有机课件 4 对映异构

（1）什么叫旋光性？
只有一个振动平面的光
——欲知旋光性，先说偏振光
Nicol棱镜 (偏振片)
偏振光
与棱镜晶 轴平行的 振动平面
晶轴
ba c d 普通光
❖平面偏振光：只在一个平面上 振动的光，简称偏振光或偏光。
有无数个振动平面，振动平面与光的前 进方向相垂直
❖不旋光物质：水、酒精等对偏振光不发生影响。 ❖旋光物质：乳酸、葡萄糖等，能使偏振光的振动平面 旋转一定的角度。
❖分子有无手性，也可以从它具有的对称因素来判定。 分子缺少某些对称因素，有可能造成它不能和它的镜 像重合。
❖对称面σ：一个平面能把分子分割成两部分，一部分正 好是另一部分的镜像。
对称面
COOH H C OH H C OH
COOH
COOH H C OH H C OH
COOH
COOH HO C H HO C H
C l
l—dm C—g·mL-1
例如：右旋乳酸 []2D5＝+2.60(水)
亮暗
+1800
②物质的旋光度，需要通过改变浓
度或者改变盛液管长度的方式测定
左旋？右旋？ 两次，才能确定。
❖WXG-4圆盘旋光仪：
❖旋光仪里装有两个Nicol棱镜，一个作起偏棱镜，固定 不动的，另一个作检偏棱镜，和一个刻度盘相连。
2、对映异构体之间性质有什么差别？
化学性质、物理性质均相同，只有旋光性不同。旋
光能力相同，方向相反。对映异构也叫旋光异构。具有
旋光性的物质成为光活性物质。
4.1 平面偏振光和旋光性
❖光是一种电磁波，它的电场或磁场振动的方向与光前进 的方向垂直。
❖在普通光线里，光波可以在垂直于前进方向平面上的 任何方向振动。
E
CmHHp3：C=-1C36CH.0H℃3
同 构造异构——排列方式和次序不同。
分 异
构型异构——构造同，空间连接次序不同。
构 构象异构 ——构造、构型同，空间相对位置不同。
1、什么是对映异构？
2—、—对互映为异镜构像体，之不间能性重质合有的什两么个差结别构？式。 连3、接什四么个样不的同结基构团会—产—生不对对映称异C构原？子(手性C*)
已知葡萄糖的比旋光度
[α]20 D
=
+52.5°。
由此可求出糖溶液的浓度：
+3.2° +52.5°= 1×ρB
ρ B
=
+3.2° +52.5°=
0.061g·ml-1
❖乳酸的左旋体和右旋体，互为镜像但不能叠合。
OH
CH3
C COOH
H
OH
C HOOC
CH3
H
由于不能重叠，它们必然是两种不同的分子，差异仅 在于基团在空间的排列次序不同。
旋光物质
❖旋光性：能使偏振光振动平面旋转的性质。
旋光度——
不旋旋光光性物质 光活性物质
（2）旋光性怎样测定？
旋光仪工作原理示意图
旋光度不旋旋光光物物质质 —与浓度C有关 —与长度l有关
光源
起偏镜
明确两 个问题
①能够体现物质特 盛液管 性的是——比旋光
度[]
刻度盘
观察 目镜
+900
检偏镜
[ ]
注意：具有手性碳原子的分子不一定是手性分子，没有 手性碳原子的分子不一定不是手性分子。 下面构型的酒石酸分子能和其镜像重叠，没有手性。
COOH H C* OH H C* OH
COOH
酒石酸(meso)
4.3 分子的与对称性--------手性分子的判断
❖手性分子都具有对映异构体存在。 ❖判断一个分子是不是手性分子，最直接的办法就是，看 这个分子能否和它的镜像重合。 使用分子模型，或画出镜像分子，进行比较。
4.2 手性
❖手性：物质分子与自己的镜像不能重合的性wenku.baidu.com，是分子 产生旋光性和对映异构现象的必要条件。
❖手性碳原子：连有四个不同的基团的sp3杂化碳原子，或 称为不对称碳原子。
OH CH3 C* COOH
H
乳酸
COOH
HCH H C* OH
COOH
苹果酸
❖手性分子：具有手性的分子，有互为镜像但不能重叠的 对映异构体存在。
COOH
COOH
相同
H C OH
旋转180º
H C OH
COOH
有对称面的分子能和它的镜像重合，没有手性。
❖对称中心 i：从分子中任何一个原子向i 引一条直线， 再延长到对面等距的地方，总有一个相同的原子。
对称中心
Cl HH F
F HH Cl
Cl HH F
葡萄糖的比旋光度：
[α]20 D
=
+52.5°（水）
果糖的比旋光度：
[α]20 D
=
-93°（水）
钠光的D线(黄色)，波长为589.3nm。
❖旋光物质的旋光度随溶液的浓度及液管的长度变化而变 化，而比旋光度是不变的。
在制糖工业中，常用测量旋光度的方法来确定糖液的浓度。
葡萄糖水溶液放在1dm长的样品管中，在20℃时测得旋 光度为+3.2º。
[α]λt =
α l ·ρB
式中：t表示温度，λ表示所用光的波长。
若所测的旋光物质为纯液体，只要把ρB换成液体的密 度ρ即可。
旋光物质对平面偏振光振动平面的旋转，有左旋和右旋 两种情况。
温度、所用光的波长、溶剂对旋光度都有影响，在表示 比旋光度时，都应当注明。
在水溶液中，温度为20℃，用钠光灯作光源，测得：
第四章 对映异构
旋光性、旋光度、比旋光度的含义； 含有手性碳原子化合物的对映异构； 对映异构体构型表示、确定和命名方法； 不含手性碳原子化合物的立体异构； 立体化学在反应历程研究中的作用。
对映异构和分子结构的关系，手性分子的判断； 对映体和外消旋体，费歇尔投影式的书写。
对映异构
顺反 异构
Z
mCHHp：3 C-1=5C1.4CH℃H3
检偏棱镜
起偏棱镜
❖旋光物质的旋光方向： 左旋体(-)，使偏振光振动平面按反时针方向旋转。 右旋体(+)，使偏振光振动平面按顺时针方向旋转。 ❖旋光物质的旋光度α：
和溶液的浓度ρB 、样品管的长度l、温度t、光的波长λ
都有关系。
α= f (ρB , l , t ,λ)
❖比旋光度 [α]λt：
质量浓度ρB = 1g/ml的旋光物质溶液，放在l = 1dm长的 盛液管中测得的旋光度为这个物质的比旋光度。
√
×
C2H5
C2H5
OH
2-丁醇 CH3–CH–CH2CH3 HO C H
C H OH
*OH
异丙醇 CH3–CH–CH3
？ 不是手性碳
CH3
CH3
[]2D5＝+13.520 []2D5＝-13.520
COOH
COOH
OH
* 乳酸 CH3–CH–COOH
HO C H []2D5＝C-2H.630
C H OH [C]2DH5＝3 +2.60