旋光活性物质旋光度的测定

WZZ-2B型自动旋光仪
三、实验步骤
1．待测溶液的配制 用天平准确称取 10.0～10.5g葡萄糖和果 糖样品，在 100mL 容量瓶中配成溶液， 溶液若不透明澄清，用滤纸过滤。
2．装待测液 洗净测定管后，用少量待测液润洗 2—3次，注入待测液，并使管口液面 呈凸面。将护片玻璃沿管口边缘平推 盖好 (以免使管内留存气泡 ) ，装上橡 皮填圈，拧紧螺帽至不漏水 ( 太紧会 使玻片产生应力，影响测量 ) 。用软 布擦净测定管，备用 (如有气泡，应赶至 管颈突出处） 。
测定温度 旋光度（旋光仪上的读数）
[α ] = λ
比旋光度 波长 （钠光D)
t
α L x C
溶液的浓度（g/ml）
盛液长度（分米dm）
当物质溶液的浓度为1g/ml，盛液管的长度为1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 度时，只要把公式中的C换成液体的密度d即可。
最常用的光源是钠光（D），λ=589.3nm,需注明光源的波长。
换放盛有待测样品的测试管，按上述方 法测其旋光度值，重复两次，取其平均 值，由葡萄糖溶液的比旋光度计算浓度。 实验完毕，洗净测定管，再用蒸馏水洗 净，擦干存放。 注意镜片应用软绒布揩擦，勿用手触摸。
A B C D
A' B' A' 旋光性物质 D'
A
乳酸
α
目镜（亮）
起偏镜
盛液管
检偏镜
2.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
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。
第三节 含一个手性碳原子化合物的对映异构
一、对映体异构体 1．对映体异构体——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 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）。 对映异构体都有旋光性，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。 2．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 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 应速度有差异，生理作用的不同等。

3．旋光仪的零点校正
旋光仪接通电源，钠光灯发光稳定后 ( 约 5min)，将装满蒸馏水的测定管放人旋光 仪中，校正目镜的焦距，使视野清晰。 旋转手轮，调整检偏镜刻度盘，使视场 中三分视场的明暗程度一致，读取刻度 盘上所示的刻度值。反复操作两次，取 其平均值作为零点（零点偏差值）。
4．旋光度的测定
手性化合物的旋光度可用旋光仪来 测定。实验室常用目测或自动旋光 仪。 旋光度的测定可以用来判断手性化 合物的纯度及其含量测定

3.目测旋光仪
(1)基本构造
(2)基本原理
从钠光源发出的光，通过一个固定的 Nikol棱镜——起偏镜变成平面偏振光。平 面偏振光通过装有旋光物质的盛液管时， 偏振光的振动平面会向左或向右旋转一定 的角度。只有将检偏棱镜向左或向右旋转 同样的角度才能使偏振光通过到达目镜。 向左或向右旋转的角度可以从旋光仪刻度 盘上读出，即为该物质的旋光度。
（2）对称中心
若分子中有一点P，通过P点画任何直线，如果在离P等距离直线 两端有相同的原子或基团，则点P称为分子的对称中心。例如：
H H Br P Br COOH H H Br COOH H CH3 H H Br H H CH3
P
H H
H
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，因而没 有旋光性。 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， 因而有旋光性。
(3)外形
(4)测定
从目镜中可观察到的几种情况： (1)中间明亮，两旁较暗。 (2)中间较暗，两旁较明亮。 (3)视场内明暗相等的均一视场。
测定时，旋转手轮，调整检偏镜刻度 盘，应调节视场成明暗相等的单一视 场，读取刻度盘上所示的刻度值。
读数（同游标卡尺）：
刻度盘分两个半圆分别标出0一 180°，固定游标分为20等分。读 数时，先读游标的0落在刻度盘上 的位置(整数值)，再用游标尺的刻 度盘画线重合的方法，读出游标尺 上的数值(可读出两位小数) .
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平 面偏振光，简称偏振光或偏光。
晶轴 A B C D A' 普通光 Nicol棱晶 B' A' 平面偏振光 D' C' A
2．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 旋光性的物质称为旋光性物质（也称为光活性物质）。
A B C D A' A B C D A' B' A' D' C' 旋光性物质 B' A' A D' C' 不旋光物质 A 乙醇
第一节 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
光波是一种电磁波，它的振动方向与前进方向垂直。
光束前进方向
B C D
A
D' C'
光源 （1 ）光的前进方向与振动方向 图 6-1 光的传播
A'
B'
（2）普通光的振动平面
在光前进的方向上放一个（Nicol）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
镜子 COOH 透视式 H C COOH C H
OH CH3
HO H3C
OH
COOH 顺时针排列
CH3反时针排列
特征： （1）、不能完全重叠， （2）、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 能完全重叠的特征，称为分子的手性。 具有手性（不能与自身的镜象重叠）的分子叫做手性分子。 连有四个各不相同基团的碳原子称为手性碳原子（或手性中 心）用C*表示。 凡是含有一个手性碳原子的有机化合物分子都具有手性，是 手性分子。
对映体来自百度文库
旋光
mp 53℃
基本相同
旋体的生理功能
一、实验目的
1. 掌握旋光仪的使用方法。 2. 了解手性化合物的旋光性及其测 定的原理、方法和意义。

二、实验原理
1.定义：




旋光性 :手性化合物使平面偏振光偏振面 旋转的性质。 旋光物质：具有旋光性的物质称为旋光物质， 或称为光学活性物质。 旋光度(α) ：偏振面被旋转的角度 右旋体和左旋体：若手性化合物能使偏振面右 旋(顺时针)称为右旋体，用(+)表示；而其对映 体必使偏振面左旋 ( 逆时针 ) 相等角度，称为左 旋体，用(一)表示。
乳酸
α
能使偏振光振动平面向右旋转的物质称右旋体，能使偏振光振动 平面向左旋转的物质称左旋体，使偏振光振动平面旋转的角度称为 旋光度，用α表示。
二、旋光仪与比旋光度
1.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 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。 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 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α。如下图所示：
COOH
COOH
H
CH3 CH3 OH HO
H
乳酸的两种构形
二、外消旋体
等量的左旋体和右旋体的混合物，左旋体所具有的旋光度，恰 好被其右旋体抵销，因此失去了旋光性。这种特殊的混合物，称 为外消旋体。一般用（±）来表示。
外消旋体与对映体的比较（以乳酸为例）：
旋光性 外消旋体 无旋光 物理性质 mp 18℃ 化学性质 基本相同 生理作用 各自发挥其左右
3.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 有无对称因素来判断，最常见的分子对称因素有对称面和对称中 心。 （1）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 是分子的对称面，例如：
H 对称面 Cl H C H C Cl CH3 Cl 对称面
C
Cl
具有对称面的分子无手性。
比旋光度：手性化合物旋光度与溶液浓度、 溶剂、测定温度、光源波长、测定管长度 有关。因此旋光仪测定的旋光度α并非特征 物理常数，同一化合物测得的旋光度就有 不同的值。因此为了比较不同物质的旋光 性能，通常用比旋光度 t 来表示物质的旋光性，比旋光度 α D是物 质特有的物理常数 。
2.测定方法：
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5%的乙醇中其比旋
光度为： [α ]20 = +3.79 (乙醇，5%)。 D
第二节
旋光性和分子结构的关系
一、手性和对称因素
1． 手性 （以乳酸CH3C*HOHCOOH为例来讨论）
乳酸有两种不同构型（空间排列）