1-1有机立体化学

●Woodward-Hoffmann规则一：4n电子的热电环化反应，如果按照顺旋方式进行是允许的；4n+2电子的热电环化反应，如果按照对旋的方式进行时允许的。

●顺旋：多烯烃的末端碳原子或环烯烃的饱和碳原子，以相同方向(同为顺时针或同为逆时针)旋转成键或断键，这种方式称为顺旋。

顺旋：多烯烃的末端碳原子或环烯烃的饱和碳原子，以不相同方向旋转成键或断键，这种方式称为对旋。

●最高已占分子轨道(HOMO)在4n+2的体系中是对称的；最低未占分子轨道(LUMO)在4n+2的体系中是反对称的。

●前线轨道理论：忽略较低的能级轨道，只考虑HOMO。

前线轨道理论能简单、形象化，但是理论上不完善，在理论上应该有更精确的处理方法。

在电环化反应中，对旋是允许的，顺旋是禁阻的。

●轨道对称性守恒：反应物中的每个轨道的对称性，在反应后对称性保持不变。

●用相关图法处理电环化反应遵循轨道对称性守恒。

●相关图法处理4n+2体系的热环化反应(对旋)：以1,3,5-己三烯为例：(1)形成6个分子轨道(2)用能量最低的形成键，和的对称性相同，都是镜面对称的。

(3)是由6个原子轨道组成，键是2个原子轨道组成，故转化为时，可以想象其中有4个原子轨道的系数降低为0。

(4) 1,3,5-己三烯的，不能转化为1,3环己二烯的，因为前者的的对称性是镜面反对称，后者的的对称性是镜面对称，对称性不匹配。

故1,3,5-己三烯的事转化为1,3环己二烯的，同理1,3,5-己三烯的事转化为1,3环己二烯的(5)能量分配很合理，故反应是允许的。

用相关图法处理4n体系的热环化反应(对旋)：以1,3-丁二烯为例：(1)用能量最低的形成键(2)用1,3-丁二烯的形成环丁烯的；用1,3-丁二烯的形成环丁烯的。

理由同4n+2体系，因为对称性不守恒。

(3) 1,3-丁二烯的上有2个电子，而要形成的环丁烯的电子在上。

但是1,3-丁二烯要转化为环丁烯的，如果发生这样的转化，就会形成能量很高的环丁烯的激发态。

《有机化合物的结构》立体化学基础在有机化学的广袤世界里，有机化合物的结构就如同是一座精巧构建的大厦，而立体化学则是其中至关重要的基石。

理解有机化合物的立体结构，对于深入探究其性质、反应以及在各种领域中的应用都具有不可估量的意义。

首先，让我们来认识一下什么是有机化合物的结构。

简单来说，它指的是构成有机分子的原子在空间的排列方式。

这可不仅仅是原子的简单连接，而是有着极其精妙的规律和特点。

原子之间通过化学键相互结合，形成了有机分子的骨架。

常见的化学键包括共价键，比如单键、双键和三键。

这些键的类型和长度，以及它们之间的角度，都对有机化合物的结构和性质产生着深远的影响。

以最简单的有机化合物甲烷为例，它的分子结构是正四面体。

碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点。

这种空间排列使得甲烷分子具有特定的对称性和稳定性。

当我们谈到有机化合物的立体化学基础时，不得不提到手性这个重要的概念。

手性就好像是我们的左右手，虽然看起来相似，但却不能完全重合。

在有机化学中，存在着许多手性分子，它们具有对映异构体。

对映异构体在物理性质上，如熔点、沸点、溶解度等，往往非常相似，但在生物活性和化学反应性方面却可能有着天壤之别。

比如，某些药物的一种对映异构体可能具有良好的治疗效果，而另一种可能不仅无效，甚至还会产生副作用。

再来看一下碳的四面体构型。

当碳原子与四个不同的原子或基团相连时，就会形成手性中心。

这四个基团在空间上的不同排列，就产生了一对对映异构体。

那么，如何确定一个分子是否具有手性呢？这就需要用到一些方法和规则。

