《有机对映异构》PPT课件

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1、第五章对映异构(Enantiomorphousisomerism)第一节立体异构现象一、立体异构构造异构是指分子式相同，而分子中原子相互连接的次序不同的一种异构现象，包括碳胳异构、位置异构和官能团异构。构造相同，但分子中原子在空间的排列方式不同引起的异构现象称为立体异构（stereoisomerism）。分子中原子在空间的不同排列方式形成了不同的构型或构象，所以立体异构又分为构型异构与构象异构。例如顺-2-丁烯与反-2-丁烯这种顺反异构即属于构型异构，丁烷的不同构象和环已烷的不同构象都属于构象异构

2、。构型异构不仅包括顺、反异构，对映异构也属于构型异构，对映异构的分子式相同，构造也相同，只是构型不同。现在可以把异构现象归纳为：碳胳异构构造异构位置异构官能团异构异构现象顺反异构构型异构立体异构对映异构构象异构二、对映异构现象以乳酸（α-羟基丙酸）为例，人体剧烈运动时肌肉分解出的乳酸与乳糖经细菌发酵后得到的乳酸，其分子式与构造都相同；物理性质、化学性质也相同，其最显著的区别是二者对平面偏振光的旋光性不同，肌肉乳酸使偏振光的振动平面向右旋转，发酵乳酸使偏振光的振动平面向左旋转，经过研究发现，这两种乳

3、酸实际上在空间具有不同的构型，两种构型之间的关系正象物体与其镜象的关系一样，即具有对映关系，人们把这种构造相同，构型不同并且互呈镜象对映关系的立体异构现象称为对映异构。由于对映异构体最显著的特点是对平面偏振光的旋光性不同，因此也常把对映异构称为旋光异构或光学异构。光学异构现象是有机化合物中极为普遍而又非常重要的一种现象。很多天然有机化合物如生物碱、萜类、糖类化合物、氨基酸、核酸等，都具有光学异构。不管是天然药物、天然农药，还是人工合成的药物与农药，也往往与光学异构密切相关。由于不同的光学异构体（对

4、映异构体）的生理活性（或生物活性）差别极大（见本章第四节，对映体的性质），到目前为止，世界上已商品化的医药、农药品种中，已有百分之二十多的为纯光学异构体，而且有日趋增加的趋势。对映异构在立体异构中占有极其重要的地位，而掌握立体化学知识是学好有机化学必不可少的。由于对映异构最重要的特点是对平面偏振光的旋光性不同，故对平面偏振光的旋光性是识别对映异构体最重要的方法，所以下面必须讨论偏振光和物质的旋光性。第二节物质的旋光性一、平面偏振光光波是一种电磁波，其电场或磁场振动的方向与光前进方向垂直，如图5-1

5、所示。图5-1光波振动方向与前进方向示意图如果使普通光线通过由方解石晶体加工制成的尼科尔（Nicol）棱镜，则只有与棱镜晶轴互相平行的平面上振动的光线被允许通过，而在其它平面上振动的光线被阻挡，只在一个平面上振动的光称为平面偏振光，简称偏光。图5-2即表示偏光的产生。普通光尼科尔棱镜偏光图5-2偏光的产生示意图二、旋光物质若将两个尼科尔棱镜平行放置（两棱镜晶轴平行），通过第一个尼科尔棱镜产生的偏光，必然能完全通过第二个尼科尔棱镜，如果在二者间放置盛满液体或溶液的旋光管，就有两种不同的情况发生：一种

6、情况是管子里装的水、乙醇、乙酸、丙酮等液体或苯甲酸的水溶液，偏光可以通过第二个棱镜；如果装的是乳酸、苹果酸、葡萄糖等水溶液，必须把第二个棱镜旋转一定的角度后，偏光才能通过（见图5-3）。这说明偏光通过这些物质后，其振动平面被旋转了一定角度，我们把具有此种性质的物质称为旋光性物质或光学活性物质。测量物质的旋光度的仪器叫旋光仪，旋光仪的主要组成部分有：光源、起偏振器、刻度盘、目镜等，光源通常使用单色钠光灯，起偏振器与检偏振器为两个尼科尔棱晶，旋光管用来盛装液体或溶液。旋光仪的工作原理示意图如图5-3，

7、光源发生的一定波长的光，通过起偏振器，成为偏光，通过装有样品的盛液管后，偏光的振动平面向左或向右旋转了一定角度α，此时，必须将检偏振器向左或向右旋转相应的角度后，偏光才能通过，由装在检偏振器上的刻度盘读出的度数，就是被测样品的旋光度。光源超偏振器盛液管检偏振器观察者图5-3旋光仪示意图三、比旋光度每一种旋光物质，在一定的条件下，都有一定的旋光度。而利用旋光仪所测出来的旋光度大小与盛液管中所盛旋光物质的数量有关，所以盛液管的长度，溶液浓度对旋光度有直接影响，此外，温度、溶剂及光的波长对旋光度也有影响

8、。通常规定1mL中含1克旋光性物质，放在1dm(10cm)的盛液管中测得的旋光度称为该旋光物质的比旋光度，用[α]tλ表示，t为测定时的温度（如20℃），λ一般为钠光波长（598.3nm）,并用D表示。[α]tλ=α/c·L式中α为该样品从旋光仪上测得的旋光度，c为样品的浓度，单位为1mL溶液中样品的克数，L为盛液管长度，单位为1dm。如果c为重量百分浓度，则比旋光度：[α]tλ=α×100/c×L如果所测的旋光物质为液体，则比旋光度的计算公式为（式中d代表液体密度）：[α]tλ=