華中科技大學有機化學對映異構第1頁/共50頁7.1.1構造異構分子中原子相互連接的次序和方式叫做構造，分子式相同，但構造式不同的分子叫做構造異構。構造異構包括碳架異構，取代位置異構，官能團的異構如乙醇和甲醚，以及互變異構等。7.1.2構象異構分子式相同，原子的結合順序即構造式也相同，但由于σ單鍵的旋轉使分子中的原子或者原子團在空間的位置或者取向不同。這種通過單鍵旋轉而導致分子中原子或者原子團在空間的不同取向叫做構象，由此得到的不同空間結構叫做構象異構。7.1.3幾何異構幾何異構也是指原子或者原子團在空間的取向不同，但這種不同的空間取向不是由于單鍵的旋轉造成的，而是由于分子的剛性造成的，因此如果沒有鍵的斷裂，幾何異構體之間是不能相互轉換的。這種分子的原子或者原子團在空間的排列方式叫做構型，不同構型的分子之間不能通過單鍵的旋轉而相互轉換。幾何異構主要包括烯烴的順反異構以及環狀化合物的順反異構。（1）烯烴的順反異構。（2）環狀化合物的順反異構。第2頁/共50頁7.1.4對映異構7.1.4.1手性和對映異構當一個物體沒有對稱中心或者沒有對稱平面的時候，物體與它的鏡像就不能重合，就象人的左手和右手一樣，非常相似，但不能重疊，物體的這種性質稱為物體的手性。對于許多有機分子，由于原子或者原子團在空間具有一定的取向，即具有一定的構型，也會出現分子與它的鏡像不能重疊的情況，這種現象就稱為分子的手性，這種分子就稱為手性分子。很顯然，一個手性分子至少有兩種構型異構體，一個是實物，一個是映在鏡子里的鏡像，它們互為對映異構體，簡稱對映體。這種由于分子和它的鏡像不能重疊而產生的構型異構叫做對映異構。如乳酸分子的兩種對映體如下：L-(+)-乳酸D-(-)-乳酸第3頁/共50頁對映異構體在宏觀性能上表現出的最大差別是生理活性不一樣以及旋光性不同，其它一般性能如沸點、熔點、溶解度、極性甚至反應活性都是相同的。由于旋光性是容易測定的，因此，測定旋光性是研究對映異構體最重要和最早的方法，因此對映異構也叫旋光異構，對映異構體也叫光學異構體。第4頁/共50頁7.1.4.2旋光性普通白光是由不同波長組成的電磁波，光波的振動方向與其前進方向互相垂直。單色光，如從鈉光燈發射出來的黃光，則具有單一的波長(λ＝589nm)，但仍在與其前進方向互相垂直振動。若使普通光通過尼科爾(Nicol)棱鏡，則只有振動方向和棱鏡的晶軸平行的光線才能通過。這種只在一個平面上振動的光叫做平面偏振光，簡稱偏振光。偏振光振動所在的平面叫做偏振面。普通光尼科爾棱鏡偏振光

一束普通光（箭頭為光束前進方向）一束偏振光第5頁/共50頁

當兩個尼科爾棱鏡平行放置，從一個尼科爾棱鏡產生的偏振光可以全部通過，但當兩個尼科爾棱鏡垂直放置時，從另一個尼科爾棱鏡不能看到從前一個尼科爾棱鏡產生的偏振光，必須將尼科爾棱鏡旋轉90o才能使偏振光完全看到。當在兩個平行放置的尼科爾棱鏡之間放置某些液體或溶液，如葡萄糖溶液，發現從一個尼科爾棱鏡產生的偏振光不可以通過另一個尼科爾棱鏡，必須將尼科爾棱鏡旋轉一定的角度才能使偏振光完全看到。這就說明這些溶液使偏振光的偏振面發生了偏轉，溶液的這種使偏振光發生偏轉的性質叫旋光性，也叫具有光學活性，旋轉的角度叫做旋光度。如果使偏振光向右偏轉，記為（＋）或者l-;如果向左偏轉，記為（－）或者d-，如圖7－4所示。