比如，可以通过观察分子是否存在对称面或对称中心来判断。

如果不存在对称面和对称中心，那么这个分子很可能就是手性分子。

除了手性，有机化合物的构象也是立体化学中的一个重要方面。

构象是指由于单键的旋转而导致分子中原子在空间的不同排列方式。

以乙烷为例，它的构象可以有无数种，但最常见的是交叉式和重叠式。

交叉式构象能量较低，比较稳定；而重叠式构象能量较高，相对不稳定。

立体化学（一）前言1、手性手性是自然界的普遍特征。

构成自然界物质的一些手性分子虽然从原子组成来看是一摸一样，但其空间结构完全不同，他们构成了实物和镜像的关系，也可比喻成左右手的关系，所以叫做手性分子［1］。

在生命的产生和演变过程中，自然界往往对一种手性有所偏爱，如自然界中，糖的构型为D-构型，氨基酸为L-构型，蛋白质和DNA的螺旋构象又都是右旋的，等等。

因此，分子手性在自然界生命活动中起着极为重要的作用。

人类的生命本身就依赖于手性识别。

如人们对L一氨基酸和D一糖类能够消化吸收，而其对映体对人类没有营养价值，或有副作用。

CHOOH CH2OHOHCHOOHOHCH2OHOHCHOHHHOOHHOHH2OHOCH2OHHHOOHHOHH2OH2D-(+)-甘油醛 D-(-)-核糖 D-(+)-葡萄糖 D-(+)- 果糖 L-氨基酸人们对手性的研究可以追溯到1874年第一位化学诺贝尔奖获得者Jhvan［2］。

当时他就提出了具有革命性的理论化学分子为三维结构，一些化合物存在两种构像，且两者互为镜像。

1886年，科学家报道了氨基酸类对映体引起人们味赏感受的差别。

1956年Pfeifer根据对映体之间药理活性的差异，总结出：一个药物的有效剂量越低，光学异构体之间药理活性的差异就越大。

即在光学构体中，活性高的异构体与活性低的异构体之间活性比例越大，作用于某一受体或酶的专一性越高，作为一个药物它的有效剂量就越低。

20世纪50年代中期，反应停(沙利度胺，Thalidomide)作为镇静剂，有减轻孕妇清晨呕吐的作用而被广泛应用。

结果在欧洲导致1.2万例胎儿致残，即海豹婴。

于是1961年该药从市场上撤消。

后来发现沙利度胺R型具有镇静作用，而S型却是致畸的罪魁祸首。

研究人员进一步研究发现沙利度胺任一异构体在体内都能转变为相应对映体，因此无论是S型还是R型，作为药物都有致畸作用。

N O ONONHOO(S)-Thalidomide(R)-Thalidomide1984年荷兰药理学家Ariens极力提倡手性药物以单一对映体上市，抨击以消旋体形式进行药理研究以及上市。

有机化学中的立体化学有机化学是研究含碳化合物的化学性质和反应机理的一个重要分支领域。

在有机化学中，立体化学是一个至关重要的概念，它研究的是有机分子中空间构型的特征以及由此带来的化学性质和反应特点。

立体化学的研究不仅深化了对有机化合物结构与性质之间关系的理解，也为合成有机化合物提供了重要的理论指导。

本文将从有机化学中的立体化学角度出发，探讨立体化学的基本概念、立体异构体的分类、手性分子的性质以及立体化学在药物合成和生物活性研究中的应用等方面展开阐述。

立体化学是研究有机分子空间构型的科学，它关注的是分子中不同原子或基团之间的空间排布关系。

在有机化学中，分子的立体构型对其化学性质和反应具有重要影响。

立体异构体是指分子结构相同但空间排布不同的异构体，主要包括构象异构体和对映异构体两种。

构象异构体是由于键的旋转或双键构型不同而导致分子整体结构不同的异构体，如环状分子的椅式和船式构象；而对映异构体则是镜像对称的立体异构体，它们在物理性质上几乎完全相同，但在化学性质和生物活性上却可能有着截然不同的表现。

