1、第一节第一节 物质的旋光性物质的旋光性 一、平面偏振光和物质的旋光性一、平面偏振光和物质的旋光性1平面偏振光平面偏振光光波是一种电磁波，它的振动方向与前进方向垂直光波是一种电磁波，它的振动方向与前进方向垂直。AABBCD光源（1 ）光的前进方向与振动方向DC（2）普通光的振动平面图 6-1 光的传播光束前进方向 在光前进的方向上放一个（在光前进的方向上放一个（Nicol）棱晶或人造偏振片，只允许）棱晶或人造偏振片，只允许与棱晶晶轴互相平行的平面上振动的光线透过棱晶，而在其它平与棱晶晶轴互相平行的平面上振动的光线透过棱晶，而在其它平面上振动的光线则被挡住。这种只在一个平面上振动的光称为面上振动的
2、光线则被挡住。这种只在一个平面上振动的光称为平平面偏振光面偏振光，简称偏振光或偏光。，简称偏振光或偏光。AABCDBDCAA普通光平面偏振光晶轴Nicol棱晶2物质的旋光性物质的旋光性 能使平面偏振光振动平面旋转的物质称为物质的旋光性，具有能使平面偏振光振动平面旋转的物质称为物质的旋光性，具有旋光性的物质称为旋光性物质（也称为光活性物质）。旋光性的物质称为旋光性物质（也称为光活性物质）。AABCDBDCAAAABCDBDCAA乙醇不旋光物质乳酸旋光性物质 能使偏振光振动平面向右旋转的物质称能使偏振光振动平面向右旋转的物质称右旋体右旋体，能使偏振光振动，能使偏振光振动平面向左旋转的物质称平面向左
3、旋转的物质称左旋体左旋体，使偏振光振动平面旋转的角度称为，使偏振光振动平面旋转的角度称为旋光度旋光度，用，用表示。表示。二、旋光仪与比旋光度二、旋光仪与比旋光度1.旋光仪旋光仪 测定化合物的旋光度是用旋光仪，旋光仪主要部分是由两个尼测定化合物的旋光度是用旋光仪，旋光仪主要部分是由两个尼可尔棱晶（起偏棱晶和检偏棱晶），一个盛液管和一个刻度盘组可尔棱晶（起偏棱晶和检偏棱晶），一个盛液管和一个刻度盘组装而成。装而成。 若盛液管中为旋光性物质，当偏光透过该物质时会使偏光向左若盛液管中为旋光性物质，当偏光透过该物质时会使偏光向左或右旋转一定的角度，如要使旋转一定的角度后的偏光能透过检或右旋转一定的角度，
4、如要使旋转一定的角度后的偏光能透过检偏镜光栅，则必须将检偏镜旋转一定的角度，目镜处视野才明亮，偏镜光栅，则必须将检偏镜旋转一定的角度，目镜处视野才明亮，测其旋转的角度即为该物质的旋光度测其旋转的角度即为该物质的旋光度。如下图所示：。如下图所示：ABCDAABDA乳酸旋光性物质目镜（亮）起偏镜检偏镜盛液管2.比旋光度比旋光度 旋光性物质的旋光度的大小决定于该物质的分子结构，并与测旋光性物质的旋光度的大小决定于该物质的分子结构，并与测定时溶液的浓度、盛液的长度、测定温度、所用光源波长等因素定时溶液的浓度、盛液的长度、测定温度、所用光源波长等因素有关。为了比较各种不同旋光性物质的旋光度的大小，一般用
5、比有关。为了比较各种不同旋光性物质的旋光度的大小，一般用比旋光度来表示。比旋光度与从旋光仪中读到的旋光度关系如下旋光度来表示。比旋光度与从旋光仪中读到的旋光度关系如下。 t=L x C比光度 波长（钠光D)盛液长度（分米dm）溶液的浓度（g/ml）测定温度旋光度（旋光仪上的读数） 当物质溶液的浓度为当物质溶液的浓度为1g/ml，盛液管的长度为，盛液管的长度为1分米时，所测分米时，所测物质的旋光度即为比旋光度。若所测物质为纯液体，计算比旋光物质的旋光度即为比旋光度。若所测物质为纯液体，计算比旋光度时，只要把公式中的度时，只要把公式中的C换成液体的密度换成液体的密度d即可。即可。 最常用的光源是钠
6、光（最常用的光源是钠光（D），），=589.3nm,需注明光源的波长。需注明光源的波长。所用溶剂不同也会影响物质的旋光度，因此在不用水为溶剂时，所用溶剂不同也会影响物质的旋光度，因此在不用水为溶剂时，需注明溶剂的名称。例如，右旋的酒石酸在需注明溶剂的名称。例如，右旋的酒石酸在5%的乙醇中其比旋的乙醇中其比旋光度为：光度为： = +3.79 (乙醇，乙醇，5%)。 20 D一、手性和对称因素一、手性和对称因素1 手性手性 （以乳酸（以乳酸CH3C*HOHCOOH为例来讨论）为例来讨论）乳酸有两种不同构型（空间排列）乳酸有两种不同构型（空间排列）COOHCHOHCH3COOHCH3CHOHCOOH