普通光尼科爾棱鏡樣品管尼科爾棱鏡

旋光儀的工作原理第6頁/共50頁偏振光是1809年法國物理學家馬露首次發現的，普通光通過石英晶體會產生偏振光。在1812年另一個法國物理學家拜奧特發現有些石英的結晶將偏振光朝右旋，有些石英的結晶將偏振光朝左旋。他進一步又發現某些有機化合物的液體或者溶液也具有旋轉偏振光的作用。由于有機化合物的溶液也有旋光性，因此他認為石英晶體對偏振光的旋轉與有機溶液對偏振光的旋轉是不同的。由石英產生的旋光性是由石英整體產生的，由有機物質產生的旋光性是由單個分子產生的，因此他推想旋光性應該和物質組成的不對稱有關。1848年巴斯德借助顯微鏡用鑷子將外消旋的酒石酸鈉銨晶體分離成兩個對映體，一個將偏振光朝左旋,一個將偏振光朝右旋，因此他提出分子有旋光性即有光學活性的性質是由分子的不對稱性引起的，左旋和右旋的酒石酸鹽為實物和鏡影的關系，相互不能重疊。但直到1874年，年輕的物理化學家范霍夫和勒貝爾才分別獨立地發表論文提出碳的四面體理論，分子的旋光性是由不對稱碳原子造成的，并進一步預言，某些分子如丙二烯衍生物即使沒有不對稱碳原子，也應該有旋光異構體存在，這個預言在六十年以后為實驗所證實。因此，正是因為研究旋光性，才產生了立體化學。第7頁/共50頁7.1.4.3比旋光度旋光度的大小和管內所放物質的濃度，溫度，旋光管的長短及溶劑的性質有關。為了便于比較，一般用比旋光度[α]表示物質的旋光能力大小和旋光方向[α]λt為測定的旋光度；L為管長，以分米為單位；C為濃度，以克／毫升為單位，如果為純的液體則濃度改換成比重（克／厘米3）?；蛘叽藭r濃度c為克／100毫升。通常在文獻上報道的即是以克／100毫升為單位的濃度，因為經全合成得到的最后產物往往很少。由于兩個對映體的旋光度大小相等但方向相反，將兩個對映體等量混合所得到的溶液，其旋光能力相互抵消，沒有旋光性，這種混合物叫做外消旋體。一些純的對映異構體在酸堿、高溫等條件下甚至在放置一段時間后，會轉化為另外一個對映體，當兩個對映體的量相等時，其旋光性也會消失，我們把這種現象叫做外消旋化。對映體容易發生外消旋化會影響對映體的旋光性和純度，但要將一個沒用的對映體轉化為另一個有用的對映體時，在一定條件下進行外消旋化是經常要用到的。第8頁/共50頁7.1.4.4分子的對稱性與手性只有手性分子才能分離出純的對映體而顯示光學活性，如何判斷一個化合物是否具有手性，最好的辦法是判斷化合物分子是否具有對稱性，如果一個分子沒有對稱面或者對稱中心，這個分子與它的鏡像不能重疊，分子具有手性。這里分幾種情況進行討論。（1）具有一個不對碳稱原子的手性分子當分子中的一個碳原子連接四個不同的原子或者原子團時，這個分子是不對稱的，具有手性，這個碳原子叫做不對稱碳原子，也叫做手性中心或者手性碳原子。如下圖所示的α-丙氨酸即為手性分子，α碳上有四個不同的取代基，分子與其鏡像不能重疊，有兩個對映體。左邊的對映體即為天然的L-丙氨酸，右邊為人工合成的D-丙氨酸。2－氨基丙酸第9頁/共50頁如果碳原子上有兩個相同的原子或者原子團，則分子有一個對稱面，不具有手性，沒有對映體，如丙酸。被考測的碳原子，甲基以及羧酸在一個平面上，兩個氫原子處在與平面相對稱的兩邊，兩個氫原子交換后得到的是同一個分子，這個平面即為對稱面。也可把這個平面看作一面鏡子，氫原子投影后，實物與鏡像相同，可以相互重疊，因此具有對稱面的分子沒有手性。第10頁/共50頁（2）具有兩個以上不對稱碳原子的手性分子當分子含有兩個以及兩個以上的不對稱碳原子時，對映體的數目會急劇增加，情況變得復雜。如果一個分子內兩個不對稱碳原子是不相同的，即兩個不對稱碳原子上所連接的四個取代基不完全一樣，這個分子會有四種不同的立體構型，可獲得四種旋光異構體。因為每一個不對稱碳原子會有一正一負兩個旋光異構體，其中正的旋光異構體可與另一個不對稱碳原子一正一負旋光異構體組合成兩個旋光異構體，負的旋光異構體也可與另一個不對稱碳原子組成兩個旋光異構體，這樣便得到四個旋光異構體a,b,c和d。圖解如下：第11頁/共50頁例如3－氯－2－丁醇，有兩個不同的不對稱碳原子，可以形成四個旋光異構體。

