第3章 对映异构.ppt

第3章 对映异构3.1 对映异构和旋光性 什么叫对映异构体? 对映异构? 一个分子与其镜像的构造相同但不能叠合(见P47图), 它们互称对映异构体, 简称对映体. 这种同分异构现象称为对映异构, 又称旋光异构, 属于构型异构的一种. 对映体总是成对的, 它们的熔点、沸点、密度、折射率 和 在非手性溶剂中的溶解度 以及 光谱图等都相同, 在与非手性试剂反应时所表现的化学性质也相同. 但它们对偏振光表现为不同的旋光性(optical activity). 旋光性是识别对映异构体的重要方法. 3.1.1 偏振光 只在一个方向(平面)上振动的光线叫平面偏振光, 简称偏 振光. (见图3–1) 3.1.2 旋光性 和 比旋光度 (1) 什么叫旋光性(或光学活性)? 当偏振光通过某种介质或它的溶液时, 有的介质能使偏振光的振动平面发生旋转. 这种能使偏振光的振动平面(偏振面)旋转的性质称为物质的旋光性或光学活性. 这些物质称为旋光性物质或光学活性物质. 有的旋光物质能使偏振光的振动平面向右旋(顺时针旋转), 称右旋体, 右旋方向用(+) 或 (d)表示. 有的旋光物质能使偏振光的振动平面向左旋(逆时针旋转), 称左旋体, 左旋方向用(–) 或 (l)表示. 使偏振光的振动平面旋转的角度, 称旋光度, 用 α 表示. (2) 比旋光度 定义: 被测物质密度ρ=1 g·cm–3 (或溶液浓度ρB=1 g·mL–1), 在盛液管长度l 为 1 dm, 用波长为 589.3 nm 的钠光条件下测得的旋光度 为 该物质的比旋光度, 用 [ α ] D 表示. 比旋光度 反映了某旋光物质的旋光方向和旋光能力. 例如: 蔗糖水溶液在 25℃ 时的比旋光度 为: [ α ] D = + 66.5° (H2O) ( D 表示 光源为 波长589.3nm 的钠光灯) 根据上述定义 可得 比旋光度的计算公式: [ α ] D = ——— 或 ——— 旋光仪的构造 和 测定比旋光度的方法. (了解) 3.2 手性和对称性 3.2.1 手性分子 什么叫手性? 手性分子? 非手性分子? 有的分子与其镜像之间的关系很像人的左右手, 相似而不能叠合, 这种性质称为手性(chirality). 具有手性的分子称为手性分子. 手性分子都存在对映异构, 都有旋光性. 分子实体与其镜像能互相叠合的分子称为非手性分子.非手性分子不存在对映异构, 没有旋光性. 判断分子是否具有手性的依据 凡是具有对称面 或 对称中心的分子, 一定能够与其镜像叠合, 一定没有手性. 以上对称元素均不具有的分子, 一定有手性. 3.2.2 对称元素 1. 对称轴 2. 对称面 3. 对称中心 对称轴不能作为判断分子是否具有手性的依据 3.3 含一个手性碳原子化合物的对映异构 对映异构体的比旋光度 数值相等, 旋光方向相反. 外消旋体: 由等量的对映体所组成的混合物, 不显旋光性,用(±)或(dl)表示. 外消旋体和相应的纯对映体除旋光性不同外, 其它物理性质如熔点、沸点等均不相同. 手性碳原子(或手性中心): 连有四个互不相同的原子或基团的碳原子, 用C*表示. 如 CH3CH(OH)COOH 当一个分子中只含有一个手性碳原子时, 这个分子一定 是手性分子. 对映异构体构型的表示方法 1. 透视式 (见P49图) 粗实线在前, 虚线在后 2. Fischer 投影式 书写规则: COOH HO H CH3 Fischer 投影式在纸平面内转动180°或 360 °, 构型不变. 但是若在纸平面内转动90°或 270 °, 或者 离开纸平面 翻转180°, 将变成它的对映体. 3.4 对映异构体的构型标记方法 3.4.1 D / L 标记法——相对构型的标记 (了解) 人为规定 (+) –甘油醛 为 D–型, (–) –甘油醛 为 L–型