6 对映异构（课件）- 《有机化学》同步教学（高等教育版）

第六章  对映异构 Enantiomerism     构造异构：凡分子中原子互相连接次序的不同而产生的异构现象称为构造异构，包括碳干异构、位置异构、官能团异构和互变异构。 立体异构：化合物分子中原子互相连接次序相同，但空间排列的方式不同，这种异构现象称为立体异构，包括构型异构和构象异构。在构型异构中又包括顺、反异构和对映异构。 对映异构：分子式相同、构造式相同，构型不同且互呈镜像对映关系的立体异构现象称为对映异构。对映异构体之间，不能互相重叠，它们的物理和化学性质相同，但对平面偏振光的旋光性能不同，故对映异构又称为旋光异构或光学异构。 对映异构体 同分异构 同分异构 构造异构（碳干、位置、官能团、互变异构） 立体异构 构型异构 构象异构 顺反异构 对映异构     第一节  物质的旋光性 一、平面偏振光和旋光性     光波是一种电磁波，它的振动方向与其前进方向垂直。    在普通光线里，光波可在垂直于它前进方向的任何可能的 平面上振动。                   中心圆点“O”，表示垂直于纸面的光的前进方向，双箭头表 示光可能的振动方向。     如果将普通光线通过一个Nicol棱晶，它好象一个栅栏，只允 许与棱晶晶轴相互平行的平面上振动的光线透过棱晶。这种通 过Nicol棱晶的光线叫做平面偏振光（Plane-polarzed light）简 称偏振光。 1.平面偏振光 2.旋光性 若把偏振光透过一些物质（液体或溶液），如乳酸、葡萄 糖等，能使偏振光的振动平面旋转一定的角度(α)。 　　这种能使偏光振动平面旋转的性质称为物质的旋光性。 　　具有旋光性的物质称为旋光物质或光学活性物质。 　　使偏光振动平面向右旋的称右旋体，使偏光振动平面向左旋的称左旋体。旋光物质使偏光振动平面旋转的角度称为旋光度，用“α”表示。 二、旋光仪和比旋光度 1.旋光仪（polarimeter）     它的主要部分是两个Nicol棱晶，一个盛液管和一个回转 刻度盘。   旋光仪里面装有两个Nicol棱晶，起偏棱晶（B）是固定不动 的，其作用是把光源（A）投入的光变成偏振光，D是检偏棱晶，它与回转刻度盘（E）相连，可以转动，用以测定振动平面的旋转角度。C为待测样品的盛液管，F是观察用的目镜。 实际测定时应先旋转检偏镜，使视野中光亮度相等，得到零点。 然后放入旋光物质，视野中光亮度就变成不相等，旋转检偏镜，使视野的亮度再变成一样，这时所得到的读数与零点之间的 差α，就是该物质的旋光度。      2.比旋光度(Specific rotation)     这里应该指出：物质的旋光度，一般是用比旋光度 （specific rotation）                表示。t为测定时的温度，一般 是室温，λ为测定时光的波长一般采用钠光（波长为589.3nm, 用符号D表示）。如：肌肉乳酸的比旋光度为                =+3.8° 发酵乳酸的比旋光度为：                =-3.8°     一般用（+）表示右旋，（-）表示左旋。      α：旋光度;l：盛液管的长度，单位：分米; c溶液的浓度， 单位：克/毫升。 右旋酒石酸：                   　　　　（乙醇，5%）     物质的旋光性质有时也用摩尔比旋光度                         ， M为该化合物的相对分子质量 当所测物质为溶液所用溶剂不同，会影响物质的旋光度。故，在不用水为溶剂时，需注明溶剂的名称。 第二节  对映异构现象 与分子结构的关系 一、对映异构现象的发现 １８４８年巴斯德（L.Pasteur,1822-1895),在研究酒石酸钠铵的晶体时，发现有两种不同的晶体。 晶体特点： （1）两种晶体互呈物体与镜像的关系 （2)其水溶液的旋光度一种为左旋，一种为右旋 （3）两种晶体的外形不对称 巴斯德指出： （1）左旋和右旋异构体分子中原子在空间的排列的方式是不对称的，它们彼此互为镜像，不能重叠。 （2）对映异构现象是由于原子在空间的不同排列引起的。 1874年随着碳原子四面体学说的提出，Van‘t Hoff指出，如 果一个碳原子上连有四个不同基团，这四个基团在碳原子周围 可以有两种不同的排列形式，即两种不同的四面体空间构型。 它们互为镜像，和左右手之间的关系一样，外形相似但不能重 合。       不对称碳原子：这种与四个不同的原子或原子团相连的碳 原子称为不对称碳原子。通常用“*”号标出