ⅰⅱⅲⅳ

其中ⅰ和ⅱ，ⅲ和ⅳ兩對旋光異構體互為實物和鏡像關系，互為對映異構體，兩個對映體的一般物理性質和化學性質相同，很難通過一般的分離方法進行分離。ⅰ和ⅲ、ⅳ，以及ⅱ和ⅲ、ⅳ之間不是實物和鏡像關系，為非對映異構體。非對映體的理性質和化學性質往往不同，可以通過一般的分離方法如重結晶、柱層析等進行分離。3－氯－2－丁醇四個旋光異構體的對映和非對映關系可圖示如下：第12頁/共50頁

從上面推斷旋光異構體的方法中可以知道，如果分子中有n個不相同的不對稱碳原子，則會有2n個旋光異構體。其中對映體總是成對出現，非對映體會有很多。第13頁/共50頁

如果一個分子具有兩個相同的不對稱碳原子，旋光異構體的數目和性質會與上述的不一樣。在上面推斷旋光異構體數目的時候，有兩個異構體是通過一個不對稱碳原子的負旋光異構體與另一個不對稱碳原子的正旋光異構體組合的，如果兩個不對稱碳原子不同，在組合時正負不會抵消。如果兩個不對稱碳原子相同，則在組合時正負旋光能力大小相等，會相互抵消。這樣原來通過＋－和－＋組合得到的兩個異構體將沒有旋光性，成為一個異構體。這樣就只有三個異構體，兩個旋光，一個不旋光，不旋光的異構體叫做內消旋體，記為meso-.如酒石酸的結構所示，內消旋體雖然有不對稱碳原子，但有一個對稱平面，所以沒有手性，沒有旋光性。

左旋酒石酸右旋酒石酸內消旋酒石酸

D-(-)-酒石酸L-(+)-酒石酸meso-酒石酸第14頁/共50頁L-(+)-酒石酸為天然產物，D-(-)-酒石酸是人工合成的，它們兩個互為對映體，有相同的熔點（170oC）,在120毫升水中都只能溶解139克，酸性強度也相同，比旋光度大小相同，方向相反。meso-酒石酸與D或者L－酒石酸性能完全不同，與D和L的外消旋體也不相同，雖然內消旋體和外消旋體都沒有旋光性。內消旋體是一個單一分子，由于分子內有一個對稱平面而沒有旋光性；而外消旋體是兩個對映體的等量混合物，可以再分離為兩個對映體相反的化合物。從理論上講，凡含有兩個相同的不對稱碳原子的化合物都有三種立體異構體，一對對映體和一個內消旋體。第15頁/共50頁

當環狀化合物的環上有不對稱碳原子時，旋光異構體數目與開鏈化合物相同，如2,5-二羧基四氫吡咯有兩個相同的不對稱碳原子，有三個立體異構體，包括二個對映體和一個內消旋體。左旋二羧基四氫吡咯可從海藻中分離得到。很顯然，兩個旋光異構體有一個C2對稱軸，即繞軸旋轉180oC后，還是原來的立體構型。因此分子的軸對稱性不會使分子失去手性。事實上，在開鏈的酒石酸旋光異構體中也有一個C2對稱軸，但分子仍然具有手性。左旋二羧基四氫吡咯右旋二羧基四氫吡咯meso-二羧基四氫吡咯第16頁/共50頁（3）沒有不對稱碳原子的手性分子分子含有不對稱碳原子是判斷分子是否具有手性的一個重要條件，但不是充分和必要條件。分子含有不對稱碳原子可能沒有手性，如內消旋體；分子沒有不對稱碳原子也可以具有手性，只要整個分子是不對稱的。第17頁/共50頁（a）聯苯型的化合物很多具有構象異構體的分子應該具有手性，因為當單鍵旋轉到一定角度的時候，分子就會呈現不對稱性。但由于很多分子單鍵旋轉的能壘很低，構象異構體之間相互轉化很快，各個手性構象呈現出的手性性能相互抵消，最終不能表現出手性。但當單鍵旋轉的能壘很大，不對稱的構象異構體能夠分離出來時，分子就是手性分子。聯苯型的化合物就是典型的例子。6,6’-二硝基-2,2’-聯苯二甲酸在連接兩個苯的單鍵鄰位全部有取代基，當這個單鍵旋轉時，一個苯上的取代基和另一個苯上的取代基靠得很近，相互排斥力很大，單鍵旋轉受阻，兩個苯環不在一個平面上，分子具有手性。上上述兩個對映體已經拆分得到。6,6’-二硝基-2,2’-聯苯二甲酸第18頁/共50頁再如1,1’-聯二(2-萘酚)也是由于單鍵旋轉受阻而成為手性分子。

