有机化学对映异构详解演示文稿

第一节 物质的旋光性
普通光通过尼可尔棱镜后产生只能在一个平面振动的 光 。 这 种 只 能 在 一 个 平 面 振 动 的 光 为 平 面 偏 振 光 (plane polarized light) ，简称偏振光
尼可尔棱镜
平面偏振光
平面偏振光的模型
二、旋光性与旋光性物质
装入水、或乙醇
光源 自然光 尼科尔 偏振光 样品管 尼科尔
偏振面不改变
偏振面发生偏转
装入葡萄糖水溶液
旋光性——物质使偏振光偏转面发生旋转的特性 ➢ 旋光 性 物 质 ——使偏振光偏转面发生旋转的物质 ➢ 非旋光性物质——不能使偏振光偏转面发生旋转的物质
三、旋光方向、旋光度和比旋光度
旋光方向：旋光性物质不仅能使偏振光的偏振面旋转一定角
度，而且还有旋转方向的差异。这种差异可通过
“a ”与溶液的浓度、测定管的长度成正比，也与温度、入射光 的波长有关。
a ＝ [a]lt ·c ·l ＝ [a]Dt ·c ·l
λ——测定光源的波长 D ——钠单色光源，波长为589nm t ——测定温度，单位为℃ a ——从旋光仪实测到的旋光度 l ——样品池的长度，单位为dm
c (r) ——样品的质量浓度（或纯液体样品的密度）（g ·L-1）
1.手性碳：饱和碳原子上连有四个不相同的原子
或原子团，用*表示。
O
CH3 CH C OH
OH
* Lactic acid
四个不同原子或基团的含义： 1. 不同元素的原子 2. 不同构造的基团 3. 相同构造不同构型的非对映构型异构基团
O
H
CH3
*
O
*O *
OH CH=CH2
Cl
2.丙二烯型化合物(手性轴)
有机化学对映异构详解演示文 稿
优选有机化学对映异构
同分异构的多层次性
同分异构 isomerism
构造异构 constitutional
碳架异构 官能团异构 位置异构 互变异构
立体异构 Stereo-
构型异构
几何异构
configurational 光学异构
构象异构
旋转异构
conformational 翻转异构
旋光度随测定条件的变化而变化，在定温、定波长时，单位
长度 、单位浓度 的旋光度是一个物理常数——比旋光度
(specific rotation) 。常用
[a]lt
或
αm表示。
[a]Dt =
a
l ×c
例：
COOH
H
OH
HO
H
COOH
(R, R)-(+)-酒石酸
[a]2D5= + 12o (水,20%)
旋光仪测出。 ➢右旋：使偏振光向顺时针方向偏转的旋光性物质。用符号(+)
或d – 标记 ,(“d”来自拉丁语dexter)。
入射光方向
左旋
➢左旋：使偏振光向逆时针方向偏转的旋光 性物质，用符号(–)或l－ 标记, (“l”来自拉丁语laevus)。
a a 右旋
➢ 旋光度(observed rotation)：旋光活性物质使偏振光振动平 面旋转的角度，用“a ”表示。
Br Br
Br Br
NO2O2N
NO2O2N
第三节 含一个手性碳原子的旋光异构
对映异构体(enantiomers)：具有实物与镜象关系的立体异构体 外消旋体：等量左旋体和右旋体的混合物。
COOH
50％
H
OH
50％
(－)-乳酸
CH3
(±)-乳酸
(＋)-乳酸
[a]1D5=－3.82°
[a]D15= 0°
H
H
H
H
Cl
Br
对称中心i
(二) 手 性 因素
手性异构的产生是因为这类分子中存在使其产生手性的几何 因素，又称为手性因素。
凡因分子的手性因素而产生的立体异构称为手性异构。 手性异构体大多具有旋光性，因此又称为旋光异构体或光学异 构体、镜象异构等。
手性 对映手性异构——具有不重合镜像关系的手性异构。 异构 非对映手性异构——不具有实物与镜像关系的手性异构。
扁桃酸
扁桃酸的物理性质
( + )-扁桃酸 ( - )-扁桃酸 (±)-扁桃酸
熔点 / ℃
132.8 132.8 118.5
累积双键两端的碳连接不同的原子或基团时，分子内不存在 对称因素，而产生旋光(两端连接的基团互相垂直)
R
R
CCC
H
H
R
R
CCC
H
H
3.联苯型化合物
当联苯分子的苯环的邻位引入位阻较大的基团时，使苯环间 的单键旋转产生阻力，且两环不能共平面。当每个苯环邻位 连接不同基团时，分子内不存在对称因素，而产生旋光
H3C
CH3
H HO C COOH
HO C COOH H
Propanoic acid 有对称面
CH3
H
H
C
COOH
Lactic acid 无对称面
CH3
H
OH
C
COOH
m ir ror plane
HO
OH
2. 对称中心( i )
如果从分子中的任一原子或原子团经中心i 等距离延长遇到的
另一原子或原子团都是相同的，则Br称该分子C具l 有对称中心。
( 钠光，D线，l=589nm)
溶剂
浓度
海洛因： [α]D1=5 －166o (甲醇） 蔗糖： [α] D =20+ 66.7o
第二节 分子的手性和对称因素
一、手性分子和对映异构体
实物与镜像完全重合 实物与镜像不能重合
手性或手性征 (chirality) 对称物体——实物与其镜像可以完全重叠。 不对称物体——实物与其镜像不能完全重叠。
2. 化学性质：非手性条件下相同；手性条件下不相同。 3. 生物活性：对映体的生物活性可能不同。
乳酸的物理性质
15 D
( + )-乳酸 ( - )-乳酸 (±)-乳酸
来源
汗液、肌肉 葡萄糖发酵
酸牛奶
熔点82° -3.82°
0°
pKa25° 3.79 3.79 3.79
[a]D15=+3.82
外消旋体表示方式：在化合物名称前加 ()- 或 (dl)-
外消旋体的化学性质一般与旋光对映体相同，但在熔点和 溶解度等物理性质方面常与单一纯的对映异构体有差异
对映体之间的性质差别：
1. 物理性质：对映体除旋光方向不同外，其它物理性质， 如熔点，沸点和在非手性溶剂中的溶解度都相同。
每一个化合物都具有其镜像分子
二、判断手性分子的依据
分子的手性与分子有无对称因素（对称面、对称中心、对称轴)有关 对称因素（对称面、对称中心、对称轴）,对称分子无手性
（一） 对称因素 对称因素—— 使分子产生对称性的几何因素 1. 对称面( s )：如果分子中存在一个平面，能将分子分割 为互为实物与镜象的两半，此平面就是对称面。