对应异构--旋光度.ppt

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1、第六章对映异构一、偏振光和旋光活性光是一种电磁波，它是振动前进的，其振动方向垂直于光波前进的方向，普通光是由各种波长的在垂直于前进方向的各个平面内振动的光波所组成。如果使普通光通过一个特制的叫做尼可尔棱镜的晶体，由于这种晶体只能使在和棱镜的轴平行的平面内振动的光通过，所以通过尼可尔棱镜的光，其光波振动平面就只有一个和镜轴平行的平面。这种仅在某一平面上振动的光，就叫做平面偏振光，或简称偏振光。我们来做一个实验，如果在镜轴平行的两个尼可尔棱镜之间，放一支玻璃管，在玻璃管中分别放入各种有机物的溶液，然后用一光源由第一个棱镜向第二个棱镜的方向照射，并在第二

2、个棱镜后面观察，可以发现：①当玻璃管中放有乙醇、丙酮等物质时，光的亮度没有改变；②而当玻璃管中放有乳酸、丙氨酸、酒石酸等的溶液时，则在第二个棱镜后面见到的光的亮度就减弱，但如将第二个棱镜向左或向右转动一定角度以后，又能见到最大亮度的光。这种现象必然是由于这些有机物将偏振光的振动平面旋转了一定的角度所致。具有这种性质的物质，就叫做“旋光活性物质”(或光学活性物质)，它使偏振光振动平面旋转的角度叫做“旋光度”。使偏振光振动平面向右旋转(顺时针方向)的叫右旋，向左旋转(反时针方向)的叫左旋。测定物质旋光度的仪器是旋光仪，其工作原理如下：在旋光

3、仪中，起偏镜b是一个固定不动的尼可尔棱镜，其作用是使由光源a射来的光变成偏振光。检偏镜d是能转动的尼可尔棱镜，用来测定物质使偏振光振动面旋转的角度和方向，其数值可由与d相连的刻度盘上读出。二、旋光度和比旋光度物质旋光度的大小随测定时所用溶液的浓度、盛液管的长度、温度、光波的波长以及溶剂的性质等而改变。但在一定的条件下，旋光度是旋光活性物质的一项物理常数，通常用比旋光度[α]表示。比旋光度可以通过测得的旋光度，测定时溶液的浓度和盛液管的长度，按以下公式计算：以下公式计算：α——由旋光仪测得的旋光度；λ——所用光源的波长；t——测定时的温度；c——溶液

4、的浓度，单位为g·mL-l；l——盛液管的长度，单位为分米。物质使偏振光振动面向右旋转的，叫做右旋，用“+”表示，左旋用“—”表示。一般测定旋光度时，多用钠光灯作光源，其波长的通用平均值是589.3nm，通常以D表示。例如，由肌肉中取得的乳酸的比旋光度，表示测定该乳酸的旋光度时，是在20℃，以钠光灯作光源。三、对映异构现象与分子结构的关系1.对映异构现象的发现1848年，巴斯德早期发现酒石酸钠铵有两种晶体结构。两只手的这种关系可以比喻为“实物”与“镜象”的关系，它们之间的区别就在于五个手指的排列顺序恰好相反，因此左手与右手是不能完全重叠的。实物与其

5、镜象不重叠的特点叫做“手性”或称手征、手征性(chirality)，这种特点也同样存在于微观世界的分子中。某些化合物的分子也具有“手性”。任何一个不能和它的镜象完全重叠的分子，就叫做手性分子，一般说来凡具手性的分子就有旋光活性。手性与分子的对称性有关。使有机物分子具有手性的最普遍的因素是手性碳原子。和四个不相同的原子或基团相连的碳原子叫做手性碳原子(过去叫做不对称碳原子)，并用“*”号标出。随便列出几个化合物（待定），要求学生指出它的手性碳原子。2.手性和对称因素分子的手性（而不是手性碳）是其具有旋光性和对映异构现象的充分必要条件⑴对称面（）：

6、凡有对称面的分子，不具旋光性，也没有对映异构体。模型演示反-1，2-二氯乙烯、二氯甲烷的对称面。⑵对称中心（i）：有对称中心的分子不具手性，也无旋光性⑶对称轴（Cn）：n＝3600/旋转度数。叫n重轴。对称轴不能作为分子有无光学活性的判据。正n边形有n重对称轴：CHBr3，对称轴一般地说，物质分子凡在结构上具有对称面或对称中心的，就不具有手性，也就没有旋光性。反之，同时不具有对称面和对称中心的，分子就有手性和旋光性。一个分子是否有对称性，则可以看它是否有对称面、对称轴或对称中心等对称因素。如果一个分子中没有上述任何一种对称因素，这种分子就叫

7、不对称分子，不对称分子就有手性。四、含一个手性碳原子的化合物1.对映异构体、外消旋体乳酸就是含一个手性碳原子的化合物，其—碳原子分别与H、OH、CH3和C00H相连，所以α-碳原子就是手性碳原子。含一个手性碳原子的化合物可以有两种构型，也就是连在α-碳原子上的四个基团，在空间有两种排列方式，如图：（同时用模型进行演示）用透视式可表示为如下：(a)和(b)之间恰呈实物和镜像的关系，因此把这样的异构体叫做对映异构体。这一对对映异构体都是手性分子，所以都有旋光活性。它们使偏振光的振动平面旋转的角度相同，但方向相反，它们分别是左旋和右旋乳酸，分别用(-)-

8、乳酸和(+)-乳酸表示。由蔗糖发酵得到的乳酸是左旋的，由肌肉中取得的是右旋的。如果将等量的左旋体和右旋体组成体系，会发生什