右旋1,1’-聯二(2-萘酚)左旋1,1’-聯二(2-萘酚)1,1’-聯二(2-萘酚)的兩個對映體在對映異構體的不對稱合成中是非常有名的，常被用作催化劑的手性配體，得到的選擇性很高。第19頁/共50頁（b）丙二烯型的手性分子在丙二烯分子中，兩個累積雙鍵是相互垂直的。如果在兩邊的碳原子上有取代基，兩個碳原子上的取代基也是相互垂直的。如果兩個碳原子上分別連接不同的取代基，則分子將沒有對稱性而具有手性，可拆分出兩個對映體。

下列人工合成的丙二烯衍生物1,3-二苯基-1,3-二（1’－萘基）丙二烯的兩個對映體已經拆分得到。丙二烯型分子丙二烯π鍵軌道第20頁/共50頁（c）其它不同取代產生的手性分子氮，磷以及硫等原子連接四個不同的取代基時，分子沒有對稱面或者對稱中心，也具有手性，如碘化甲基烯丙基苯基芐基銨的對映體是穩定的旋光體。

叔胺有三個不同取代基時，氮的孤對電子占據錐形的頂點，分子是不對稱的，但構型之間很易翻轉相互轉化，不能得到對映體。叔膦的化合物能得到對映體，如甲基正丙基苯基膦的對映體可用作銠的手性配體。當硫的兩個取代基不同時，很多亞砜化合物是一個穩定的手性分子。如甲基苯基亞砜。甲基苯基亞砜的對映體甲基正丙基苯基膦的對映體第21頁/共50頁當一個分子的骨架上有不同的取代基時，也會造成分子的不對稱而具有手性。如在杯芳烴的下端連接的取代基后，可以分離出杯芳烴旋光體。

右旋杯芳烴左旋杯芳烴第22頁/共50頁7.2對映異構體的命名法7.2.1D/L相對構型標記法在上世紀初光學異構體的絕對構型是不知道的。為了確定其它手性分子的相對構型,費歇爾(E.Fisher)選擇D-甘油醛作為構型聯系的標準。并且把D-甘油醛所具有的立體結構,即與不對稱碳原子相結合的氫原子處在費歇爾投影式左邊，編號最小的原子處在頂端，這樣一種結構稱為D-構型，其對映體為L-構型。D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛第23頁/共50頁D-(+)-甘油醛D-(-)-甘油酸D-(+)-異絲氨酸D-(-)-β-溴乳酸D-(-)-乳酸

其它的旋光化合物的構型以甘油醛為標準比較得到。凡是由D-甘油醛通過化學反應得到的化合物或可轉變為D-甘油醛的化合物，只要在轉變過程中原來的手性碳原子構型不變，其構型即為D型。同樣，與L-甘油醛相關的即為L型。例如：第24頁/共50頁7.2.2R/S絕對構型標記法用D/L構型標記法只適合與甘油醛結構類似的化合物，像糖類以及氨基酸類，對其它結構沒有類似或者比較復雜的化合物，是很難與甘油醛的結構相比較的。此外用這種構型標記也不便于記憶和書寫化合物的立體結構。因此，出現了另外一種更加方便的命名方法，叫做R/S命名法，已被廣泛采用。

R/S命名法是將手性碳原子上四個不同的取代基中最小的取代基放在離觀察者最遠的地方，其它三個取代基按照從大到小的順序數下去，如果為順時針方向則為R構型，如果為反時針方向則為S構型。