手性分子是立体化学中一个重要的概念，它是指不能与其镜像重合的分子，即具有手性的分子。

手性分子由手性中心或手性轴引起，具有左右旋性质。

手性分子的对映异构体是非重叠的，它们在化学性质和生物活性上表现出截然不同的特点。

手性分子的研究不仅在有机合成领域有着广泛的应用，还在药物合成和生物活性研究中发挥着重要作用。

许多药物分子都是手性的，对映异构体可能具有不同的药理活性，因此在药物设计和合成过程中需要考虑手性对药效的影响。

立体化学在有机合成中有着重要的应用价值。

通过合理设计手性诱导剂或催化剂，可以有效地控制反应的立体选择性，实现对映选择性合成。

立体选择性合成不仅可以提高合成反应的产率和选择性，还可以减少废弃物的生成，具有重要的环境保护意义。

立体选择性合成在药物合成、天然产物合成以及材料化学等领域都有着广泛的应用，为有机合成化学提供了重要的理论基础和方法支持。

立体化学的内容
立体化学是化学的一个分支学科，主要研究分子的三维空间排列及其对分子性质的影响。

它主要分为静态立体化学和动态立体化学两部分。

静态立体化学研究分子的构型和构象，即分子中的原子或基团在空间的排列方式和相对位置。

动态立体化学则研究分子构型的异构体及其在化学反应中的行为。

立体化学的一个重要分支是对手性分子的研究，手性分子在立体化学中占有极其重要的地位。

手性是指一个物体不能与其镜像相重合，例如人的双手，左手和右手互为镜像，但它们无法重合。

在化学中，手性分子是指具有手性特征的分子，即它们与其镜像不重合。

立体化学还涉及到有机分子和无机分子的结构和反应行为的研究，尤其是在有机化合物中，由于共价键具有方向性特征，立体化学在有机化学中占有更重要的地位。

总的来说，立体化学是从三维空间揭示分子的结构和性能的学科，它不仅对理解物质的性质和反应机制具有重要意义，也对药物设计、材料科学等领域有着广泛的应用价值。

第34卷第3期2006年6月浙江工业大学学报J OURNAL OF ZH E J IAN G UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GYVol.34No.3J un.2006收稿日期:2005209208作者简介:施介华(1961-),男,浙江杭州人,教授,主要从事催化剂表征及手性不对称催化氢化研究.1,1′2联222萘酚和22萘酚反相高效液相色谱法测定施介华1,2,周　亮1,王莲珍1(1.浙江工业大学药学院,浙江杭州310032;2.浙江工业大学绿色合成技术国家重点实验室培育基地,浙江杭州310032)摘要:采用反相高效液相色谱法分离和测定1,1′2联222萘酚和22萘酚.在选定的色谱条件下,1,1′2联222萘酚与22萘酚等杂质之间具有较好的分离效果.该方法具有操作简单、快速、准确度和精密度较好,对同一1,1′2联222萘酚和22萘酚试样分别进行五次平行独立测定的标准偏差分别为0.60和0.46;相对标准偏差分别为0.61%和0.47%;加入法回收率分别为98.42%～102.8%和98.21%～102.0%.关键词:1,1′2联222萘酚;22萘酚;高效液相色谱中图分类号:O657.7 文献标识码:A 文章编号:100624303(2006)0320286204The measurement of 2,2′2dihydroxy 21,1′2binaphthyl and 22naphtholby reversed 2phase HPLCSH I Jie 2hua 1,2,ZHOU Liang 1,WAN G Lian 2zhen 1(1.College of Pharmaceutical Science ,Zhejiang University of Technology ,Hangzhou 310032,China ;2.State Key Laboratory Breeding Base of Green Chemistry 2Synt hese Technology ,Zhejiang University of Technology ,Hangzhou 310032,China )Abstract :The separation and measurement of 2,2′2Dihydroxy 21,1′2binap ht hyl and 22Nap ht hol by Reversed 2p hase HPL C have been st udied.U nder t he selected chromatograp hic operation condi 2tions ,t he 2,2′2Dihydroxy 21,1′2binap ht hyl ,22Nap ht hol and ot her imp urities could be separated