1、旋光活性物質旋光度的測定旋光活性物質旋光度的測定第一節第一節 物質的旋光性物質的旋光性 一、平面偏振光和物質的旋光性一、平面偏振光和物質的旋光性1平面偏振光平面偏振光光波是一種電磁波，它的振動方向與前進方向垂直光波是一種電磁波，它的振動方向與前進方向垂直。aabbcd光源（1 ）光的前進方向與振動方向dc（2）普通光的振動平面圖 6-1 光的傳播光束前進方向 在光前進的方向上放一個（在光前進的方向上放一個（nicol）棱晶或人造偏振片，只允許）棱晶或人造偏振片，只允許與棱晶晶軸互相平行的平面上振動的光線透過棱晶，而在其它平與棱晶晶軸互相平行的平面上振動的光線透過棱晶，而在其它平面上振動的光線則

2、被擋住。這種只在一個平面上振動的光稱為面上振動的光線則被擋住。這種只在一個平面上振動的光稱為平平面偏振光面偏振光，簡稱偏振光或偏光。，簡稱偏振光或偏光。aabcdbdcaa普通光平面偏振光晶軸nicol棱晶2物質的旋光性物質的旋光性 能使平面偏振光振動平面旋轉的物質稱為物質的旋光性，具有能使平面偏振光振動平面旋轉的物質稱為物質的旋光性，具有旋光性的物質稱為旋光性物質（也稱為光活性物質）。旋光性的物質稱為旋光性物質（也稱為光活性物質）。aabcdbdcaaaabcdbdcaa乙醇不旋光物質乳酸旋光性物質 能使偏振光振動平面向右旋轉的物質稱能使偏振光振動平面向右旋轉的物質稱右旋體右旋體，能使偏振光

3、振動，能使偏振光振動平面向左旋轉的物質稱平面向左旋轉的物質稱左旋體左旋體，使偏振光振動平面旋轉的角度稱為，使偏振光振動平面旋轉的角度稱為旋光度旋光度，用，用表示。表示。二、旋光儀與比旋光度二、旋光儀與比旋光度1.旋光儀旋光儀 測定化合物的旋光度是用旋光儀，旋光儀主要部分是由兩個尼測定化合物的旋光度是用旋光儀，旋光儀主要部分是由兩個尼可爾棱晶（起偏棱晶和檢偏棱晶），一個盛液管和一個刻度盤組可爾棱晶（起偏棱晶和檢偏棱晶），一個盛液管和一個刻度盤組裝而成。裝而成。 若盛液管中為旋光性物質，當偏光透過該物質時會使偏光向左若盛液管中為旋光性物質，當偏光透過該物質時會使偏光向左或右旋轉一定的角度，如要使旋

4、轉一定的角度后的偏光能透過檢或右旋轉一定的角度，如要使旋轉一定的角度后的偏光能透過檢偏鏡光柵，則必須將檢偏鏡旋轉一定的角度，目鏡處視野才明亮，偏鏡光柵，則必須將檢偏鏡旋轉一定的角度，目鏡處視野才明亮，測其旋轉的角度即為該物質的旋光度測其旋轉的角度即為該物質的旋光度。如下圖所示：。如下圖所示：abcdaabda乳酸旋光性物質目鏡（亮）起偏鏡檢偏鏡盛液管2.比旋光度比旋光度 旋光性物質的旋光度的大小決定于該物質的分子結構，并與測旋光性物質的旋光度的大小決定于該物質的分子結構，并與測定時溶液的濃度、盛液的長度、測定溫度、所用光源波長等因素定時溶液的濃度、盛液的長度、測定溫度、所用光源波長等因素有關。

5、為了比較各種不同旋光性物質的旋光度的大小，一般用比有關。為了比較各種不同旋光性物質的旋光度的大小，一般用比旋光度來表示。比旋光度與從旋光儀中讀到的旋光度關系如下旋光度來表示。比旋光度與從旋光儀中讀到的旋光度關系如下。 t=l x c比光度 波長（鈉光d)盛液長度（分米dm）溶液的濃度（g/ml）測定溫度旋光度（旋光儀上的讀數） 當物質溶液的濃度為當物質溶液的濃度為1g/ml，盛液管的長度為，盛液管的長度為1分米時，所測分米時，所測物質的旋光度即為比旋光度。若所測物質為純液體，計算比旋光物質的旋光度即為比旋光度。若所測物質為純液體，計算比旋光度時，只要把公式中的度時，只要把公式中的c換成液體的密

6、度換成液體的密度d即可。即可。 最常用的光源是鈉光（最常用的光源是鈉光（d），），=589.3nm,需注明光源的波長。需注明光源的波長。所用溶劑不同也會影響物質的旋光度，因此在不用水為溶劑時，所用溶劑不同也會影響物質的旋光度，因此在不用水為溶劑時，需注明溶劑的名稱。例如，右旋的酒石酸在需注明溶劑的名稱。例如，右旋的酒石酸在5%的乙醇中其比旋的乙醇中其比旋光度為：光度為： = +3.79 (乙醇，乙醇，5%)。 20 d一、手性和對稱因素一、手性和對稱因素1 手性手性 （以乳酸（以乳酸ch3c*hohcooh為例來討論）為例來討論）乳酸有兩種不同構型（空間排列）乳酸有兩種不同構型（空間排列）co

