第06章旋光异构.ppt

第06章旋光异构
第1页，共79页，2022年，5月20日，13点54分，星期五
有机化学
旋光异构
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内容提要
§6-1 旋光异构现象
一、偏振光和旋用的光源是钠光灯，其波长 = ,相当于太阳光谱中的 D 线，若测定温度为20℃ ，则比旋光度表示为 。
20
D
[α]
葡萄糖水溶液，使偏振光向右旋转，在20℃ °，表示为：
= + °（水）
20
D
[α]
例如
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例:
肌肉运动产生的乳酸
[α]=﹢° (﹢)，右旋
糖发酵产生的乳酸
[α]=﹣° (﹣)，左旋
牛奶发酵产生的乳酸
[α]=0° (±)
？
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二、旋光活性和分子结构的关系
（手性或不对称性 ）
手征性 —— 手的特性：实物和镜像不能重叠的特性。
例1：人的左、右手分别与自己的镜像不能重叠，且二者具有互为实物和镜像不能重叠的关系。
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手性和对映体
不能相互叠合，但互为镜象。
互为镜象的两种构型的分子称为对映异构体。
与其镜象不能叠合的分子称手性分子
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2. 手征性分子
手征性分子 ——与自己的镜像不能重叠的分子，也称为不对称分子。
1848年，法国科学家Pasteur发现无旋光活性的酒石酸钠铵晶体是两种晶形的混合物，它们之间的关系类似于两种石英晶体，具有手征性，且互为实物和镜像不能重叠。用镊子将这两种晶体分开，分别溶于水，二者均有旋光活性，测得比旋光度大小相等，方向相反。
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Pasteur由晶体的外形联想到酒石酸钠铵的内部结构，认为物质的旋光活性是由于分子中原子或基团的排列不对称，即分子有手性的缘故。并明确指出，结构式相同的两种物质旋光活性的差异是由于分子中的原子或基团在空间的排列不同而引起的。
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然而对于两种来源不同的乳酸，要想证明旋光活性的差异是由于分子中的原子或基团在空间的排列不同而引起的，就必须先证实它们的结构相同。德国科学家 Wislisennus 利用10年的时间证实了肌肉运动和糖发酵产生的乳酸结构式确实相同——2-羟基丙酸。
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在空间的两种排列
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由此得出结论：如果分子在结构上是相同的，但旋光活性不同，那么这种差别就只可能是原子或基团在空间的排布不同，而且这两种空间排列都是不对称的。也就是说，其分子具有手性。如果这两种不同的排布互为实物和镜像不能重叠，那么所对应的两种物质彼此间比旋光度大小相等、方向相反。因而：
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旋光活性
充要条件
手征性分子
二维结构相同，原子或基团
在空间排列为不对称
分子有手性
物质有旋光活性
立体异构现象：旋光异构现象
旋光异构体
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平面偏振光可以看作是由两种圆偏振光合成的，这两种圆偏振光都以光前进方向为轴呈螺旋状传播，其中：右手螺旋形——右旋圆偏振光，左手螺旋形——左旋圆偏振光。二者互为实物与镜像不能重叠的关系，其光强度和在真空中的传播速度相等。
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当偏振光通过一个分子对称的介质时，两种圆偏振光受到分子的作用相同，以相同的速度通过这种介质，偏振光原来的偏振面不变，即对称分子无旋光活性。如果偏振光通过由手性分子组成的介质，则右旋圆偏振光从右边接近分子，左旋圆偏振光从左边接近分子，由于分子的不对称性，这两种圆偏振光所遇到的基团不同，不同基团的极化度不相同，所以两种圆偏振光的折射率不同，即两种圆偏振光经过手性分子时所遇到的阻力不同，从而使二者传播的速度不同。
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