旋光异构详解.ppt

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1、第八章旋光异构结构异构立体异构碳链异构位置异构官能团异构互变异构构象异构顺反异构旋光异构异构现象像碳链异构、位置异构、官能团异构和互变异构这四种异构的产生是由于分子中原子间的连接方式不同而引起，称这为结构异构；而构象异构、顺反异构，它们分子中原子间的连接方式并没有发生变化，只是原子（团）在空间的相对位置发生了改变，称之为立体异构。立体异构除以上二种外，还有旋光异构，本章我们主要讨论旋光异构。第一节物质的旋光性一、普通光与平面偏振光光是一种电磁波，具有波粒二象性。因此，对于一束普通的光，在传播过程中，它可以向任何方向振动，即可以向任何方向传播。物理

2、学告诉我们，光的传播方向与其振动方向垂直，若有一束光射向黑板平面，则其振动情况如右图所示。若将一束单色光通过一个叫做尼克尔棱镜（Nicolprism）方解石晶体，该晶体只充许振动方向与其晶轴平行的光通过，因此一束普通的单色光通过该棱镜后只在一个平面上振动，我们称之为平面偏振光，简称偏振光（或偏光）。晶轴偏振光(planepolarizedlight)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

3、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。偏光可通过偏光不能通过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。偏光可通过偏光不能通过偏振光通过水后，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

4、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

5、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。[]t＝c·l上式中：——旋光仪测出的旋光度C——旋光性物质的浓度（g/ml），若为纯液体，则为其密度l——盛液管的长度（dm）t——测定时溶液的温度——光源的波长，因通常用钠光为光源，故也可用D表示在表示测定的结果时，还需要注明所使用的溶剂。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

6、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。第二节旋光性与物质分子结构的关系一、手性与手性分子为什么有些物质能使偏振光的振动方向发生旋转，而有些物质不能使偏光旋转呢？显然这些物质在结构上必然有差异，那么究竟具有什么样结构的物质才能使偏光的振动方向发生旋转呢？在了解这个问题之前，我们首先讨论手性（Chirality）的概念。1848年，法国科学家巴斯德（Louispasteur）为了获得酒石酸盐结晶方面的数据，在重复前人的实

7、验时，发现了一种有趣的现象：没有旋光性的酒石酸是由两种结构极为相似的两种晶型混合而成，它们的结构非常相似，但不相同，也不能完全重叠，就好像人的左右手一样，外表非常相似，但不能完全重叠。他用放大镜和镊子细心地将这两种晶体分离，分别溶于水后测其旋光度，发现它们均具有旋光度，如果将它们混合后，则旋光度为零。经过对这两种晶体分析，他发现它们之间的关系就好像人的左右手一样，一种结构是另一种结构的镜像。即它们互为实物与镜像关系。实物与其镜像不能重叠的特性，称为物质的手性，具有手性的分子叫手性分子。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

8、质的手性是判断其是否具有旋光性的必要条件。巴斯德：法国化学家和微生物学家。1822年12月27日生于多勒,1895年9月28日卒于巴黎附