《有機(jī)對映異構(gòu)》PPT課件

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1、第五章對映異構(gòu)(Enantiomorphousisomerism)第一節(jié)立體異構(gòu)現(xiàn)象一、立體異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)是指分子式相同，而分子中原子相互連接的次序不同的一種異構(gòu)現(xiàn)象，包括碳胳異構(gòu)、位置異構(gòu)和官能團(tuán)異構(gòu)。構(gòu)造相同，但分子中原子在空間的排列方式不同引起的異構(gòu)現(xiàn)象稱為立體異構(gòu)（stereoisomerism）。分子中原子在空間的不同排列方式形成了不同的構(gòu)型或構(gòu)象，所以立體異構(gòu)又分為構(gòu)型異構(gòu)與構(gòu)象異構(gòu)。例如順-2-丁烯與反-2-丁烯這種順反異構(gòu)即屬于構(gòu)型異構(gòu)，丁烷的不同構(gòu)象和環(huán)已烷的不同構(gòu)象都屬于構(gòu)象異構(gòu)

2、。構(gòu)型異構(gòu)不僅包括順、反異構(gòu)，對映異構(gòu)也屬于構(gòu)型異構(gòu)，對映異構(gòu)的分子式相同，構(gòu)造也相同，只是構(gòu)型不同?，F(xiàn)在可以把異構(gòu)現(xiàn)象歸納為：碳胳異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)位置異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)異構(gòu)現(xiàn)象順反異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)立體異構(gòu)對映異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)二、對映異構(gòu)現(xiàn)象以乳酸（α-羥基丙酸）為例，人體劇烈運(yùn)動時(shí)肌肉分解出的乳酸與乳糖經(jīng)細(xì)菌發(fā)酵后得到的乳酸，其分子式與構(gòu)造都相同；物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)也相同，其最顯著的區(qū)別是二者對平面偏振光的旋光性不同，肌肉乳酸使偏振光的振動平面向右旋轉(zhuǎn)，發(fā)酵乳酸使偏振光的振動平面向左旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，這兩種乳

3、酸實(shí)際上在空間具有不同的構(gòu)型，兩種構(gòu)型之間的關(guān)系正象物體與其鏡象的關(guān)系一樣，即具有對映關(guān)系，人們把這種構(gòu)造相同，構(gòu)型不同并且互呈鏡象對映關(guān)系的立體異構(gòu)現(xiàn)象稱為對映異構(gòu)。由于對映異構(gòu)體最顯著的特點(diǎn)是對平面偏振光的旋光性不同，因此也常把對映異構(gòu)稱為旋光異構(gòu)或光學(xué)異構(gòu)。光學(xué)異構(gòu)現(xiàn)象是有機(jī)化合物中極為普遍而又非常重要的一種現(xiàn)象。很多天然有機(jī)化合物如生物堿、萜類、糖類化合物、氨基酸、核酸等，都具有光學(xué)異構(gòu)。不管是天然藥物、天然農(nóng)藥，還是人工合成的藥物與農(nóng)藥，也往往與光學(xué)異構(gòu)密切相關(guān)。由于不同的光學(xué)異構(gòu)體（對

4、映異構(gòu)體）的生理活性（或生物活性）差別極大（見本章第四節(jié)，對映體的性質(zhì)），到目前為止，世界上已商品化的醫(yī)藥、農(nóng)藥品種中，已有百分之二十多的為純光學(xué)異構(gòu)體，而且有日趨增加的趨勢。對映異構(gòu)在立體異構(gòu)中占有極其重要的地位，而掌握立體化學(xué)知識是學(xué)好有機(jī)化學(xué)必不可少的。由于對映異構(gòu)最重要的特點(diǎn)是對平面偏振光的旋光性不同，故對平面偏振光的旋光性是識別對映異構(gòu)體最重要的方法，所以下面必須討論偏振光和物質(zhì)的旋光性。第二節(jié)物質(zhì)的旋光性一、平面偏振光光波是一種電磁波，其電場或磁場振動的方向與光前進(jìn)方向垂直，如圖5-1

5、所示。圖5-1光波振動方向與前進(jìn)方向示意圖如果使普通光線通過由方解石晶體加工制成的尼科爾（Nicol）棱鏡，則只有與棱鏡晶軸互相平行的平面上振動的光線被允許通過，而在其它平面上振動的光線被阻擋，只在一個(gè)平面上振動的光稱為平面偏振光，簡稱偏光。圖5-2即表示偏光的產(chǎn)生。普通光尼科爾棱鏡偏光圖5-2偏光的產(chǎn)生示意圖二、旋光物質(zhì)若將兩個(gè)尼科爾棱鏡平行放置（兩棱鏡晶軸平行），通過第一個(gè)尼科爾棱鏡產(chǎn)生的偏光，必然能完全通過第二個(gè)尼科爾棱鏡，如果在二者間放置盛滿液體或溶液的旋光管，就有兩種不同的情況發(fā)生：一種

6、情況是管子里裝的水、乙醇、乙酸、丙酮等液體或苯甲酸的水溶液，偏光可以通過第二個(gè)棱鏡；如果裝的是乳酸、蘋果酸、葡萄糖等水溶液，必須把第二個(gè)棱鏡旋轉(zhuǎn)一定的角度后，偏光才能通過（見圖5-3）。這說明偏光通過這些物質(zhì)后，其振動平面被旋轉(zhuǎn)了一定角度，我們把具有此種性質(zhì)的物質(zhì)稱為旋光性物質(zhì)或光學(xué)活性物質(zhì)。測量物質(zhì)的旋光度的儀器叫旋光儀，旋光儀的主要組成部分有：光源、起偏振器、刻度盤、目鏡等，光源通常使用單色鈉光燈，起偏振器與檢偏振器為兩個(gè)尼科爾棱晶，旋光管用來盛裝液體或溶液。旋光儀的工作原理示意圖如圖5-3，

7、光源發(fā)生的一定波長的光，通過起偏振器，成為偏光，通過裝有樣品的盛液管后，偏光的振動平面向左或向右旋轉(zhuǎn)了一定角度α，此時(shí)，必須將檢偏振器向左或向右旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度后，偏光才能通過，由裝在檢偏振器上的刻度盤讀出的度數(shù)，就是被測樣品的旋光度。光源超偏振器盛液管檢偏振器觀察者圖5-3旋光儀示意圖三、比旋光度每一種旋光物質(zhì)，在一定的條件下，都有一定的旋光度。而利用旋光儀所測出來的旋光度大小與盛液管中所盛旋光物質(zhì)的數(shù)量有關(guān)，所以盛液管的長度，溶液濃度對旋光度有直接影響，此外，溫度、溶劑及光的波長對旋光度也有影響

8、。通常規(guī)定1mL中含1克旋光性物質(zhì)，放在1dm(10cm)的盛液管中測得的旋光度稱為該旋光物質(zhì)的比旋光度，用[α]tλ表示，t為測定時(shí)的溫度（如20℃），λ一般為鈉光波長（598.3nm）,并用D表示。[α]tλ=α/c·L式中α為該樣品從旋光儀上測得的旋光度，c為樣品的濃度，單位為1mL溶液中樣品的克數(shù)，L為盛液管長度，單位為1dm。如果c為重量百分濃度，則比旋光度：[α]tλ=α×100/c×L如果所測的旋光物質(zhì)為液體，則比旋光度的計(jì)算公式為（式中d代表液體密度）：[α]tλ=