第14章 对 映 异 构（课件）-《有机化学》同步教学（国防大学出版社）

无机化学 第14章 对 映 异 构 14.2 分子的手性和对映异构 14.1 物质的旋光性与对映异构体 14.4 含有两个手性碳原子化合物的对映异构 14.3 含有一个手性碳原子化合物的对映异构 14.1 物质的旋光性与对映异构体 物质的旋光性 14.1.1 偏振光 1. 光是一种电磁波，光振动的方向与其前进的方向垂直。普通光的光波是在与前进方向垂直的平面内，向任何方向振动。如果使普通光通过一个尼科尔棱镜，那么只有和棱镜的晶轴平行振动的光才能通过。如果这个棱镜的晶轴是直立的，那么只有在这个垂直平面上振动的光才能通过，这种只在一个方向上振动的光称为平面偏振光，简称偏振光（或偏光）。如图14-1所示。 图14-1 偏振光示意图 14.1 物质的旋光性与对映异构体 旋光性 2. 当偏振光通过某种物质时，偏振光的振动方向会发生旋转。这种偏振光的振动方向能发生旋转的性质称为旋光性。并不是所有的物质都能使偏振光发生旋转，把那些具有旋光性的物质称为旋光性物质或光活性物质。旋光性物质使偏振光的振动方向旋转的角度，称为旋光度，用α表示。如果从面对光线入射方向观察，使偏振光的振动方向顺时针旋转的物质称右旋体，用“+”表示，而使偏振光的振动方向逆时针旋转的物质，称左旋体，用“-”表示。 14.1 物质的旋光性与对映异构体 比旋光度 3. 旋光性物质的旋光度和旋光方向可用旋光仪来测定。 旋光度的大小和方向，不仅取决于旋光性物质的结构和性质，而且与测定时所用溶液的浓度（或纯液体的密度）、盛液管的长度、溶剂的性质、温度和光波的波长等有关。一定温度、一定波长的入射光，通过一个1dm长盛满浓度为1g·mL-1旋光性物质的盛液管时所测得的旋光度，称比旋光度，用 表示。比旋光度可用下式求得： 14.1 物质的旋光性与对映异构体 式中,c是旋光性物质溶液的浓度（g/mL）；l为盛液管的长度(dm)；λ为旋光仪用的光源波长（通常用钠光做光源，用D表示，波长为589nm）。 在一定的条件下，旋光性物质的比旋光度是一个物理常数。测定旋光度，可计算出比旋光度，从而可鉴定未知的旋光性物质。例如，某物质的水溶液浓度为5g/100mL，在1dm长的盛液管内，温度为20℃，光源为钠光，用旋光仪测出旋光度为-4.64°。按照上面的公式，此物质的比旋光度应为: 14.1 物质的旋光性与对映异构体 对映异构体 14.1.2 互为物体与镜像关系的立体异构体,称为对映异构体(简称为对映体)。简单地说就是两个异构体之间的关系就如同一个物体的立体结构在照镜子，这个立体结构和它在镜子中的像互为对映异构体,如图14-2所示。 图14-2 互为镜像的一对对映异构体 14.2 分子的手性和对映异构 分子的手性和旋光性 14.2.1 像人的两只手一样，左手和右手互为实物和镜像关系，但又不能完全重叠，称为手性。具有手性的分子，称为手性分子。 判断一个化合物是不是手性分子，一般可考察它是否有对称面或对称中心等对称因素。而判断一个化合物是否有旋光性，则要看该化合物是否是手性分子。如果是手性分子，则该化合物一定有旋光性；如果是非手性分子，则没有旋光性。 14.2 分子的手性和对映异构 分子的对称因素 14.2.2 对称面 1. 如果组成分子的所有原子在同一平面上，或者有一个平面通过分子能把其分成互为镜像的两半，则这两种平面都是分子的对称面，如图14-3所示。 图14-3 有对称面的分子 14.2 分子的手性和对映异构 对称中心 2. 分子中任意原子或原子团与分子中某一点连线的延长线上等距离处，仍是相同的原子或原子团时，这一点就称为对称中心，如图14-4所示。 图14-4 具有对称中心的分子 14.2 分子的手性和对映异构 对称轴 3. 分子以某直线为旋转轴转2π/n或其倍数，得到的构型与原来的分子重叠，则这条直线就是分子的n阶对称轴，写作Cn。但对称轴不是分子有无手性的判断依据，即有时有对称轴的分子也有手性，如左旋或右旋的酒石酸分子中就有一个二阶对称轴，如图14-5所示。 图14-5 酒石酸分子 14.3 含有一个手性碳原子化合物的对映异构 构型的表示方法 14.3.1 透视式 1. 对映异构体构型的表示方法可采用立体的三维空间关系的透视式。透视式规则：手性碳原子的四个化学键用三种不同的线来表示，实线表示位于纸面上的键，虚线表示伸向纸面后方的键，而楔形线表示伸向纸面前方的键。