[理学]S-05旋光异构.ppt

2、旋光仪和比旋光度 * 第五章 旋 光 异 构 （对映异构） [目的要求]： 1.了解平面偏振光的产生及旋光仪的构造； ２.掌握对映异构与分子结构的关系； ３.掌握对映体、非对映体、外消旋体、手性、对称 因素等立体化学中的基本概念； ４.掌握构型的表示及标定； ５.了解环状化合物及不含手性碳原子化合物的对映 异构； ６.了解外消旋体的柝分原理及方法。 同分异构 分子式相同而构造式不同。指键合原子间的排列次序。 构造异构 立体异构 碳链异构 位置异构 官能团异构 互变异构 构造式相同而空间排布不同。指非键合原子间的空间关系。 构型异构 基团空间取向 构象异构-----交叉式、重叠式 围绕单键旋转 顺反异构or几何异构 对映异构 双键顺反异构只能是非对映异构 环状顺反异构既可能是对映异构，也可能是非对映异构 光波是一种电磁波，它的振动方向与其前进方向垂直。在普通光线里，光波可在垂直于它前进方向的任何可能的平面上振动。 光源 传播方向 普通光的振动平面 一、物质的旋光性 1、平面偏振光和旋光性 传播方向的横截面 如果将普通光线通过一个Nicol棱晶，它好象一个栅栏，只 允许与棱晶晶轴相平行的平面内振动的光线透过，而在其 它平面内振动的光线则被阻挡。 Nicol棱晶由两块方解石（CaCO3）按一定角度磨制后用加拿大树胶粘合而成的镜体。该棱镜只允许在同一平面内振动的光波透过，而其余光波被反射。 α 光源 普通光 偏振片 偏光 样品管 旋转角度α 偏光通过葡萄糖等旋光物质 偏光通过水等不旋光物质 （1）旋光仪 基本概念： 1. 只在一个平面上振动的光称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。 2. 能使平面偏振光振动平面旋转的性质称为物质的旋光性。 具有旋光性的物质称为旋光性物质或光活性物质。 能使平面偏振光振动平面向右旋转称为右旋体用（+）表示； 能使平面偏振光振动平面向左旋转称为左旋体用（-）表示。 旋光物质使平面偏振光振动平面旋转的角度称为旋光度，通常 用α表示。 零点----起偏棱晶B和检偏棱晶D晶轴相互平行时作为零点。（即刻度盘指在0位置） D与刻度转盘E相连 若样品管中无旋光性物质，B和D晶轴平行时，则F视场最明亮。B和D互相垂直时，则F视场最黑暗。 A B C E D F 旋光仪示意图 A光源；B起偏镜；C旋光管；D检偏镜；E刻度盘；F目镜； （2）比旋光度 影响旋光度的因素 溶液浓度 样品管长度 光的波长 测定温度（通常20℃） 溶剂（通常用水） 为了能比较物质的旋光性能，通常规定： 测量时的温度为t ，测定时光的波长为λ，一般采用钠光（波长为589 nm，用D表示）。 比旋光度是旋光物 质特有的物理常数 [α]tD＝ α c · ι 旋光度 样品的质量浓度g/mL 纯液体时用密度 样品管的长度dm，分米 比旋光度的物理意义： 指被测物质浓度为1g/ml，溶液厚度为1dm时的旋光度 例：已知葡萄糖的比旋光度为+52.5°，（1）用2dm长的管子， 0.8g/ml浓度的葡萄糖，在旋光仪上的读数是多少？（2）用1dm 长的管子，读出旋光度是46°，问该溶液的浓度是多少？ 解：（1）α=[α]·l·c = 52.5×2×0.8 = 84° （2）c = = = 0.876 （g/ml） 二、对映异构现象与分子结构的关系 1、对映异构现象 在有机化合物中，若一个碳原子连有四个不同的原子或基团， 这四个原子或基团在碳原子周围就有两种不同的排列，即由两种 不同的四面体空间构型。 这两种构型的关系如同实物和镜象（或左手和右手）的关 系一样，外形相似，但不能重合，这种现象称为对映异构现象。 两种构型互为对映异构体，又叫旋光异构体，其中一个是左旋 的，一个是右旋的。 对映异构（或旋光异构）现象产生的根本原因是： 由于原子在空间的不同排列所引起的。 2、手性与对称性 手性：物质的分子和它的镜象不能重合，这和 我们的左右手虽然很相象，但不能重叠一样，把物质的这种特征称为手性或手征性。 具有手性的分子叫手性分子，手性分子必定旋光，旋光的分子必定是手性的。 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。 手性碳：连四个不同原子或基团的中心C原子称不对称C原子，又称手性C原子。用* C表示。 CH3－CH－COOH * OH 乳酸 COOH CHOH COOH CHOH * * 酒石酸 CH3－CH2－CH－CH3 OH * 仲丁醇 从分子内部结构看，手性与分