晶的表面，从而抑制该外

3、消旋体饱和溶液中跟这种构型相同的异构体晶体的继续生长，而外消旋体溶液中跟所添加的异构体相反构型的异构体结晶速率就会加快，从而形成结晶析出。接种结晶拆分法，是综合了优先结晶法和逆向结晶法的特点而发展起来的一种方法。它是指向一个外消旋混合物的热饱和溶液中加入其中一种纯对映体的晶种，然后冷却，则同种对映体将附在晶种上析出。（3）手性溶剂结晶法利用外消旋体的两个对映体与手性溶剂的溶剂化作用力的差异来进行对映异构体结晶的拆分方法就叫做手性溶剂结晶拆分法。然而这种方法需要寻找特殊的手性溶剂，且适用于拆分的外消旋体混合物的范围相当狭窄，故

4、实际工业生产的意义不大。9.1.2化学拆分法化学拆分法是广泛使用的一种方法。根据手性试剂与外消旋体反应所得生成物不同可分为以下三种：（1）生成非对映异构体的拆分法该方法称为经典成盐拆分法，是一种经典的应用最广的拆分方法。它是利用手性试剂与外消旋体进行反应可以生成两个非对映异构体，再利用生成的两个非对映异构体的某种性质（主要是溶解度）方面存在的差异而将两者分开，最后再把拆分开的两个非对映异构体分别复原为原来的对映异构体。（2）包结拆分该方法是80年代由日本化学家Toda教授发明的。其基本原理是在外消旋化合物的溶液中加入某种手性

5、化合物，该手性化合物作为主体能够通过弱的分子间作用力（如氢键或分子间的π-π作用力）选择性地与外消旋化合物中的某一个对映异构体（客体）形成稳定的超分子配合物（即包结复合物）析出，从而达到使对映异构体分离的目的。9.2不对称合成不对称合成，也称手性合成、立体选择性合成、对映选择性合成，是研究向反应物引入一个或多个具有手性元素的有机合成的分支。不对称合成的第一个实例是被称为“糖化学之父”的Fischer完成的。1890年，Fischer用L-阿拉伯糖与氢氰酸反应，再经酸性水解，成功地分离出3:1量的L-甘露糖酸和L-葡萄糖酸。9

6、.2.1不对称合成在测定对映体绝对构型中的应用及对映体纯度的测定（1）对映体绝对构型的测定对于对映体绝对构型的测定，最常用的、也是最直接的方法是X射线结晶学的方法。然而这样一个直接测定的方法也有它的局限性，例如它只限于适宜的晶体或含有适当其他原子的晶体，同时还需要通过繁琐的计算才可以得知（现在常用计算机来计算）。目前常用“构型联系”这样一个间接的方法来测定对映体的绝对构型。它是首先通过X射线结晶学的方法测定一个化合物的构型，然后将待测构型的化合物与已测定其绝对构型的化合物联系起来，从而获得待测化合物的绝对构型。构型联系的方法

7、有化学方法和物理方法。物理上最经常应用同时也比较可靠的是施光色散（opticallyrotatorydispersion）和圆二色散（circulardieroism），他们都有供测定用的很完备的仪器。化学上主要是化学转变或降解，不过要充分注意的是在进行这些反应时不要影响手性原子或中心，避免异构化或消旋化的产生。应用不对称合成测定构型是化学方法的一种。（2）对映体纯度的测定对映体过量百分数（ee，enantiomericexcess），如在反应产物中有R型和S型两种对映体，当R型为主要产物时，则描述对映体组成的最常用术语是光

8、学纯度（op，opticalpurity）。它指的是所测样品的比旋光度与所测化合物两对映体之一的最大比旋光度之比。即：①比旋光度测定法②核磁共振法通常情况下，互为对映体的两种化合物的NMR信号完全重合。当我们给对映体加一个不对称的环境，使它们处于非对映异构关系下，这时它们就有可能产生化学位