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20 D
52.5(水)
• “D” 代表钠光波长 . 因钠光波长 589nm 相当于太阳
含有一个手性碳原子的化合物的对映异构
•手性碳原子的概念— 在有机化合物中，手性分子大
都含有与四个互不相同的基团相连的碳原子。 • 这种碳原子没有任何对称因素 ,故叫不对称碳原子,或 叫手性碳原子,在结构式中通常用*标出手性碳原子。
注意：从构型上不能判定物质是否是左右旋；本节
内容只表明左右旋某物质是什么形式的构型（分子中 各原子或基团在空间的排列方式）。
4.3 构型的标记 •构造相同，构型不同的异构体在命名时，有必要对它 们的构型给以一定的标记。 • 如乳酸：CH3CHOHCOOH 有两种构型。 • 构型的标记方法有两种： （1）过去常用D—L法 （以甘油醛为对照标准）： • 右旋甘油醛的构型定为D型，左旋甘油醛的构型定为 L 型。凡通过实验证明其构型与 D- 相同的化合物，都 叫 D 型，在命名时标以“ D” 。而构型与 L- 甘油醛相同 的，都叫L型，在命名时标以“L”。 • D、L只表示构型，而不表示旋光方向。 • 旋光方向以“+”(右旋)、“-”(左旋)表示。
一个盛液管和一个刻度盘组织装而成。
若盛液管中为旋光性物质，当偏光透过该物质 时会使偏光向左或右旋转一定的角度，如要使旋转
一定的角度后的偏光能透过检偏镜光栅，则必须将
检偏镜旋转一定的角度，目镜处视野才明亮，测其 旋转的角度即为该物质的旋光度α。如下图所示：
A A'
乳酸
α 目镜（亮）
旋光性物质
起偏镜
盛液管
有4重交替对称轴的分子
• 对称性与手性的关系: A: 非手性分子 ——凡具有对称面、对称中心或交 替对称轴的分子. B: 手性分子——既没有对称面,又没有对称中心,也 没有4重交替对称轴的分子,都不能与其镜象叠合,都 是手性分子. C:对称轴的有无对分子是否具有手性没有决定作用. • 在有机化学中 , 绝大多数非手性分子都具有对称面或 对称中心,或者同时还具有4重对称轴. • 没有对称面或对称中心,只有4重交替对称轴的非手性 分子是个别的. •手性分子的一般判断:只要一个分子既没有对称面,又 没有对称中心,就可以初步判断它是手性分子.
A
乙醇
A' A
不旋光物质 乳酸
α
A'
旋光性物质
图 6-3 物质的旋光性 能使偏振光振动平面向右旋转的物质称为右旋 体，能使偏振光振动平面向左旋转的物质称为左旋 体，使偏振光振动平面旋转的角度称为旋光度，用 α表示。
二、旋光仪与比旋光度 1、旋光仪
测定化合物的旋光度用旋光仪，旋光仪主要部 分是有两个尼可尔棱晶（起偏棱晶和检偏棱晶），
• 本章主要讨论立体化学中的对映异构.
同分异构现象
碳链异构(如:丁烷/异丁烷) 构造异构 官能团异构(如:醚/醇) constitutional 位置异构(如:辛醇/仲辛醇)
同分异构 isomerism
立体异构 Stereo-
构型异构 configurational 对映非对映异构 构象异构 conformational
旋光仪(polarimeter)
(2) 比旋光度的测定与换算 用任一浓度的溶液,在任一长度的盛液管中进行 测定 , 然后将实际测得的旋光度 , 按下式换算成比 旋光度[]:
式中: C--溶液浓度 (g/mL); l --管长(dm)
• 若被测得物质是纯液体,则按下式换算:
l C
(二) 对映异构体 •凡是手性分子 , 必有互为镜象的构型 . 分子的手性是 存在对映体的必要和充分条件. • 互为镜象的两种构型的异构体叫做对映体. • 一对对映体的构造相同 ,只是立体结构不同 , 这种立 体异构就叫 对映异构 .如乳酸是手性分子 , 故有对映 体存在:
乳酸的对映体
8.2 旋光性和比旋光度 8.2.1 旋光性
• 对映体的一般物理性质(熔点,沸点,相对密度 ...,以
及光谱)都相同,只有对偏振光的作用不同.
偏正光的形成
偏正光的旋转
旋光性的表示方法: • 旋光性--能旋转偏正光的振动方向的性质叫旋光性 • 旋光性物质(或叫光活性物质)--具有旋光性的物质. • 右旋物质--能使偏正光的振动方向向右旋的物质. 通常用 “d” 或 “+” 表示右旋. • 左旋物质--能使偏正光的振动方向向左旋的物质. 通常用 “ l ” 或 “-” 表示左旋. • 旋光度-- 偏正光振动方向的旋转角度.用“”表 示. •在有机化学中,凡是手性分子都具有旋光性(有些手 性分子旋光度很小);而非手性分子则没有旋光性.