順時針方向，R型反時針方向，S型取代基a>b>c>d.第25頁/共50頁

原子或者原子團的大小次序規則如下：（1）在原子團或者取代基中，與分子骨架直接相連的原子按原子序數或者原子量大小排列，原子序數或者原子量大的為較優的大基團。常見元素的原子的較優次序的排列如下：Br>Cl>S>P>Si>F>O>N>C>B>Li>T>D>H（2）如果取代基中與分子骨架直接相連的原子大小順序相同時，應用外推法順次比較第二個第三個等原子的大小順序，直到能夠決定較優的更大基團為止。例如:(CH3)3C－，(CH3)2CH－，CH3CH2－，CH3－這些基團與分子骨架直接相連的原子都是碳原子，因而需用外推法即沿著碳鏈向外進行比較。在上面四個烷基中，與直接相連的碳原子連接的3個原子分別為3個碳，2碳1氫，1碳2氫，以及3個氫。然后比較每組3個原子中最大的原子，這里為碳原子，如果最大的原子數多則為最大的基團，最大的原子數少則為小基團。因此上述四個烷基的大小順序即為上述順序，較優基團在前。如果上面比較的每組3個原子都相同，可以繼續比較與這三個原子相連的其它原子中最大的原子數，直到確定出基團的大小。（3）確定不飽和基團的大小次序時，應把不飽和鍵的成鍵原子看作是以單鍵分別和相同的原于相連接。例如碳碳雙鍵可以看成一個碳分別以單鍵與兩個碳相連接，一個羰基可以看成一個碳分別以單鍵與兩個氧相連接，如下所示。第26頁/共50頁在書寫立體構型時，既可用透視式表示，這樣的書寫比較直觀，也可用費歇爾投影式表示。

透視式費歇爾投影式(R)-(-)-乳酸

(S)-(-)--苯基乙胺從書寫這些結構可知，如果任意調換兩個原子或者原子團的位置，則分子的構型改變。(R)-(＋)--苯基乙胺(S)-(+)-乳酸

第27頁/共50頁命名含有多個手性碳原子的化合物時，應將每個手性碳原子的構型依次標出，并把手性碳原子的編號和構型符號一起放在化合物名稱前的括號內。例如用R/S命名D和L酒石酸：

D-(-)-酒石酸L-(+)-酒石酸

(2S,3S)-酒石酸(2R,3R)-酒石酸第28頁/共50頁7.3立體異構體的性質7．3．1物理性質兩個對映體的一般物理性質相同，如溶解度、熔點、沸點、折光率、極性等是相同的，所以不能用這些性質區分一對對映體，也不能用相應的分離方法將一對對映體分離。但在手性條件下，如偏振光照射下旋光方向相反，在旋光性的溶劑中物理性質會不同。非對映異構體雖然分子量相同，但不是實物和鏡像的關系，因此非對映體的物理性質完全不同，可以用重結晶、蒸餾、柱層析等物理方法將兩個非對映體分離開，也可以用這些物理方法對它們進行分析。外消旋體是兩個對映體等量的混合物，沒有旋光性，其它物理性質也與對映體的不同。內消旋體是單一化合物，不是手性分子，沒有旋光性，其物理性質與對映體、非對映異構體及外消旋體都不同。7．3．2化學性質在手性條件下，例如使用手性試劑，或者在偏振光的照射下，兩個對映體的化學性質可以表現出差異。在一般的非手性條件下，兩個對映體的化學性質完全相同。第29頁/共50頁7．3．3生理性質在生命體內，兩個對映體往往表現出不同的生理性能，最著名的例子是在上世紀六十年代德國一家制藥公司開發的一種治療孕婦早期不適的藥物——酞胺哌啶酮（thalidomide），商品名叫反應停，其中R-構型對映異構體是強力鎮定劑，S-構型對映異構體是強烈的致畸劑，但由于當時對此缺少認識，將反應停以外消旋混合物出售，雖然藥效很好，但很多服用了反應停的孕婦生出的嬰兒是四肢殘缺，引起了軒然大波。此外，許多其它對映異構體的生物或者生理性能也是相差很大的，如表1所示。

