第六章 立体化学（课件）- 《有机化学》同步教学（华中科技大学版）

第六章 立体化学 ··· 十 目录 第一节物质的旋光性 第二节手性分子和对映异构 第三节含一个手性碳原子的化合物的对映异构 第四节含多个手性碳原子的化合物的对映异构 第五节对映异构体在医学上的意义 学习目标 手性碳原子、手性分子、对映异构体（对映 体）、旋光度、比旋光度、内消旋体及外消 旋体的概念。 判断手性分子的方法、 费歇尔投影式、对映 异构体的构型标记法(D/L构型标记法、 R/S 构型标记法)。 对映异构体在医学上的意义。 熟悉 了解 掌握 第一节 物质的旋光性 一、偏振光和旋光性 二、旋光度和比旋光度 一 、偏振光和旋光性 光是一种电磁波，它的振动方向与其前进方向垂直，而且是在无数个垂直于光传 播方向的平面内振动。如果让一束普通光通过一个尼科耳棱镜(Nicol prism),只有振 动方向与棱镜晶轴平行的光才能通过。这种只在一个平面上振动的光称为平面偏振光 (plane polarized light),简称偏振光。偏振光的振动平面习惯称为偏振面。 (1) (1)普通光；(2)尼科耳棱镜；(3)平面偏振光；(4)偏振面 平面偏振光的形成 一、偏振光和旋光性 当偏振光通过包含单一对映体的溶液，偏振光的振动平面发生旋转，我们把 这种能使偏振光振动平面发生旋转的性质称为物质的旋光性(optical activity)或 光学活性，单一对映体都具有旋光性。具有旋光性的物质称为旋光性物质或光学 活性物质，如葡萄糖、果糖、乳酸等。不同的旋光性物质能使偏振光产生不同的 偏转角度和不同的偏转方向。 二、旋光度和比旋光度 （一）旋光度 偏振光的偏振面被旋光性化合物所旋转的角度称为旋光度（optical rotation），用α 表示。有些旋光性物质能使偏振光的振动面向右(顺时针)旋转，称为右旋体(用“＋”表示) ,另外一些则使偏振光的振动面向左(逆时针)旋转，称为左旋体(用 “－”表示)。例如(＋)- 2-丁醇表示使偏振光向右旋转，( －)-2-丁醇表示使偏振光向左旋转。(＋)和( －)仅表示旋光 方向不同，与旋光度的大小无关。 二 、旋光度和比旋光度 若盛液管内放入非旋光性物质，偏振光可直接通过检偏镜，视场光亮度不变。若盛 液管内放入葡萄糖等旋光性物质，它们使偏振光的振动面发生旋转，若检偏镜不做相应 的转动，则视场内光亮度变暗，只有将检偏镜(向右或向左)旋转相同的角度，旋转了的 平面偏振光才能完全通过，视场才能恢复原来的亮度。这时检偏镜上的刻度盘所旋转的 角度，即为该被测物质的旋光度。 图6-2旋光仪的简图 目前科研中广泛使用的是自动旋光仪，可直接显示被测化合物的旋光度和旋光方向， 其基本原理和普通旋光仪类似。 石英片 刻度盘 起偏棱镜 盛液管 检偏棱镜 目镜 单色光 Q （二）比旋光度 化合物的旋光度不仅与物质本身的结构有关，而且与测定旋光度时所配溶液的浓度、盛 液管的长度、测定时的温度、光波长度以及使用的溶剂有关。为了使化合物的旋光度成为特 征物理常数，而只考虑物质本身的结构对旋光度的影响，通常用1 dm长的盛液管，待测溶液 的浓度为1 g·mL-1 ，用波长为589 nm的钠光(用符号D表示)，测得的旋光度称为比旋光度 (specific rotation)，用 表示。在实际操作中，常用不同长度的盛液管和不同浓度的样品 ,测定旋光度。可按以下公式计算出比旋光度。 [α ] = 式中： α 是旋光仪上测得的旋光度； t是测定时的温度(℃); D是旋光仪使用的光源（589nm）； l 是盛液管的长度（dm）； ρ 是溶液的浓度（g·mL-1 ，纯液体用密度）。 D t 比旋光度像物质的熔点、沸点等物理常数一样，也是旋光性物质特有的物理常数，许多 物质的旋光度可以从手册中查找。在文献中查到的物质的比旋光度， 一般会在[d], 值之后用 括号标出实验中测定旋光度时使用的溶剂和用小写C表示的百分浓度。如L-酒石酸的比旋光度 表示为 .5°(C20,H₂O), 表示在20℃,使用偏振的钠光作光源，酒石