7、CH3-OH顺时针排列反时针排列透视式镜子 第二节第二节 旋光性和分子结构的关系旋光性和分子结构的关系 特征：特征：（1）、不能完全重叠，）、不能完全重叠，（2）、呈物体与镜象关系（左右手关系）。）、呈物体与镜象关系（左右手关系）。 物质分子互为实物和镜象关系（象左手和右手一样）彼此不物质分子互为实物和镜象关系（象左手和右手一样）彼此不能完全重叠的特征，称为能完全重叠的特征，称为分子的手性分子的手性。 具有手性（不能与自身的镜象重叠）的分子叫做具有手性（不能与自身的镜象重叠）的分子叫做手性分子手性分子。 连有四个各不相同基团的碳原子称为连有四个各不相同基团的碳原子称为手性碳原子手性碳原子（或手
8、性中（或手性中心）用心）用C*表示。表示。 凡是含有凡是含有一个手性碳原子一个手性碳原子的有机化合物分子都具有的有机化合物分子都具有手性手性，是，是手性分子。手性分子。3.分子对称因素分子对称因素 物质分子能否与其镜象完全重叠（是否有手性），可从分子中物质分子能否与其镜象完全重叠（是否有手性），可从分子中有无有无对称因素对称因素来判断，最常见的分子对称因素有对称面和对称中来判断，最常见的分子对称因素有对称面和对称中心。心。（1）对称面）对称面 假设分子中有一平面能把分子切成互为镜象的两半，该平面就假设分子中有一平面能把分子切成互为镜象的两半，该平面就是分子的是分子的对称面对称面，例如：，例如：
9、CCH3ClClHCCHClHCl对称面对称面具有对称面的分子无手性。具有对称面的分子无手性。（2）对称中心）对称中心 若分子中有一点若分子中有一点P，通过，通过P点画任何直线，如果在离点画任何直线，如果在离P等距离直线等距离直线两端有相同的原子或基团，则点两端有相同的原子或基团，则点P称为分子的称为分子的对称中心对称中心。例如：。例如：COOHCOOHBrBrHHHHPCH3CH3BrBrHHHHHHHHP 有对称中心的分子没有手性有对称中心的分子没有手性。 物质分子在结构上具有对称面或对称中心的，就无手性，因而物质分子在结构上具有对称面或对称中心的，就无手性，因而没没有旋光性有旋光性。 物
10、质分子在结构上即无对称面，也无对称中心的，就具有手性，物质分子在结构上即无对称面，也无对称中心的，就具有手性，因而因而有旋光性有旋光性。第三节第三节 含一个手性碳原子化合物的对映异构含一个手性碳原子化合物的对映异构 一、对映体异构体一、对映体异构体1对映体异构体对映体异构体互为物体与镜象关系的立体异构体。互为物体与镜象关系的立体异构体。 含有一个手性碳原子的化合物一定是手性分子，含有两种不同含有一个手性碳原子的化合物一定是手性分子，含有两种不同的构型，是互为物体与镜象关系的立体异构体，称为对映异构体的构型，是互为物体与镜象关系的立体异构体，称为对映异构体（简称为对映体）。（简称为对映体）。 对
11、映异构体都有旋光性对映异构体都有旋光性，其中一个是左旋的，一个是右旋的。，其中一个是左旋的，一个是右旋的。所以对映异构体又称为旋光异构体。所以对映异构体又称为旋光异构体。2对映体之间的异同点对映体之间的异同点（1）物理性质和化学性质一般都相同，比旋光度的数值相等，仅）物理性质和化学性质一般都相同，比旋光度的数值相等，仅旋光方向相反。旋光方向相反。（2）在手性环境条件下，对映体会表现出某些不同的性质，如反）在手性环境条件下，对映体会表现出某些不同的性质，如反应速度有差异，生理作用的不同等。应速度有差异，生理作用的不同等。HCOOHOHCH3COOHHHOCH3乳乳酸酸的的两两种种构构形形二、外消
12、旋体二、外消旋体 等量的左旋体和右旋体的混合物，等量的左旋体和右旋体的混合物，外消旋体。外消旋体。一般用（一般用（）来表示。）来表示。 外消旋体与对映体的比较（以乳酸为例）：外消旋体与对映体的比较（以乳酸为例）： 旋光性旋光性 物理性质物理性质 化学性质化学性质 生理作用生理作用 外消旋体外消旋体 无旋光无旋光 mp 18 基本相同基本相同 各自发挥其左右各自发挥其左右 对映体对映体 旋光旋光 mp 53 基本相同基本相同 旋体的生理功能旋体的生理功能 一、实验目的一、实验目的tD刻度盘分两个半圆分别标出刻度盘分两个半圆分别标出0一一180，固定游标分为，固定游标分为20等分。读等分。读数时，先读游标的数时，先读游标的0落在刻度盘上落在刻度盘上的位置的位置(整数值整数值)，再用游标尺的刻，再用游标尺的刻度盘画线重合的方法，读出游标尺度盘画线重合的方法，读出游标尺上的数值上的数值(可读出两位小数可读出两位小数) .WZZ-2B型自动旋光仪型自动旋光仪
