旋光活性物質(zhì)旋光度的測(cè)定

1、旋光活性物質(zhì)旋光度的測(cè)定旋光活性物質(zhì)旋光度的測(cè)定第一節(jié)第一節(jié) 物質(zhì)的旋光性物質(zhì)的旋光性 一、平面偏振光和物質(zhì)的旋光性一、平面偏振光和物質(zhì)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(dòng)方向與前進(jìn)方向垂直光波是一種電磁波，它的振動(dòng)方向與前進(jìn)方向垂直。aabbcd光源（1 ）光的前進(jìn)方向與振動(dòng)方向dc（2）普通光的振動(dòng)平面圖 6-1 光的傳播光束前進(jìn)方向 在光前進(jìn)的方向上放一個(gè)（在光前進(jìn)的方向上放一個(gè)（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(dòng)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(dòng)的光線透過棱晶，而在其它平面上振動(dòng)的光線則

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

3、振動(dòng)，能使偏振光振動(dòng)平面向左旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱平面向左旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱左旋體左旋體，使偏振光振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)的角度稱為，使偏振光振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)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(cè)定化合物的旋光度是用旋光儀，旋光儀主要部分是由兩個(gè)尼測(cè)定化合物的旋光度是用旋光儀，旋光儀主要部分是由兩個(gè)尼可爾棱晶（起偏棱晶和檢偏棱晶），一個(gè)盛液管和一個(gè)刻度盤組可爾棱晶（起偏棱晶和檢偏棱晶），一個(gè)盛液管和一個(gè)刻度盤組裝而成。裝而成。 若盛液管中為旋光性物質(zhì)，當(dāng)偏光透過該物質(zhì)時(shí)會(huì)使偏光向左若盛液管中為旋光性物質(zhì)，當(dāng)偏光透過該物質(zhì)時(shí)會(huì)使偏光向左或右旋轉(zhuǎn)一定的角度，如要使旋

4、轉(zhuǎn)一定的角度后的偏光能透過檢或右旋轉(zhuǎn)一定的角度，如要使旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)一定的角度，目鏡處視野才明亮，測(cè)其旋轉(zhuǎn)的角度即為該物質(zhì)的旋光度測(cè)其旋轉(zhuǎn)的角度即為該物質(zhì)的旋光度。如下圖所示：。如下圖所示：abcdaabda乳酸旋光性物質(zhì)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(zhì)的旋光度的大小決定于該物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，并與測(cè)旋光性物質(zhì)的旋光度的大小決定于該物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，并與測(cè)定時(shí)溶液的濃度、盛液的長(zhǎng)度、測(cè)定溫度、所用光源波長(zhǎng)等因素定時(shí)溶液的濃度、盛液的長(zhǎng)度、測(cè)定溫度、所用光源波長(zhǎng)等因素有關(guān)。

5、為了比較各種不同旋光性物質(zhì)的旋光度的大小，一般用比有關(guān)。為了比較各種不同旋光性物質(zhì)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(guān)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(guān)系如下。 t=l x c比光度 波長(zhǎng)（鈉光d)盛液長(zhǎng)度（分米dm）溶液的濃度（g/ml）測(cè)定溫度旋光度（旋光儀上的讀數(shù)） 當(dāng)物質(zhì)溶液的濃度為當(dāng)物質(zhì)溶液的濃度為1g/ml，盛液管的長(zhǎng)度為，盛液管的長(zhǎng)度為1分米時(shí)，所測(cè)分米時(shí)，所測(cè)物質(zhì)的旋光度即為比旋光度。若所測(cè)物質(zhì)為純液體，計(jì)算比旋光物質(zhì)的旋光度即為比旋光度。若所測(cè)物質(zhì)為純液體，計(jì)算比旋光度時(shí)，只要把公式中的度時(shí)，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(zhǎng)。需注明光源的波長(zhǎng)。所用溶劑不同也會(huì)影響物質(zhì)的旋光度，因此在不用水為溶劑時(shí)，所用溶劑不同也會(huì)影響物質(zhì)的旋光度，因此在不用水為溶劑時(shí)，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(duì)稱因素一、手性和對(duì)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(gòu)型（空間排列）乳酸有兩種不同構(gòu)型（空間排列）co

