第06章 旋光异构

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1、19世纪中叶，巴斯德关于左旋和右旋酒石酸经典式的研究，导致70年代范霍夫和勒贝尔碳原子四面体构型学说的建立。它是生命分子结构不对称性的基础。但是，关于有机分子结构不对称性的起源及其在生命过程中的意义，迄今尚无完美的答案。立体化学——探讨有机物分子结构和反应立体性exit有机化学旋光异构内容提要§6-1旋光异构现象一、偏振光和旋光异构二、分子的手征性和旋光活性§6-2含手性碳原子的链状化合物的旋光异构现象一、含一个手性碳原子的化合物二、旋光异构体构型的表示方法和命名三、含两个不同手性碳原子的化合物四、含两个相同手性碳原子的化合物§6-3环状化合物的旋光异构现象§6-4不含手性

2、碳原子的化合物的旋光异构现象§6-5旋光异构体的性质一、对映体的性质二、非对映体的性质第六章旋光异构Opticalisomerism构造异构碳链异构官能团异构位置异构互变异构立体异构构象异构顺反异构（几何异构）旋光异构（光学异构）构型同分异构§6-1旋光异构现象一、偏振光和旋光活性牛奶发酵肌肉运动糖发酵乳酸：C3H6O3三种不同来源的乳酸，分子式相同，结构式相同，但某些性质有差异。例如：使偏振光振动平面旋转的方向不同。1.偏振光(1)偏振光光波是一种电磁波，它是依靠振动前进的，其振动方向垂直于前进方向。普通光是由不同波长的光波组成的。如下图：双箭头表示不同波长的光可能的振动

3、方向。普通光振动示意图但如果使普通光通过由方解石片组成的Nicol棱镜或由人造偏振片制成的透镜，那么只有振动方向与棱镜晶轴平行的光才能通过。这种通过棱镜后只能在一个平面上振动的光称为平面偏振光（简称偏振光）。平面偏振光振动示意图(2)起偏镜产生偏振光的棱镜——起偏镜。(3)检偏镜若使偏振光射在第二个Nicol棱镜上，只有当第二个棱镜的晶轴平行于第一个棱镜的晶轴时，偏振光才能完全通过，在第二个棱镜之后才能看到最大亮度的光。也就是说，第二个棱镜可以检验偏振光的振动方向——检偏镜。普通光和偏振光2.旋光活性(1)旋光活性使偏振光的偏振面发生改变的性质。(2)旋光活性物质具有旋光性

4、质的物质。葡萄糖、肌肉运动和糖发酵产生的乳酸等。(3)无旋光活性物质对偏振光不发生影响的物质。水、乙醇和丙酮等。3.旋光度某种旋光性物质使偏振光的偏振面改变的角度，。4.右旋体使偏振光的偏振面向右旋转的物质。用（+）或（d）表示右旋。5.左旋体使偏振光的偏振面向左旋转的物质。用（-）或（l）表示左旋。6.旋光仪测定旋光物质大小和旋转方向的仪器。旋光仪示意图5.比旋光度某物质的旋光度因溶液浓度、盛液管长度、测定温度、光源波长及溶剂性质不同而变。为比较各种旋光活性物质旋光性的大小，必须在一定温度、一定波长、同种溶剂的条件下，用单位浓度、单位盛液管长度的旋光度——比旋光度进行

5、量度。ααc×l或——d×ltλ=——[α]C:g/mll:dmααc×l或——d×ltλ=——[α]一般情况下，旋光仪所用的光源是钠光灯，其波长=589.3nm,相当于太阳光谱中的D线，若测定温度为20℃，则比旋光度表示为。20D[α]葡萄糖水溶液，使偏振光向右旋转，在20℃时用钠光源测其比旋光度为52.7°，表示为：=+52.7°（水）20D[α]例如例:肌肉运动产生的乳酸[α]=﹢3.8°(﹢)，右旋糖发酵产生的乳酸[α]=﹣3.8°(﹣)，左旋牛奶发酵产生的乳酸[α]=0°(±)？二、旋光活性和分子结构的关系1.手征性（手性或不对称性）手征性——手的特性：实物和镜

6、像不能重叠的特性。例1：人的左、右手分别与自己的镜像不能重叠，且二者具有互为实物和镜像不能重叠的关系。手性和对映体不能相互叠合，但互为镜象。互为镜象的两种构型的分子称为对映异构体。与其镜象不能叠合的分子称手性分子2.手征性分子手征性分子——与自己的镜像不能重叠的分子，也称为不对称分子。1848年，法国科学家Pasteur发现无旋光活性的酒石酸钠铵晶体是两种晶形的混合物，它们之间的关系类似于两种石英晶体，具有手征性，且互为实物和镜像不能重叠。用镊子将这两种晶体分开，分别溶于水，二者均有旋光活性，测得比旋光度大小相等，方向相反。Pasteur由晶体的外形联想到酒石酸钠铵的内部结

7、构，认为物质的旋光活性是由于分子中原子或基团的排列不对称，即分子有手性的缘故。并明确指出，结构式相同的两种物质旋光活性的差异是由于分子中的原子或基团在空间的排列不同而引起的。然而对于两种来源不同的乳酸，要想证明旋光活性的差异是由于分子中的原子或基团在空间的排列不同而引起的，就必须先证实它们的结构相同。德国科学家Wislisennus利用10年的时间证实了肌肉运动和糖发酵产生的乳酸结构式确实相同——2-羟基丙酸。在空间的两种排列由此得出结论：如果分子在结构上是相同的，但旋光活性不同，那么这种差别就只可能是原子或基团在