旋光異構(gòu)詳解.ppt

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1、第八章旋光異構(gòu)結(jié)構(gòu)異構(gòu)立體異構(gòu)碳鏈異構(gòu)位置異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)互變異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)順反異構(gòu)旋光異構(gòu)異構(gòu)現(xiàn)象像碳鏈異構(gòu)、位置異構(gòu)、官能團(tuán)異構(gòu)和互變異構(gòu)這四種異構(gòu)的產(chǎn)生是由于分子中原子間的連接方式不同而引起，稱這為結(jié)構(gòu)異構(gòu)；而構(gòu)象異構(gòu)、順反異構(gòu)，它們分子中原子間的連接方式并沒有發(fā)生變化，只是原子（團(tuán)）在空間的相對(duì)位置發(fā)生了改變，稱之為立體異構(gòu)。立體異構(gòu)除以上二種外，還有旋光異構(gòu)，本章我們主要討論旋光異構(gòu)。第一節(jié)物質(zhì)的旋光性一、普通光與平面偏振光光是一種電磁波，具有波粒二象性。因此，對(duì)于一束普通的光，在傳播過程中，它可以向任何方向振動(dòng)，即可以向任何方向傳播。物理

2、學(xué)告訴我們，光的傳播方向與其振動(dòng)方向垂直，若有一束光射向黑板平面，則其振動(dòng)情況如右圖所示。若將一束單色光通過一個(gè)叫做尼克爾棱鏡（Nicolprism）方解石晶體，該晶體只充許振動(dòng)方向與其晶軸平行的光通過，因此一束普通的單色光通過該棱鏡后只在一個(gè)平面上振動(dòng)，我們稱之為平面偏振光，簡稱偏振光（或偏光）。晶軸偏振光(planepolarizedlight)二、旋光性與旋光性物質(zhì)1、旋光性如果我們用兩個(gè)尼克爾棱鏡，把它們以晶軸相互平行來放置，則一束普通單色光通過第一個(gè)尼克爾棱鏡后會(huì)產(chǎn)生平面偏振光，由于該平面偏振光的振動(dòng)方向與第二個(gè)尼克爾棱鏡的晶軸平行，故

3、可通過第二個(gè)尼克爾棱鏡。若兩個(gè)棱鏡的晶軸不平行，而是成一定夾角，則偏光不能通過第二個(gè)尼克爾棱鏡。?偏光可通過偏光不能通過由上面的例子可以看出，第一個(gè)尼克爾棱鏡可以產(chǎn)生偏振光，稱為起偏鏡；第二個(gè)尼克爾棱鏡可以檢測到偏振光能否通過，故稱為檢偏鏡。若在兩個(gè)晶軸互相平行的棱鏡之間放一個(gè)盛液管，當(dāng)管中充滿水時(shí)，偏光可通過；而管中充滿乳酸時(shí)，則偏光不能通過，這說明偏光經(jīng)過水后其振動(dòng)方向沒有改變，而通過乳酸溶液后，則發(fā)生了改變。偏光可通過偏光不能通過偏振光通過水后，它的振動(dòng)方向沒有發(fā)生變化，而通過乳酸后，其振動(dòng)方向發(fā)生了改變。像乳酸這樣的物質(zhì)，它們能使平面偏振

4、光的振動(dòng)方向發(fā)生改變，即可使偏光的振動(dòng)方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)，這種特性稱為物質(zhì)的旋光性。而具有旋光性的物質(zhì)稱為旋光性物質(zhì)。2、旋光度與比旋光度偏光通過旋光性物質(zhì)以后，其振動(dòng)方向發(fā)生了改變，即其振動(dòng)方向發(fā)生了旋轉(zhuǎn)。旋光性物質(zhì)使偏光旋轉(zhuǎn)的角度稱為物質(zhì)的旋光度，常用?來表示。通常用“+”表示使偏光向右旋轉(zhuǎn)；用“-”表示向左旋轉(zhuǎn)。也可用d、l表示右、左旋。一種物質(zhì)的旋光度大小除與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與測定時(shí)的條件有關(guān)。通常與通過溶液的長度、測定時(shí)所用的溶劑、測定時(shí)溶液的溫度等條件有關(guān)。為了便于比較各種物質(zhì)的旋光度大小，特規(guī)定了一個(gè)基準(zhǔn)——比旋光度。規(guī)定：在20℃溫

5、度下，以鈉光為光源，則每毫升（ml）含1克（g）旋光性物質(zhì)的溶液通過1分米（dm）長的盛液管時(shí)測出的旋光度稱為該物質(zhì)的比旋光度，用[?]?t表示。[?]?t＝?c·l上式中：?——旋光儀測出的旋光度C——旋光性物質(zhì)的濃度（g/ml），若為純液體，則為其密度l——盛液管的長度（dm）t——測定時(shí)溶液的溫度?——光源的波長，因通常用鈉光為光源，故也可用D表示在表示測定的結(jié)果時(shí)，還需要注明所使用的溶劑。對(duì)于一種物質(zhì)來講，其比旋光度是個(gè)定值。由比旋光度的定義可以看出，物質(zhì)的旋光度與其濃度成正比。因此，我們可通過測定物質(zhì)的旋光度來計(jì)算溶液的濃度；也可用己知

6、濃度的化合物溶液通過測定其旋光度，計(jì)算其比旋光度，作為物質(zhì)定性鑒定的依據(jù)。用來測定旋光度大小的儀器叫旋光儀。旋光儀一般由光源、起偏鏡、檢偏鏡、盛液管、讀數(shù)盤等幾部分組成。第二節(jié)旋光性與物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系一、手性與手性分子為什么有些物質(zhì)能使偏振光的振動(dòng)方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)，而有些物質(zhì)不能使偏光旋轉(zhuǎn)呢？顯然這些物質(zhì)在結(jié)構(gòu)上必然有差異，那么究竟具有什么樣結(jié)構(gòu)的物質(zhì)才能使偏光的振動(dòng)方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)呢？在了解這個(gè)問題之前，我們首先討論手性（Chirality）的概念。1848年，法國科學(xué)家巴斯德（Louispasteur）為了獲得酒石酸鹽結(jié)晶方面的數(shù)據(jù)，在重復(fù)前人的實(shí)

7、驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種有趣的現(xiàn)象：沒有旋光性的酒石酸是由兩種結(jié)構(gòu)極為相似的兩種晶型混合而成，它們的結(jié)構(gòu)非常相似，但不相同，也不能完全重疊，就好像人的左右手一樣，外表非常相似，但不能完全重疊。他用放大鏡和鑷子細(xì)心地將這兩種晶體分離，分別溶于水后測其旋光度，發(fā)現(xiàn)它們均具有旋光度，如果將它們混合后，則旋光度為零。經(jīng)過對(duì)這兩種晶體分析，他發(fā)現(xiàn)它們之間的關(guān)系就好像人的左右手一樣，一種結(jié)構(gòu)是另一種結(jié)構(gòu)的鏡像。即它們互為實(shí)物與鏡像關(guān)系。實(shí)物與其鏡像不能重疊的特性，稱為物質(zhì)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。沒有手性的分子沒有旋光性，因此，物

8、質(zhì)的手性是判斷其是否具有旋光性的必要條件。巴斯德：法國化學(xué)家和微生物學(xué)家。1822年12月27日生于多勒,1895年9月28日卒于巴黎附