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1、第五章旋光异构具有相同分子式,但结构不同的化合物称为同分异构体.具体归纳如下:有机化合物的异构情况归纳如下：碳链异构CH3CH2CH2CH3与构造异构位置异构CH3CH2CH2OH与官能团异构CH3CH2OH与CH3-O-CH3互变异构CH2=CH-OH与CH3CHO同分异构构象异构与立体异构顺反异构构型异构旋光异构一.旋光性1.平面偏振光只在一个平面内振动的光叫做平面偏振光,简称偏振光.偏振光振动的平面叫做偏振面.由冰晶石制的Nicol棱镜(尼可尔棱镜)具有一种特殊性质,只有和棱镜的晶轴保持平
2、行振动的光线才能全部通过.如果在偏振光后面再放一个晶轴和第一棱晶轴互相垂直的棱镜,则在第二个棱镜后看不到光.2.旋光仪旋光物质旋光度检查旋光性的仪器叫做旋光仪.旋光仪的主要部分包括两个棱镜,一个光源,一个盛样管,一个刻度盘.若两个棱镜的轴保持平行,刻度盘刻度指在零度.样品管放入水、乙醇,光仍旧通过第二个棱镜,表明水、乙醇均对平面偏光不起作用.样品管中放入乳酸某光活性异构体溶液,通过检偏器的光亮度减弱,但检偏器旋转一个角度,又能见到最大亮度的光,表明乳酸溶液可将平面偏振光向左或向右旋转若干度.物质
3、能使平面偏振光的偏振面发生旋转的性质称为旋光性.具有旋光性(即使平面偏振光的偏振面旋转一定角度)的物质叫做旋光性物质.检偏器旋转的角度和方向就是该乳酸溶液的旋光度.从观察者的方向看,检偏器向左旋的叫左旋光性,向右旋的叫右旋光性.3.比旋光度旋光度的大小除与分子本身的结构有关外,还与溶液浓度、盛样管长度、温度、光波的波长及溶剂的性质有关.为此提出比旋光度这个物理量.二.手性和分子结构的对称因素1.手性手性分子人的左右手互为实物与镜像,但彼此不能重合,因此人们将一种物质不能与镜像重合的特征称为手性或
4、手征性.一个分子如果不能与它的镜像完全重合,这个分子就是手性分子,或称这种分子具有手性或手征性,具有手性的分子都具有旋光性.不具有手性(或手征性)的分子称为非手性分子,无旋光性.2.判断手性分子的依据分子的手性是由于分子内缺少对称因素引起的,因此比较方便的方法是通过判断分子的对称因素来确定它是否具有手性.考察分子是否对称通常考察分子是否具有对称面或对称中心.(1)对称面能将分子切成两半,且这两半互为实物与镜像关系的平面叫做分子的对称面.具有对称面的分子是非手性分子,无旋光性,无对映异构体.(2)
5、对称中心设想分子中有一点P,分子中任意原子或基团与P点连线的延长线上等距离处,存在相同的原子或基团,则此点P称为分子的对称中心.具有对称中心的分子,是非手性的分子,无对映异构体,无旋光性.例如,下面的分子就具有对称中心,是非手性分子.三.含手性中心的手性分子1.手性中心和手性碳原子如果分子的手性是由于原子和基团围绕某一点的非对称排列而产生的,这个点就是手性中心.与四个不同基团相连的碳原子称为不对称碳原子或手性碳原子,常用“*”标记.手性碳原子就是一个手性中心,如果将甲烷中的四个氢原子换成四个不同
6、的原子或基团,就得到一个有旋光性的物质.例如:2.含一个手性碳原子的化合物(1)Fischer(费歇尔)投影式乳酸就是含一个手性碳原子的化合物,手性碳原子分别与H、OH、CH3、COOH相连，四个基团在空间有两种排列方式，用楔形表示有（a）和（b）两种构型,具有镜像和实物的关系,(c)和(a)彼此可以重合,是相同的分子.象(a)和(b)之间呈实物和镜像的关系,这样的异构体叫做对映异构体或简称对映体.一对对映异构体均为手性分子,都有旋光性,它们使平面偏振光的振动平面旋转的角度相同,但方向相反,一个
7、是左转的乳酸,用(-)-乳酸表示,另一个是右旋的乳酸,用(+)-乳酸表示.若将等量的左旋体和右旋体混合,将得到旋光度为零的组成物,称之为外消旋体,外消旋体可以用符号(±)或(dl)来表示.用球棍模型(楔形式)来表示立体构型很清晰,但很不方便,因此费歇尔最早建议用投影式(即费歇尔投影式)来表达分子的立体构型.画Fischer投影式要符合如下规定:①碳链要尽量放在垂直方向上,氧化态高的在上面,氧化态低的在下面;②以垂直线相连的原子或基团表示伸向纸面后方,水平方向表示伸向纸面前方;③将分子结构投影到纸
8、面上,用横线和竖线的十字交叉点表示碳原子.例如将楔形式的乳酸转化为Fischer投影式的乳酸:注意:Fisher投影式不能在平面上旋转90°的奇数倍,也不难离开纸面翻转.(2)相对构型和绝对构型的标记①D/L构型旋光异构的构型是指手征性碳原子所连四个不同基在空间排列顺序，直到1951年还没有实验方法测得绝对构型。为避免在确定构型的混乱，费歇尔选择甘油醛为标准，并假设右旋的甘油醛有下列结构,并标记为D型,那么它的对映体就是左旋的，标记为L型.其他化合物的构形以甘油醛的构型为参照,通过化学的关联来确