efficiently.The met hod is simple ,quick and accurate.Five parallel test s have been carried out for t he 2,2′2Dihydroxy 21,1′2binap ht hyl and 22Nap ht hol sample and gave a mean value of 99.13%and 98.76%wit h a standard deviation of 0.60and 0.46,and a coefficient of variation of 0.61%and 0.47%.The recovery of t he met hod is 98.42%～102.8%and 98.21%～102.0%,respectively.K ey w ords :2,2′2dihydroxy 21,1′2binaphthyl ;22naphthol ;high 2performance liquid chromatography0　引　言1,1′2联222萘酚是轴不对称联芳香族化合物,具有独特的立体化学性质,即分子的轴不对称性、面不对称性、刚性和柔性,易于拆分成高纯度的对映体,在有机合成、农药、医药、光学材料等行业有着重要的用途[124].有关外消旋1,1′2联222萘酚的含量测定的研究报道国内外甚少,仅李春梅曾报导了22萘酚中2,2′2联萘酚杂质的分离和测定[5].而对于1,1′2联222萘酚光学异构体的分离研究较多,如Zhang Tong 等[6]采用新型的CH IRAL PA K IA 手性柱上拆分1,1′2联222萘酚光学异构体;Huang 等[7]也报道了用脯氨酸型手性固定相拆分联萘酚;阮源萍等[8]报道的用2,62二2O 2烷基2β2环糊精涂渍手性固定相分离联萘酚类对映异构体.本文采用反相高效液上色谱法,以甲醇:水(内含0.005mol/L 磷酸二氢钾)为流动相分离1,1′2联222萘酚试样.在选定的色谱条件下1,1′2联222萘酚与杂质22萘酚之间具有较好的分离效果,对实样测定结果令人满意.1　实验部分1.1　仪器与试剂SP 2ISOC HRO 高效液相色谱仪(美国Spect ra 2Physics 公司);Spect ra 100型紫外检测器(美国Spectra 2Physics 公司);SP 4270型积分记录仪(美国Spectra 2Physics 公司);色谱柱:Bondapak C 185μm (300×3.9mm );UV 21601紫外分光光度计(日本SHIMADZU 公司);超声波清洗器(CQ 225OS ).1,1′2联222萘酚(>99%,常州高科生物化学有限公司);22萘酚(>99%,常州华捷有限公司);甲醇(A R ,衢州巨化试剂有限公司).1.2　液相色谱分离条件色谱柱:Bondapak C 185μm (300×3.9mm );流动相体积比:甲醇∶水(内含0.005mol/L 磷酸二氢钾)=65∶35;流速:0.80mL/min ;检测器:紫外光UV (280nm ).1.3　22萘酚标准溶液的配制准确称取22萘酚0.32g (精确至(0.2mg ),置于50mL 容量瓶中,用醇溶解并稀释至刻度.然后逐步稀释得到不同浓度的标准溶液.1.4　1,1′2联222萘酚标准溶液的配制准确称取1,1′2联222萘酚0.75g (精确至(0.2mg ),置于25mL 容量瓶中,用醇溶解并稀释至刻度.然后逐步稀释得到不同浓度的标准溶液.2　结果与讨论2.1　检测波长的选择图1　22萘酚和1,1′2联222萘酚的紫外吸收光谱图首先在200～400nm 的紫外检测波长范围内,对22萘酚和1,1′2联222萘酚的甲醇溶液进行紫外吸收光谱测定,其UV 光谱测定结果如图1所示.由图1可知,22萘酚和1,1′2联222萘酚在200～400nm 的紫外检测波长范围内的最大紫外吸收度分别为275nm ,279nm 附近.为此,液相色谱法测定1,1′2联222萘酚和22萘酚时,选择检测波长280nm.2.2　流动相的选择考察了不同流动相对试样1,1′2联222萘酚与22萘酚等的分离效果的影响,其试验结果如表1所示.从表1可知,当C H 3O H —H 2O 体系中,1,1′2联222萘酚与22萘酚的保留值随着H 2O 量的增加而增大.如体积比C H 3O H ∶H 2O =65∶35时,22萘酚与1,1′2联222萘酚的保留时间分别为5.86min 和10.08min ,两者的分离度R 达2.64.但峰形拖尾严重.改用体积比C H 3O H ∶H 2O (含0.005mol/L KH 2PO 4)=65∶35时,22萘酚与1,1′2联222萘酚的峰形得到显著改善,如图2所示.故选择体积比C H 3O H ∶H 2O (含0.005mol/L KH 2PO 4)=65∶35为色谱分离1,1′2联222萘酚试样的流动相.