7、ohchohch3coohch3chohcoohch3-oh順時(shí)針排列反時(shí)針排列透視式鏡子 第二節(jié)第二節(jié) 旋光性和分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系旋光性和分子結(jié)構(gòu)的關(guān)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(guān)系（左右手關(guān)系）。）、呈物體與鏡象關(guān)系（左右手關(guān)系）。 物質(zhì)分子互為實(shí)物和鏡象關(guān)系（象左手和右手一樣）彼此不物質(zhì)分子互為實(shí)物和鏡象關(guān)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(gè)各不相同基團(tuán)的碳原子稱為連有四個(gè)各

8、不相同基團(tuán)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(gè)手性碳原子一個(gè)手性碳原子的有機(jī)化合物分子都具有的有機(jī)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(duì)稱因素分子對(duì)稱因素 物質(zhì)分子能否與其鏡象完全重疊（是否有手性），可從分子中物質(zhì)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(duì)稱因素對(duì)稱因素來判斷，最常見的分子對(duì)稱因素有對(duì)稱面和對(duì)稱中來判斷，最常見的分子對(duì)稱因素有對(duì)稱面和對(duì)稱中心。心。（1）對(duì)稱面）對(duì)稱面 假設(shè)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(shè)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(duì)稱面對(duì)稱面，例如：，例如：cch3clclhcchclhcl對(duì)稱面對(duì)稱面具有對(duì)稱面的分子無手性。具有對(duì)稱面的分子無手性。（2）對(duì)稱中心）對(duì)稱中心 若分子中有一點(diǎn)若分子中有一點(diǎn)p，通過，通過p點(diǎn)畫任何直線，如果在離點(diǎn)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(tuán)，則點(diǎn)兩端有相同的原子或基團(tuán)，則點(diǎn)p稱為分子的稱為分子的對(duì)稱中心對(duì)稱中心。例如：。例如：coohcoohbrbrhhhhpch3ch3brbrhhhhhhhhp 有對(duì)稱中心的分子沒有手性有對(duì)稱中心的分子沒有手性。 物質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上具有對(duì)稱面或?qū)ΨQ中心的，就無手性，因而物質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上具有對(duì)稱面或?qū)ΨQ

10、中心的，就無手性，因而沒沒有旋光性有旋光性。 物質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上即無對(duì)稱面，也無對(duì)稱中心的，就具有手性，物質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上即無對(duì)稱面，也無對(duì)稱中心的，就具有手性，因而因而有旋光性有旋光性。第三節(jié)第三節(jié) 含一個(gè)手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu)含一個(gè)手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu) 一、對(duì)映體異構(gòu)體一、對(duì)映體異構(gòu)體1對(duì)映體異構(gòu)體對(duì)映體異構(gòu)體互為物體與鏡象關(guān)系的立體異構(gòu)體?；槲矬w與鏡象關(guān)系的立體異構(gòu)體。 含有一個(gè)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(gè)手性碳原子的化合物一定是手性分子，含有兩種不同的構(gòu)型，是互為物體與鏡象關(guān)系的立體異構(gòu)體，稱為對(duì)映異構(gòu)體的構(gòu)型，是互為物體與鏡象關(guān)系的立體異構(gòu)體，稱為對(duì)

11、映異構(gòu)體（簡(jiǎn)稱為對(duì)映體）。（簡(jiǎn)稱為對(duì)映體）。 對(duì)映異構(gòu)體都有旋光性對(duì)映異構(gòu)體都有旋光性，其中一個(gè)是左旋的，一個(gè)是右旋的。，其中一個(gè)是左旋的，一個(gè)是右旋的。所以對(duì)映異構(gòu)體又稱為旋光異構(gòu)體。所以對(duì)映異構(gòu)體又稱為旋光異構(gòu)體。2對(duì)映體之間的異同點(diǎn)對(duì)映體之間的異同點(diǎn)（1）物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)一般都相同，比旋光度的數(shù)值相等，僅）物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)一般都相同，比旋光度的數(shù)值相等，僅旋光方向相反。旋光方向相反。（2）在手性環(huán)境條件下，對(duì)映體會(huì)表現(xiàn)出某些不同的性質(zhì)，如反）在手性環(huán)境條件下，對(duì)映體會(huì)表現(xiàn)出某些不同的性質(zhì)，如反應(yīng)速度有差異，生理作用的不同等。應(yīng)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(gòu)構(gòu)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(duì)映體的比較（以乳酸為例）：外消旋體與對(duì)映體的比較（以乳酸為例）： 旋光性旋光性 物理性質(zhì)物理性質(zhì) 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) 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(fā)揮其左右各自發(fā)揮其左右 對(duì)映體對(duì)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(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康膖d