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物质的旋光性

2007-05-01 19:47阅读:

物质的旋光性(optical activity)

本章相关概念:
旋光性,旋光度,比旋光度,手性分子,手性碳原子(不对称碳原子),旋光异构(对映异构) ,对映异构体,外消旋体,非对映异构体,内消旋体。
一、偏振光与旋光性:
将普通光(或单色光)通过尼科尔棱镜或人造的偏晶片,则只有振动平面与晶轴相平行的光才能够通过,这种在一个平面上振动的光叫作平面偏振光,简称偏振光或偏光。
物质的旋光性
如果物质使偏振面旋转一定的角度,则称这种物质为旋光性物质,这种性质称为旋光性,或光学活性,旋转的角度称为旋光度

旋光度的大小是由旋光仪测定的。比旋光度是表示化合物旋光性的物理常数:

物质的旋光性
物质的旋光性

使偏振光向右旋转(顺时针方向)叫作右旋(“+”或“d”表示); 使偏振光向左旋转(逆时针方向)叫作左旋(“-”或“l”表示)。 表示比旋光度务必指出旋光方向:
葡萄糖:物质的旋光性 果 糖:物质的旋光性
二、分子结构与旋光性的关系:
对称物质、分子:
物质的旋光性 物质的旋光性 物质的旋光性 物质的旋光性
立方体 P轨道 乙烯分子
不对称物质:
物质的旋光性 物质的旋光性 物质的旋光性
如果分子中含对称面或对称中心,则分子与其镜像可以完全重合,这种分子为非手性分子(achiral); 分子中不含对称面也不含对称中心时,分子与镜像不能重合,为手性分子(chiral)。
非手性分子的对称面和对称中心:

物质的旋光性 物质的旋光性 物质的旋光性
7个对称面(碳环中心) 2个对称面(碳原子) 4个对称面(碳环中心)

非手性分子没有旋光性。凡是有手性的分子都有旋光性。分子具有手性是引起分子旋光性的根本原因。分子的手性与手性碳原子有关。
与四个互不相同的一价基团相连接的碳原子叫作手性碳原子,也叫作不对称碳原子(asymmetric carbon atom)。手性碳上通常加一个“ * ”号表示。


>物质的旋光性 物质的旋光性
乳酸分子的两种构型 苹果酸分子的两种构型


乳酸分子模型 :
物质的旋光性
分子中只有一个手性碳时,分子必然有手性,这种物质表现出旋光性。手性分子与其镜像互为立体异构体,叫作对映异构体,这种现象叫作对映异构现象。
对映异构体的物理性质相同,旋光方向相反,一种为左旋体,另一种为右旋体,它们的等摩尔混合物为外消旋体(用“±”表示)。外消旋体没有旋光性。
物质的旋光性练一练:下列物质中是否含手性碳原子:
物质的旋光性
三、Fischer投影式:
投影式书写规则:
将手性碳投影到平面上,向前伸的键横向放置,向后伸的键竖直放置。复杂化合物主链竖直放置,编号最小的碳放在最上面。
物质的旋光性
物质的旋光性
物质的旋光性
1.不能将手性碳上的任意两个原子团互换;
2. Fischer式不能离开纸面翻转;
3. Fischer不能在纸面上旋转90°的奇数倍。
物质的旋光性


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