第一节偏振光和旋光性

第十四章对映异构(光学异构或旋光异构 )对映异构： 是指分子式、构造式相同，构型不同，互呈镜像对映关系的立体异构现象。实物与其镜象不能重叠的分子成为一对对映体。 不同的键的连接方式基团在空间相对位置不同 物质的旋光性很早就被发现，如石英晶体等无机晶体的旋光性早已被人们所知。但对有机化合物旋光性的认识则较晚。 1848年，路易 巴斯德 (18221895)对酒石酸钠铵晶体的研究，为旋光异构现象即对映异构现象奠定了理论基础。 具有旋光异构的分子具有什么特性呢？ 首先是在生物化学上，它们往往表现出不同的性质来，如丙氨酸，它有两种分子，当把它们作为某种细菌的食物时，只有一种被吃掉，而另一种完全保留下来。可见在生物体中的选择性是很高的。这对于生物化学当然是相当重要的。天然化合物中常见：Vc右旋体可医治坏血病 ;谷氨酸右旋体有调味作用 ;麻黄碱右旋才能舒张血管治高血压；大部分氨基酸是左旋体；天冬酰胺右旋体有甜味，左旋体有苦味；旋光相反的异构体则无用甚至有毒；右旋葡萄糖：人体能利用的都是右旋葡萄糖是目前最佳的血浆代用品之一。临床上常用的有中分子右旋葡萄糖，主要用作血浆代用品，用于出血性休克、创伤性休克及烧伤性休克等。低、小分子右旋糖酐，能改善微循环，预防或消除血管内红细胞聚集和血栓形成等，亦有扩充血容量作用；用于各种休克所致的微循环障碍、心绞痛、急性心肌梗塞等。 区分对映异构体的重要意义：Thalidomide（一种镇静剂）的两种异构体的不同生物学特性S-异构体强致畸作用R-异构体镇静、止痛 背景资料： 反应停治孕妇反应，但其旋光相反的异构体则致畸 调查显示：孕妇怀孕时末次月经后第 34到 50天是反应停作用的敏感期，在此时间段以外服用反应停，一般不会导致胎儿的出生缺陷。 在末次月经后第 35到 37天内服用反应停，会导致胎儿耳朵畸形和听力缺失。 在末次月经后第 39到 41天内服用反应停，会导致胎儿上肢缺失。 在末次月经后第 43到 44天内服用反应停，会导致胎儿双手呈海豹样 3指畸形。 在末次月经后第 46到 48天内服用反应停，会导致胎儿拇指畸形。 除了可以导致畸胎，长期服用反应停可能还会引起外周周围神经炎。第一节偏振光和旋光性光波是一种电磁波， 具有波动性，振动的振幅呈周期具有波动性，振动的振幅呈周期性的变化。性的变化。 它的振动方向与前进方向垂直。一、偏振光在光前进的方向上放一个尼科尔棱晶或人造偏振片，只允许与棱晶晶轴互相平行的平面上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。二、旋光性偏振光偏振光？待测溶液旋光性物质：能使偏振光振动平面旋转一定角度（ ）的物质。我们称： 物质有旋光性。非旋光性物质： 不能使偏振光振动平面旋转的物质。我们称： 物质无旋光性。右旋物质（或右旋体）：能使偏振光振动平面按顺时针方向旋转的旋光性物质。表示方法： 用（ +）。左旋物质（或左旋体）：能使偏振光振动平面按逆时针方向旋转的旋光性物质。表示方法： 用（ ）。三、旋光度与比旋光度1、旋光度旋光性物质使偏振光振动平面旋转的角度。2、旋光仪： 测定物质旋光度所用的仪器光源 起偏镜 检偏器 与刻度盘相连 目镜 盛液管 旋光仪：能测出物质旋光度的大小（ ）和旋光方向（左旋、右旋）。表示方法：右旋： 用 “+”或者 “d”. 例如：从肌肉中提取的乳酸是右旋乳酸，记作 （ +） -乳酸。左旋： 用 “ ” 或者 “ l ”. 例如：从糖发酵中得到的乳酸是左旋乳酸，记作 （ -） -乳酸。不是所有的物质都有旋光性，具有旋光性物质都有旋光度。所有的物质都有旋光性吗？思考实验证明3、比旋光度 影响旋光度的因素： (a)被测物质 ; (b) 溶液的浓度 ; (c) 盛液管长度 ;(d) 测定温度 ; (e) 所用光的波长 比旋光度：为了比较物质旋光性能的大小，消除不可比因素的影响，通常采用 比旋光度 来描述。tD= lC样品的旋光度C溶液的浓度 （ g/mL）l 旋光管长度（ dm）t 测定时温度D 钠光比旋光度：在一定温度下，旋光管长度为 1dm，试样浓度为 g/mL，以钠光灯作为光源时所测的旋光度。例：肌肉乳酸的比旋光度： 20D= + 3.80（水）在 20 用钠光源的旋光仪测得葡萄糖溶液和果糖溶液的比旋光度分别为右旋 52.5 和左旋 93 ，分别写作葡萄糖 =+52.5 （水）和果糖 =-93 （水）表示： 在 20 时，用钠光源的旋光仪测得肌肉乳酸溶液的比旋光度为右旋 3.80 。旋光仪一、对映异构现象生活中的对映体外形相似，但不能完全重叠。如果把左手放到镜面前，其镜像恰好与右手相同，左右手的关系实际上是实物与镜像的关系，互为对映，但不能重叠。左手的镜像是右手 对映关系左、右手对映而不能重合，这种性质称为 “手性 ”。任何物体都有它的镜像。一个有机分子在镜子内也会出现相应的镜像。实物与镜像相应部位与镜面具有相等的距离。实物与镜像的关系叫 对映关系 。井冈山风景 桂林风情1、手性分子与非手性分子手性：物体与其镜像相互对映但不能重合的性质手性：物体与其镜像相互对映但不能重合的性质 . 非手性：物体与其镜像可以重合的性质非手性：物体与其镜像可以重合的性质手性分子 ：具有手性的分子，称为手性分子；非手性分子 ：不具有手性的分子，称为非手性分子。2、手性碳原子与四个不相同的原子或原子团相连的碳原子，称为手性碳原子或不对称碳原子。 用 C 表示 。如果一个碳原子上有四个不相同基团，它在空间有两种不同的构型，互为实物与镜像对映关系，相似不能重合，是手性分子。 非手性分子的特点非手性分子的特点对称轴对称轴2、对映体 一氟一氯一溴甲烷是个手性分子一氟一氯一溴甲烷是个手性分子对映异构关系： 分子构造相同，但构成分子的原子或原子团在空间的排列互为实物和镜像的关系。对映异构体（简称对映体）： 两个互为对映异构关系的异构体。对映异构现象： 能产生对映异构的现象。对映体成对出现，在一定条件下，它们旋光度相同，旋光方向相反。2、手性是产生对映异构的必要条件。一般来说，有手性的分子，就一定有对映异构体存在。D20= +3.80o(水 ) D20= -3.80o(水 )有机化合物是否有旋光性，取决于有机物本