例：
右旋甘油醛 D指定右旋的甘油 醛为此构型。
D得出此相对构型的乳酸为左旋（测） 左旋乳酸
• 两种甘油醛的绝对构型：
—右旋酒石酸铷钠的绝对构型： （1）关联比较法得出此构型，测得结果为右旋。 （2）X光衍射直接确定右旋酒石酸铷钠与此推出的构 型一致。 （3）所以人为指定的甘油醛的构型也是其绝对构型。 以此为标准确定的其它相对构型也是绝对构型。
1. 不能离开纸面翻转。翻转180 ，变成其对映体。
。
2. 在纸面上转动90 , 270 ，变成其对映体。
3. 在纸面上转动180 构型不变。
。
。
。
4. 保持1个基团固定，而把其它三个基团顺时针或 逆时针地调换位置，构型不变。
5. 任意两个基团调换偶数次，构型不变。 6. 任意两个基团调换奇数次，构型改变。
•对映体是一对相互对映的手性分子 ,它们都有旋光
性,两者的旋光方向相反,但旋光能力是相同的.
8.2.2 比旋光度 • 由旋光仪测得的旋光度 ,甚至旋光方向 ,不仅与物质 的结构有关 , 而且与测定的条件 ( 样品浓度 , 盛放样品 管的长度,偏正光的波长及测定温度等)有关.
(1) 比旋光度--通常把溶液的浓度规定为1g/mL,盛液管 的长度规定为1dm,并把这种条件下测得的旋光度叫比 旋光度.一般用[]表示. • 比旋光度只决定于物质的结构 .各种化合物的比旋光 度是它们各自特有的物理常数.
顺反,Z、E异构
一、平面偏振光和物质的旋光性 1、平面偏振光 光波是一种电磁波，它的振动方向与前进方 向垂直。
光束前进方向
B A D' C' A' B'
光的振动方向 光源 光的传播
C D
（1）光的前进方向与振动方向 （2）普通光的振动平面
在光前进的方向上放一个（Nicol）棱晶或人
造偏振片，只允许与棱晶晶轴互相平行的平面上
有对称中心的分子
(4) 交替对称轴(旋转反映轴) —— 设想分子中有一条直线 , 当分子以此直线为轴 旋转360º /n后,再用一个与此直线垂直的平面进行反 映(即作出镜象),如果得到的镜象与原来的分子完全 相同,这条直线就是交替对称轴.
4
(Ⅰ) 旋转90º 后得(Ⅱ), (Ⅱ)作镜象得(Ⅲ), (Ⅲ)等于(Ⅰ)
所用溶剂不同也会影响物质的旋光度。因此在 不用水为溶剂时，需注明溶剂的名称。
例如: 右旋的酒石酸在5%的乙醇中其比旋光度为：
[α ] D = + 3.79 (乙醇，5%)。
20
上述公式即可用来计算物质的比旋光度，也可 用以测定物质的浓度或鉴定物质的纯度。
。
手性和对映体 生活中的对映体 (1)-镜象
振动的光线透过棱晶，而在其它平面上振动的光 线则被挡住。这种只在一个平面上振动的光称为
平面偏振光，简称偏振光或偏光。
晶轴
B C D A
A
D' C' B'
A'
A'
普通光 （Nicol）棱晶
图6-2光的偏振 2、物质的旋光性
平面偏振光
能使平面偏振光振动平面旋转的物质称为物质 的旋光性，具有旋光性的物质称为旋光性物质（也 称为光活性物质）。
沙漠胡杨
生活中的 对映体(2) -镜象
左右手互为镜象
井冈山风景
桂林风情
镜象与手性的概念
左手和右手不能叠合
左右手互为镜象
• 一个物体若与自身镜象不能叠合,叫具有手性.
•在立体化学中,不能与镜象叠合的分子叫手性分子, 而能叠合的叫非手性分子.
• 饱和碳原子具有四面体结构. (sp3杂化) 例: 乳酸(2-羟基丙酸CH3-CHOH-COOH) 的立体结构：
α
L x C
比旋光度
溶液的浓度(g/ml)
波长 （钠光D)
盛液管长度（分米dm)
当物质溶液的浓度为1g/ml，盛液管的长度为1分
米时，所测物质的旋光度即为比旋光度。若所测物质
为纯液体，计算比旋光度时，只要把公式中的C换成
液体的密度d 即可。
最常用的光源是钠光（D），λ=589.3nm, 所
t [ ] 测得的旋光度记为 α D
检偏镜
2、比旋光度 旋光性物质的旋光度的大小决定于该物质的分 子结构，并与测定时溶液的浓度、盛液的长度、测
定温度、所用光源波长等因素有关。为了比较各种
不同旋光性物质的旋光度的大小，一般用比旋光度 来表示。
比旋光度与从旋光仪中读到的旋光度关系如下。 测定温度
[ α] = λ
t
旋光 度（旋光仪上的读数）
4 构型的表示法，构型的确定和构型的标记 4.1 构型的表示法 （1）Fischer投影式
乳酸的分子模型和投影式
• 菲舍尔投影式:两个竖立的键—向纸面背后伸去的键; 两个横在两边的键—向纸面前方伸出的键. •在纸面上旋转180º —不变；旋转90º 或270º 或翻身—镜象
总结: Fischer投影式的转换规则
W C X Z Y
镜面
W Y Z C X
• 含有一个手性碳原子的分子一定是手性分子；
•一个手性碳原子可以有两种构型。 • 具有手性的物质和分子中有无手性碳原子无关.