7、ohchohch3coohch3chohcoohch3-oh順時針排列反時針排列透視式鏡子 第二節第二節 旋光性和分子結構的關系旋光性和分子結構的關系 特征：特征：（1）、不能完全重疊，）、不能完全重疊，（2）、呈物體與鏡象關系（左右手關系）。）、呈物體與鏡象關系（左右手關系）。 物質分子互為實物和鏡象關系（象左手和右手一樣）彼此不物質分子互為實物和鏡象關系（象左手和右手一樣）彼此不能完全重疊的特征，稱為能完全重疊的特征，稱為分子的手性分子的手性。 具有手性（不能與自身的鏡象重疊）的分子叫做具有手性（不能與自身的鏡象重疊）的分子叫做手性分子手性分子。 連有四個各不相同基團的碳原子稱為連有四個各

8、不相同基團的碳原子稱為手性碳原子手性碳原子（或手性中（或手性中心）用心）用c*表示。表示。 凡是含有凡是含有一個手性碳原子一個手性碳原子的有機化合物分子都具有的有機化合物分子都具有手性手性，是，是手性分子。手性分子。3.分子對稱因素分子對稱因素 物質分子能否與其鏡象完全重疊（是否有手性），可從分子中物質分子能否與其鏡象完全重疊（是否有手性），可從分子中有無有無對稱因素對稱因素來判斷，最常見的分子對稱因素有對稱面和對稱中來判斷，最常見的分子對稱因素有對稱面和對稱中心。心。（1）對稱面）對稱面 假設分子中有一平面能把分子切成互為鏡象的兩半，該平面就假設分子中有一平面能把分子切成互為鏡象的兩半，該平

9、面就是分子的是分子的對稱面對稱面，例如：，例如：cch3clclhcchclhcl對稱面對稱面具有對稱面的分子無手性。具有對稱面的分子無手性。（2）對稱中心）對稱中心 若分子中有一點若分子中有一點p，通過，通過p點畫任何直線，如果在離點畫任何直線，如果在離p等距離直線等距離直線兩端有相同的原子或基團，則點兩端有相同的原子或基團，則點p稱為分子的稱為分子的對稱中心對稱中心。例如：。例如：coohcoohbrbrhhhhpch3ch3brbrhhhhhhhhp 有對稱中心的分子沒有手性有對稱中心的分子沒有手性。 物質分子在結構上具有對稱面或對稱中心的，就無手性，因而物質分子在結構上具有對稱面或對稱

10、中心的，就無手性，因而沒沒有旋光性有旋光性。 物質分子在結構上即無對稱面，也無對稱中心的，就具有手性，物質分子在結構上即無對稱面，也無對稱中心的，就具有手性，因而因而有旋光性有旋光性。第三節第三節 含一個手性碳原子化合物的對映異構含一個手性碳原子化合物的對映異構 一、對映體異構體一、對映體異構體1對映體異構體對映體異構體互為物體與鏡象關系的立體異構體。互為物體與鏡象關系的立體異構體。 含有一個手性碳原子的化合物一定是手性分子，含有兩種不同含有一個手性碳原子的化合物一定是手性分子，含有兩種不同的構型，是互為物體與鏡象關系的立體異構體，稱為對映異構體的構型，是互為物體與鏡象關系的立體異構體，稱為對

11、映異構體（簡稱為對映體）。（簡稱為對映體）。 對映異構體都有旋光性對映異構體都有旋光性，其中一個是左旋的，一個是右旋的。，其中一個是左旋的，一個是右旋的。所以對映異構體又稱為旋光異構體。所以對映異構體又稱為旋光異構體。2對映體之間的異同點對映體之間的異同點（1）物理性質和化學性質一般都相同，比旋光度的數值相等，僅）物理性質和化學性質一般都相同，比旋光度的數值相等，僅旋光方向相反。旋光方向相反。（2）在手性環境條件下，對映體會表現出某些不同的性質，如反）在手性環境條件下，對映體會表現出某些不同的性質，如反應速度有差異，生理作用的不同等。應速度有差異，生理作用的不同等。hcoohohch3coohhhoch3乳乳酸酸的的兩兩種種構構形形二、外消旋體二、外消旋體 等量的左旋體和右旋體的混合物，等量的左旋體和右旋體的混合物，外消旋體。外消旋體。一般用（一般用（）來表示。）來表示。 外消旋體與對映體的比較（以乳酸為例）：外消旋體與對映體的比較（以乳酸為例）： 旋光性旋光性 物理性質物理性質 化學性質化學性質 生理作用生理作用 外消旋體外消旋體 無旋光無旋光 mp 18 基本相同基本相同 各自發揮其左右各自發揮其左右 對映體對映體 旋光旋光 mp 53 基本相同基本相同 旋體的生理功能旋體的生理功能 一、實驗目的一、實驗目的td