第2节 对映异构.pptVIP

对映异构又称旋光异构或光学异构，是另一种立体异构。它与化合物的一种特殊物理性质——旋光性有关。 一、偏振光和旋光性 光是一种电磁波，它的振动方向与其 前进方向垂直。普通光可以在空间各个不 同的平面上振动。如果让普通光通过 1 个 由方解石晶体制成的尼科尔（Nicol）棱镜 时，因此通过棱镜的光波只在1个平面上振 动。这种仅在某一平面上振动的光叫做平 面偏振完，简称偏振光。 a一普通光 b－尼科尔棱晶 c一偏振光 有许多有机化合物（如乳酸、葡萄糖）具有使偏振光的振动平面发生旋转的性质，这种性质叫做旋光性或光学活性。凡具有旋光性的物质为旋光性物质或光活性物质。 如果在2个晶轴平行的尼科尔棱镜之间放置盛液管，管内装醋酸或酒精等非旋光性物质。则从第一个棱镜出来的偏振光，保持原来的振动平面，经过盛液管，完全通过第二个棱镜。若管内装的是乳酸或葡萄糖等旋光性 第二个棱镜旋转的方向即旋光性物质的旋转方向。能使偏振光的振动平面向右旋转（顺时针方向）的物质，称为右旋体，用“＋”表示；向左旋转（反时针方向）的为左旋体。用“一’表示。例如从肌肉取得的乳酸为右旋乳酸，表示为（＋）-乳酸，而从糖发酵得到的乳酸为左旋乳酸，表示为（－）-乳酸。 旋光性物质使偏振光振动平面旋转的角度即旋光度，以“α”表示。根据上述原理制成的旋光仪，可测定物质的旋光性。 二、旋光度与比旋光度 物质的旋光性除与物质本身的特 性有关外，还与测定时所用溶液的浓 度、测定管的长度、温度、光波的波 长以及溶剂的种类等因素有关。如果 把这些影响因素固定，不同的旋光性 物质的旋光度各为 1 个常数，通常用 比旋光度表示。比旋光度和旋光度之 间的关系可用下式示： 式中 α——被测溶液的旋光度；C ——被测物质B的质量浓度，单位为 kg·L—1，当测定物是纯液体时，  C为该物质的密度； L —— 测定管的长度，单位为dm；D ——钠光波长； t ——测定时的温度（℃）。 从上式可知，当C＝1kg·L—1、L＝ldm时，则＝α。因此比旋光度的定义为：在一定温度下，测定管长度为ldm，样品浓度为1kg·L－l，以钠光灯作光源时测得的旋光度。 如蔗糖的比旋光度= +66.5℃，表示在20℃时，用钠光灯光源，C=1kg·L—1的蔗糖溶液的比旋光度为右旋66.5°。比族光度是旋光性物质的一种物理常数，而且每种旋光性物质的比旋光度是固定不变的。测定旋光度可用于鉴定旋光性物质，也可确定旋光性物质的纯度和含量。 三、旋光性与分子结构的关系 （一）分子的手性与对映异构体 乳酸的立体结构模型 乳酸的2个立体结构模型的构造相同，但不能重合。正如人的左右手关系一样，互为实物与镜象。它们互称为对映异构体，简称对映体。产生对映体的现象称为对映异构现象。 把实物与其镜象不能重合的性质称为手性，而互为实物与镜象关系又不能重合的分子称为手性分子。凡是手性分子都具有旋光性和对映异构现象。 有机化合物分子具有手性的最普遍的因素是含有手性碳原子。手性碳原子是指连接4个不同的原子或原子团的碳原子。如乳酸、甘油醛等分子中都含有1个手性碳原子，用“*”号标出。 （二）分子的对称性 1．对称面 有 1个平面能把分子分割成两部分，其中一部分正好是另一部分的镜象，该平面就是这个分子的对称面。 2．对称中心 设想分子中有一点，从分子的任一原子向该点作一直线，再将直线延长出去，在距该点等距离处，总会遇到相同的原子，这个点就叫做分子的对称中心。 图10.4 对称中心 一般说来，l个分子不存在对称因素（对称面或对称中心），这个分子就是手性分子，一定具有旋光性和对映异构。反之．若存在对称因素，则为非手件分子．无旋光性和对映并构。 （三）费歇尔（Fischer）投影式 乳酸对映体的费歇尔投影式 费歇尔投影式是用平面式代表三维空间的立体结构。所以在书写投影式时，必须一严格地按照其规定表示分子构型的立体概念。使用投影式时，可以在纸平面上旋转180O，而不能旋转90 O或270 O，也不能将投影式脱离纸面翻转，否则构型发生改变。 （四）含1个手性碳原子化合物的对映异构 同一种物质的左旋体和右旋体的旋光度相同，旋光方向相反，等量的左旋体和右旋体组成的混合物称为外消旋体。常用“土”表示。外消旋体