有机化学的立体异构

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实验十一 葡萄糖的旋光度测定
• 【实验目的】 认识旋光仪的构造，正确使用旋光仪 • 【实验原理】 葡萄糖分子结构中有多个不对称碳原子，具有旋 光性，为右旋体。一定条件下的旋光度是旋光性 物质的特性常数，测定葡萄糖的比旋度，可以鉴 别药物，也可以反映药物的纯杂程度。 • 【实验用品】 WZZ—2B自动指示旋光仪，100ml量瓶，小烧杯， 胶头滴管，玻棒，蒸馏水，分析天平，氨试液， 葡萄糖 (C6H12O6· H2O)
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平面偏振光通过旋光性物质振动方 向改变
如下图：
起偏镜 检偏镜 旋光度
光源
尼可尔棱镜
盛液管
尼可尔棱镜
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平面偏振光通过旋光性物质振动方 向改变
如下图：
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左旋体和右旋体
• 把能使偏振光的振动平面按逆时针方向旋 转的旋光性物质叫左旋体；向顺时针方向 旋转的叫右旋体。通常用“”或“－”表 示左旋；用“d”或“+”表示右旋。
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对映异构体和手性碳原子
• 凡是手性分子，必有互为镜象的构型。互 为镜象的两种构型异构体叫做对映体，一 对对映体的构造相同，它们在结构上的差 别仅在于空间的排列方位不同，因此它们 是立体异构体，这种立体异构叫做对映异 构体。 • 而与不同的四个基团连接的碳原子叫做手 性碳原子（用C*表示）。
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第一节 顺反异构
• 顺反异构 的定义 分子构造相同，只是由于双键旋转受 阻而产生的原子或基团的空间排列方式不 同，所引起的异构叫做顺反异构 。 • 例如，2-丁烯的两个甲基（或两个氢原子） 被固定在双键的同侧或异侧。
CH3 C C CH3
H
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H
同侧
异侧
CH3 C C CH3
H
CH3 C C
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【实验方法及内容】
• 1.供试液的配制 • 精密称取葡萄糖 (C6H12O6· H2O) 约10g，放置小烧杯加 水溶解，转入100ml量瓶中，加氨试液0.2ml，用水稀释至 刻度，摇匀，静置10分钟，即得供试液。 • 2.调整零点 • 将旋光管用蒸馏水冲洗数次，缓缓注满蒸馏水（注意勿使 发生气泡），小心盖上玻璃片、橡胶垫和螺帽，旋紧旋光 管两端螺帽时，不应用力过大以免产生应力，造成误差， 然后以软布或擦镜纸揩干、擦净，认定方向将旋光管置于 旋光计内，调整零点。 • 3.测定 • 将旋光管用供试液冲洗数次，按上述同样方式装入供试液 并按同一方向置于旋光计内， 同法读取旋光度3次，取其 平均值。
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R－型
• R－型 顺时针
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S－型
• S－型 逆时针
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小结
• 顺反异构 顺反异构的构型：顺式和反式 顺反异构产生条件 及顺反异构体的性质 • 对映异构 基本概念：手性、手性分子、非手性分子、对映 体、偏振光、旋光性、旋光性物质、旋光度、比 旋光度、外消旋体 旋光性异构体：左旋体 、右旋体 对映异构的构型表示：投影式 ；D、L型表示 ； R、S型表示
[ ]λ
λ
[α ]λ
t
t


cl
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旋光度与比旋光度之间的关系可用 下式表示：
ห้องสมุดไป่ตู้
[α ] λ
t c
α l
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（三）对映异构体的表示方法
• 1．投影式
乳酸对映异构体的模型及投影式
COOH H CH3 OH HO
COOH H CH3
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2. D-和L-表示法
• 为研究方便，避免混乱，人为地以甘油醛为标准， 规定手性碳原子的羟基在投影式的右边，氢原子 在左边的为D型，相反的为L型
H
H
H
CH3
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顺反异构的构型
• 在这两个不能自由旋转的碳原子上，分别 连接不同的原子或基团时，就有两种不同 的空间排列方式即有两种构型：相同基团 排在双键的同一侧，称为顺式构型（可用 cis-表示）；相同的基团分别排在双键的两 侧，称为反式构型（可用trans-表示）。
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烯烃存在顺反异构的条件
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下列化合物有手性碳原子：
CH3CH2 * CH Cl
CH3 * CH NH2
CH3
CH3
* CH OH
COOH
COOH
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（二）对映异构的旋光性
• 1．偏振光和旋光性 • 偏振光的形成
振动面
偏振光
尼可尔棱镜
自然光
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只有与尼可尔棱镜晶轴平行的光才 可通过尼可尔棱镜
• 偏振光与不同轴向的尼可尔棱镜
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2．旋光度和比旋光度
• 偏振光振动方向旋转的角度，叫做旋光度， 用“α”表示 • 测定物质旋光性的仪器叫旋光仪
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旋光仪结构示意图
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旋光仪的视场图
• 图a 二分视界
图b 暗视场
t
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比旋光度
• 物质旋光度的大小除了与物质的分子结构有关外， 还随测定时所用溶液的浓度、盛液管的长度、温度、 光的波长以及溶剂的性质等而改变。如把这些影响 因素加以固定，不同的旋光性物质的旋光度各为一 常数，通常用比旋光度 [α ]αt 表示 t
结论：
• 把这两个模型叠在一起就会发现，无论把 它们怎样放置，都不能使它们完全重合， 这两个模型的关系正像左手和右手的关系 一样：它们不能相互重合，但却互为镜象。 • 手性 ：一个物体若与自身镜象不能重合， 就叫做具有手性。 • 手性分子与非手性分子：在立体化学中， 不能与镜象重合的分子叫做手性分子，而 能重合的分子叫非手性分子
• 每个双键碳原子都连有不同的原子或基团。 • 顺式 反式
a C b C b
a C b C d b
b
a
a C C
b
a
或
a
a C C
d
a
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当双键碳上其中一个碳原子上连有 两个相同的原子或基团时，则不存 在顺反异构
• 如：
a C a C d b
a d C a C b
与
两式为相同的，不是顺反异构体
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顺反异构体的性质
• 顺反异构体不仅理化性质上有差别，它们 的生理活性也有区别。因而生理活性不一 样显示分子构型不同对药理作用的影响。 如两种已烯雌酚，只有反式异构体治疗某 些妇科病有效。
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第二节
对映异构
• 一、对映异构现象 • （一）手性碳原子与对映异构 乳酸的立体结构模型：
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COOH H CH3 OH HO CH3 COOH H
• D－（+）－甘油醛
L－（－）—甘油醛
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3. R-和S-表示法
• R-和S-表示法的方法是：首先按次序规则， 对手性碳原子上连接的四个不同原子或基 团，按优先次序由大到小排列为，然后将 最小的d摆在离观察者最远的位置，最后绕 划圆，如果为顺时针方向，则该手性碳原 子为R型（拉丁文Rectus的缩写，意为 “右”）；如果为逆时针方向，则该手性 碳原子为S型（拉丁文Sinister的缩写，意为 “左”）。