表1　不同流动相对22萘酚和1,1′2联222萘酚分离的影响序号流动相体积比t R /min22萘酚1,1′2联222萘酚R1CH 3O H ∶H 2O =80∶20 4.23 4.880.862CH 3O H ∶H 2O =65∶355.8610.09 2.643CH 3O H ∶H 2O (含0.005mol/L KH 2PO 4)=65∶355.568.342.21图2　22萘酚和1,1′2联222萘酚混合标样色谱图2.3　流速的选择实验结果表明,体积比CH 3O H ∶H 2O (含0.005mol/L KH 2PO 4)=65∶35为色谱分离1,1′2联222萘酚试样的流动相时,室温下改变其流速时,22・782・第3期施介华,等:1,1′2联222萘酚和22萘酚反相高效液相色谱法测定萘酚和1,1′2联222萘酚的保留时间随着流速的降低而增长.柱效随流速的减小逐渐增大,当流速为0.70mL/min 时,柱效最大;再减小流动相流速,柱效又逐渐下降.而流速对22萘酚和1,1′2联222萘酚的容量因子基本无影响,如表2所示.这是由于流速ν降低,流动相中传质阻力H m ,停滞流动相中传质阻力H sm ,固定相内传质阻力H s 均降低,纵向扩散虽然有所增大,但当流速大于0.70mL/min 时,前三项的对柱效的影响起主导作用,后一项的影响忽略.因此,流速降低,柱效增大.而流速小于0.70mL/min 时,纵向扩散对柱效的影响起主导作用,导致流速进一步下降,柱效下降.而容量因子k ′为热力学参数,它与流动相的流速无关.依据实验结果,在不影响分离效果的前提下,为实现快速分析,为此选择流动相的流速为0.8mL/min.表2　流速与22萘酚和1,1′2联222萘酚的保留时间及容量因子的影响ν/(mL ・min -1)t R /mink ′H /cm22萘酚1,1′2联222萘酚22萘酚1,1′2联222萘酚22萘酚1,1′2联222萘酚R0.58.9313.340.71 1.560.06760.0626 2.140.67.4211.100.71 1.560.06400.0603 2.190.7 6.419.550.72 1.570.06330.0589 2.200.8 5.568.340.71 1.560.06790.0626 2.210.94.907.380.701.550.07210.06652.072.4　线性范围测定将不同体积浓度的22萘酚和1,1′2联222萘酚的标准溶液在上述选定的色谱测定条件下分别进行分析测定,进样体积为20μL.以体积浓度C 为横坐标,峰面积A 为纵坐标绘制标准曲线.结果表明,在试验的浓度范围内,22萘酚和1,1′2联222萘酚的体积浓度与其峰面积呈良好的线性关系,如图3所示.其线性回归方程分别为22萘酚:A =4.963C -0.0072(r =0.9999,S D =0.005)1,1′2联222萘酚:A =7.172C -0.020(r =0.9983,S D =0.043)本方法对22萘酚和1,1′2联222萘酚的检测限分别为0.20μg/mL 和0.50μg/mL (按信噪比2∶1).图3　标准工作曲线2.5　方法的精密度测定为了考察该方法的重现性,分别对同一22萘酚和1,1′2联222萘酚试样进行了多次重复测定,实验结果表明如表3所示.2.6　方法的准确度测定为了考察该方法的准确度,采用在一已知含量表3　方法精密度测定结果%样品测定结果12345平均值S D RSD22萘酚98.2598.3698.8598.9599.3998.760.460.471,1′2联222萘酚98.3198.6799.5899.5099.6099.130.600.61的22萘酚和1,1′2联222萘酚试样中分别加入一定量的22萘酚和1,1′2联222萘酚标准品,并按本方法进行测定.测定结果表明,22萘酚的回收率达98.21%～102.0%;1,1′2联222萘酚的回收率达98.42%～102.8%,如表4所示.表4　方法的回收率测定结果样品加入量/μg 对照品加入量/μg 加入总量/μg测定值/μg 回收率/%147302450459102.022130252351999.2722萘酚29430259758698.21368302670680101.544130274473398.50498494992996100.453749410311052102.01,1′2联222萘酚5754941069105298.4261349411071123101.465249411461177102.8・882・浙江工业大学学报第34卷3　结　论(1)采用反相高效液相色谱法分离和测定1,1′2联222萘酚和22萘酚,具有操作简单、快速、准确度和精密度较好的特点,可以满足科学研究的分析要求。