S-thalidomider反應停,致畸R-thalidomider反應停,鎮定第30頁/共50頁

手性分子不同異構體不同的生理或者生物性能名稱結構一種對映異構體性能另一種對映異構體性能Dopa(S)-異構體,治療珀金森病(R)-異構體,嚴重付作用Ketamine(S)-異構體,麻醉劑(R)-異構體,致幻劑Penicillamine(S)-異構體,治療關節炎(R)-異構體,突變劑Ethambutol(S)-異構體,治結核病(R)-異構體,致盲Asparagine(S)-異構體,苦的(R)-異構體,甜的第31頁/共50頁Propoxyphene(S)-異構體,止痛(R)-異構體,止咳Timolol(S)-異構體,腎上腺素阻斷劑(R)-異構體,無效Propranolol(S)-異構體,β-受體阻斷劑，治療心臟病(R)-異構體,作為β-受體阻斷劑，只有(S)-異構體的約1%療效。Naproxen(S)-異構體,抗炎藥(R)-異構體,只有(S)-異構體的1/28療效。Fluazifop-butyl(S)-異構體,除草劑(R)-異構體,無效Asana一個異構體是強力殺蟲劑另三個異構體對植物有毒第32頁/共50頁7.5單一對映體的制備方法在非手性條件下，不能得到單一的對映體，只有在手性條件下，才能區分和分離一對對映體。能夠區分和分離一對對映體也叫手性識別。7.5.1對映體組成和純度的測定合成單一對映體時，必須要測定產物中對映體的組成和純度。對映體純度一般用對映體過量的百分數來表示，記為％e.e（enantiomerexcess）。非對映體過量(diastereomerexcess,d.e.)的計算同上，只是將對映體換成非對映體。第33頁/共50頁7.5.1.1測定旋光度一個純的對映體具有最大的旋光度絕對值，如果混有另外一個對映體，其旋光度絕對值會減小。工業上一般通過測定旋光度來判斷對映體的純度，也是最早用于分析對映體純度的方法，用測旋光度得到的純度也叫光學純度。如果一個手性分子在所使用的波長范圍內沒有吸收，則它的對映異構體純度不能通過測定旋光性來判斷。7.5.1.2核磁共振（NMR）測定

NMR一般不能區別兩個對映體，但當這兩個對映體與其它手性物質或者環境有作用時，這兩個對映體實際上成為非對映體，此時則可以區別這兩個對映體。

(a)在手性溶劑中測定。如用(-)-α-苯基乙胺作溶劑，2,2,2-三氟-1-苯基乙醇的兩個對映體可以用19FNMR譜區別開來。

(b)使用位移試劑。常使用手性鑭系配合物，對映體中含有孤對電子的原子能與手性金屬配合物的金屬離子配位，使對映體成為非對映體而能被NMR區別。很多手性化合物如酰胺、胺、酯、酮和硫砜等都能與手性鑭系配合物作用，使對映體的NMR譜產生差異。第34頁/共50頁

除了手性鑭系配合物外，一些手性主體化合物也能用作位移試劑。如使用5.4％的手性杯芳烴化合物即能夠有效地區別扁桃體酸的兩個對映異構體。

杯芳烴化合物扁桃體酸a.手性杯芳烴的1HNMR譜圖;b.扁桃體酸的1HNMR譜圖;c.手性杯芳烴和扁桃體酸混合后的1HNMR譜圖.第35頁/共50頁（c）使用手性衍生化試劑手性衍生化試劑是一種純的光學活性試劑，它與被測的對映體反應后，使之成為非對映體而達到區別兩個對映體的目的。最常用的是Mosher試劑（MTPA）,它有一個羧基，能和醇或者胺生成酯和酰胺。例如，外消旋二酮醇的甲羰基的甲基為單峰，與R-Mosher試劑生成酯后裂分為兩個相等的峰。R-Mosher試劑S-Mosher試劑第36頁/共50頁7.5.1.3用手性色譜柱

用手性色譜柱確定對映體的組成是廣泛使用的方法，因為很多對映體都可用手性色譜柱分開。對于低沸點的手性分子，一般小于260oC，或者在高溫下穩定的手性分子，可用氣相色譜來分析；對于高沸點的手性分子，或者在高溫下不穩定的手性分子，可用液相色譜來分析。第37頁/共50頁7.5.2化學拆分法將外消旋化合物分離成兩個純的對映體叫做對映體的拆分?？梢詫⑼庀衔锱c一旋光性試劑反應，得到兩個非對映體，利用非對映體物理性能的差別將兩個非對映體分開，然后將試劑除掉，即可得到純的對映體。如果外消旋體是酸或者堿，可以用一個旋光性的堿或者酸與之反應生成鹽，鹽為非對映體，溶解度不一樣，通過重結晶可以分離，然后用無機堿或者酸使對映體游離出來。例如可以用天然的L-(+)-酒石酸將-苯乙胺拆分為純的(S)-(-)--苯乙胺和(R)-(+)--苯乙胺。第38頁/共50頁

