旋光异构详解讲解

CH3-O-CH3
OH
CH3C CH COOR
H3C
H
CC
H
CH3
CH 3
H
CH 3
H
H
H
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。
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。
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（Louis pasteur）为了获得酒石酸 盐结晶方面的数据，在重复前人的实验时，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。
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。
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。
第八章 旋光异构
碳链异构
CH3 CH2CH2 CH3
CH3 H33C CH CH3
异
构 官能团异构
CH3CH2OH
异
构
O
现
互变异构 CH3 C CH 2 COOR
象
立 体
顺反异构
H3C C C CH3
H
H
CH3
H
H
异 构象异构 构
旋光异构
H
H
CH3
OH H3C CH2 CH2
所所长。1862年当选为法国科学院院士， 1888年当选为法兰西学院 院士。 1869 年成为英国皇家学会会员。他在牛奶消毒（巴氏消毒法） 及食品保存方面作出的贡献永远造福人类。
偏振光
晶轴
(plane polarized light)
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。
水
偏光可通过
乳酸
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。
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日卒于巴黎附近的圣克卢。 1840年在贝桑松皇家学院毕业， 1847年因结晶学方 面的研究而获博士学位。 1849～1854年任斯特拉斯 堡大学化学教授。 1854～1857年，任里尔大学化学 教授和理学院院长。 1857年回巴黎，任高等师范大 学地质学、化学和物理学教授。 1867～1889年，在 索邦大学任化学教授。 1889～1895年任巴斯德研究
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，物质的手性是判断其是否具有旋
光性的必要条件。
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（Nicol prism）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）。
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