旋光异构详解.pptVIP

第八章 旋光异构 二、旋光性与旋光性物质 1、旋光性 如果我们用两个尼克尔棱镜，把它们以晶轴相互平行来放置，则一束普通单色光通过第一个尼克尔棱镜后会产生平面偏振光，由于该平面偏振光的振动方向与第二个尼克尔棱镜的晶轴平行，故可通过第二个尼克尔棱镜。若两个棱镜的晶轴不平行，而是成一定夹角，则偏光不能通过第二个尼克尔棱镜。 由上面的例子可以看出，第一个尼克尔棱镜可以产生偏振光，称为起偏镜；第二个尼克尔棱镜可以检测到偏振光能否通过，故称为检偏镜。若在两个晶轴互相平行的棱镜之间放一个盛液管，当管中充满水时，偏光可通过；而管中充满乳酸时，则偏光不能通过，这说明偏光经过水后其振动方向没有改变，而通过乳酸溶液后，则发生了改变。 偏振光通过水后，它的振动方向没有发生变化，而通过乳酸后，其振动方向发生了改变。像乳酸这样的物质，它们能使平面偏振光的振动方向发生改变，即可使偏光的振动方向发生旋转，这种特性称为物质的旋光性。而具有旋光性的物质称为旋光性物质。 2、旋光度与比旋光度 偏光通过旋光性物质以后，其振动方向发生了改变，即其振动方向发生了旋转。旋光性物质使偏光旋转的角度称为物质的旋光度，常用?来表示。通常用“+”表示使偏光向右旋转；用“-”表示向左旋转。也可用d、l表示右、左旋。 一种物质的旋光度大小除与其分子结构有关外，还与测定时的条件有关。通常与通过溶液的长度、测定时所用的溶剂、测定时溶液的温度等条件有关。为了便于比较各种物质的旋光 度大小，特规定了一个基准——比旋光度。规定：在20℃温度下，以钠光为光源，则每毫升（ml）含1克（g）旋光性物质的溶液通过1分米（dm）长的盛液管时测出的旋光度称为该物质的比旋光度，用[?]?t表示。 对于一种物质来讲，其比旋光度是个定值。由比旋光度的定义可以看出，物质的旋光度与其浓度成正比。因此，我们可通过测定物质的旋光度来计算溶液的浓度；也可用己知浓度的化合物溶液通过测定其旋光度，计算其比旋光度，作为物质定性鉴定的依据。 用来测定旋光度大小的仪器叫旋光仪。旋光仪一般由光源、起偏镜、检偏镜、盛液管、读数盘等几部分组成。 的分子叫手性分子。凡具有手性的分子都有旋光性。没有手性的分子没有旋光性，因此，物质的手性是判断其是否具有旋光性的必要条件。 1、对称面与分子的手性 对称面是一个假设的平面。如一个假设的平面能够把分子分为互为实物与镜象关系的两部分，这个平面就是这个分子的对称面。我们假设的这个平面可以均等的分开一个原子或原子团。具有对称面的分子不是手性分子，没有旋光性。 2、对称中心与分子的手性 如果能够在分子中找到一个点，该分子中任何一个原子或原子团与该点连线延长线上等距离的地方有相同的原子或原子团，该点就是这个分子的对称点（又叫对称中心，Center of symmetry）。具有对称中心的分子没有手性也无旋光性。 从以上分析可以看出，凡是分子中具有对称面或对称中心的分子，都不是手性分子，没有旋光性。我们将对称面与对称中心称为对称因素，因此，凡分子中存在有对称因素的分子都没有旋光性。判断物质是否具有旋光性的依据是看其分子中是否存在对称因素。 二、外消旋体（Racemic modification） 一对对映体的等量混合物称为外消旋体。外消旋体没有旋光性是由于互为实物与镜象关系的异构体使偏振光的旋转角度相等，但方向相反而抵消，因此对外不显示旋光性，通常用dl或±表示。 许多由生物体内或人工合成的物质大多为外消旋体。而具有生理功能或作为合成原料的只能是左旋体或右旋体，因此在使用前需将外消旋体进行折分。 三、旋光异构体构型的表示方法 旋光异构体在结构上的差别在于原子或原子团在空间的排列方式不同，因此用平面方式难以表达其空间结构。通常表示其空间结构的方法有两种：透视式和投影式。 1、透视式表示法 透视式的表示方法是将手性碳原子放在纸平面上，以实楔形线表示伸向纸平面上方的化学键，用虚线表示伸向纸平面下方的化学键，用实线表示在纸平面上的化学键。则乳酸分子的透视式为： 2、费歇尔（Fischer）投影式表示法 为了解决复杂分子构型书写问题，1891年E.Fischer提出了以他姓氏为名称的投影结构式书写方法。这种投影式是按照碳的四面体结构，按规定的原则将分子结构投影到平面上，用所得到的平面投影式来表示分子的立体结构。其书写规则为： 将手性碳原子和其四个价键用“+”表示，主碳链表示为垂直的“直链”，并将命名时