常用于外消旋堿拆分的還有樟腦磺酸、扁桃體酸、檸檬酸等；用于酸拆分的有生物堿奎寧、馬錢子堿、辛可寧等。用于拆分對映體的這些具有光學活性的試劑也叫拆分試劑。如果外消旋體既不是酸又不是堿，可以引入一個羧基或者氨基，然后用上述方法進行拆分。對于外消旋的醇，也可讓它與一個旋光性的酸反應生成非對映異構的酯，利用極性不同用色譜進行分離。也可用旋光性的色譜柱直接分離外消旋體，這時外消旋的兩個對映體與色譜柱內填充的旋光性物體生成非對映體復合物，復合物的穩定性不同，穩定性小的異構體優先洗脫出來。第39頁/共50頁7.5.3物理拆分法這種方法是在外消旋體的過飽和溶液中，加入少量某一對映體的晶體，也叫晶種，與晶種相同的對映體的過飽和度會加大，從而優先結晶出來。由于原外消旋體就是過飽和的溶液，晶種結晶出來時會將相同的對映體一同結晶出來，并可超出晶種的一倍。過濾后，溶液中就是另一對映體過量，再加外消旋體，加熱溶解，冷卻后另一對映體就優先結晶析出。這樣加少量一種對映體，就可以把兩種對映體分離出來，非常節省拆分試劑。在氯霉素的工業生產中使用這種方法可以將氯霉素同另外一種無效的對映體分開。第40頁/共50頁7.5.4動力學拆分前面兩種對映體的拆分方法是利用溶解度及極性的大小來實行的。如果在手性催化劑的存在下，外消旋體中的兩個對映體反應速度相差很大，一個對映體能完全轉化為一種旋光產物，另外一個對映體不能轉化或者轉化很少，從而將兩種對映體分離，這種方法叫做動力學拆分。生物酶常用于動力學拆分，因為酶的活性和選擇性都非常高。例如可以利用內酯水解酶對外消旋體DL-泛酸內酯選擇性水解，D-泛酸內酯水解為D-泛酸，L-泛酸內酯保留下來，酸和內酯容易分開，可得到選擇性大于90％的D-泛酸。D-泛酸為B族維生素，廣泛用于食品和飼料添加劑，也用作藥物，但L-泛酸不能被生命體吸收，必須使用純的D-泛酸，日本富士藥業公司用酶拆分法每年生產D-泛酸3千噸左右。第41頁/共50頁

現在很多人工合成的手性催化劑也象生物酶一樣具有很高的催化活性和選擇性，甚至也可以用于外消旋體的動力學拆分。例如Sharpless環氧化手性催化劑可以用于烯丙醇的環氧化動力學拆分。Sharpless環氧化手性催化劑為鈦酸異丙酯和D-(+)-酒石酸異丙酯的混合物，用叔丁基過氧化氫作環氧化試劑，在二氯甲烷和－20oC下進行。外消旋體中的(R)-3-丁烯-2-醇被環氧化，而(S)-3-丁烯-2-醇由于反應很慢保留了下來。(S)-3-丁烯-2-醇的沸點比環氧化物的低，先蒸餾出去，從而將兩種異構體分開。得到的(2R,3R)-3,4-環氧基-2-丁醇是合成藥物以及天然產物非常有用的手性原料。如它可用于合成新型抗癌藥物埃博霉素（Epothilone）的手性砌塊。第42頁/共50頁7.5.5不對稱催化反應手性拆分的方法雖然很容易將外消旋體轉化為旋光性的對映體，但最多只有50％能夠轉化為有用的對映體，另一個對映體如果不能通過外消旋化轉化為有用的對映體，就要扔掉。如果使用手性催化劑將非手性的原料直接轉化為純的對映體，原料的利用率就能大幅度提高，這種通過手性催化劑將非手性原料轉化為單一的對映體或者某一對映體過量的合成方法叫做不對稱合成。現在不對稱催化合成已經廣泛的用于藥物和天然產物的合成中。例如治療帕金森病的L－多巴，就是通過不對稱合成在工業上進行生產的。

關鍵的步驟是對-乙酰氨基苯