1、1,3.5 化合物的旋光性 与旋光化合物的拆分及合成,1.偏光,3.5.1 旋光性的测定,单色光：是一种单一波长的光（如钠光灯发出的光再经单色器而 制得的光），也是一种电磁波，在相互垂直的许多平面内振动。偏振光：单色光通过尼克耳棱镜时，只有在与棱镜晶轴平行的那个平面振动的光才能通过。这种只在一个平面上振动的光称为平面偏振光。偏振面：偏振光振动的平面称为偏振面。,2,2. 旋光性物质与旋光度,旋光度：偏振光振动方向的旋转角度， 用“”表示。,3,旋光性物质： 能使偏光振动平面旋转角度的物质， 有旋光性，称为旋光性物质或称光学活性物质。非旋光性物质： 不能使偏光振动平面旋转的物质，无旋光性，称为非
2、旋光性物质或称无光学活性物质。,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。,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。,4,3. 比旋光度 为了使用方便，常用比旋光度代替旋光度。,:测得的旋光度C :试样质量浓度，或纯液体密度，单位gmL-1 l :盛样管长度，单位dm t :试样温度，单位 ：光源波长，通常钠光源，用D表示，波长589nm),比旋光度是旋光性物质的一个物理常数，可以定量地表示物质的旋光能力。像其他物理常数一样，是旋光性物质的一种属性。,5,1.分子的旋光性与手性例1. 肌肉中分离出来的乳酸是 右旋光乳酸
3、, +3.82（水）; 葡萄糖发酵得到乳酸是 左旋光乳酸， -3.82（水）。 乳酸是手性分子 ,一个是R-型 ，一个是L-型,3.5.2 含有一个手性碳原子化合物的旋光性,6,例2. 手性分子 2-丁醇 CH3*CHOHCH2CH3的两种旋光异构体的旋光度分别为： (+)-2-丁醇， +13.9和 (-)-2-丁醇， -13.9。,凡是手性分子都具有旋光性, 有旋光性分子都具有手性分子的结构特征。,7,像乳酸这样，分子式相同，构造也相同， 构型不同，形成实物与镜像不能重合关系的两种分子的现象，称为对映异构现象 ，这种异构体称为对映异构体，简称对映体。由于这种异构体都具有旋光能力，因此又有旋光
4、异构现象和旋光异构体之称，简称光学异构现象 和旋光异构体。 对映体是成对存在的，它们旋光能力相同，但旋光方向相反。,2.对映体和外消旋体,8,等量(-)-乳酸和(+)-乳酸混合，得到的混合乳酸无旋光性，称为外消旋乳酸 ，常写作()-乳酸。酸牛奶的乳酸就是()-乳酸。 在非手性环境中，对映体的性质没有区别，熔点、沸点、熔解度、转化速率等均相等。在手性环境中，对映体的性质不同。如在偏光下旋光 性不同；在手性试剂中转化速率不同。 在非手性条件下合成手性化合物，得到的产物往往是等量对映体的混合物，称为 外消旋体。 旋光性化合物在物理因素或化学试剂作用下，变成两个对映体的平衡混合物，逐步失去旋光性的过程
5、称为外消旋化 。,9,3.分子构型与旋光性,手性碳的构型是由顺序规则确定的，R , S-构型标记也是相对的。手性化合物的旋光方向是由实验测得的，构型标记与旋光方向无必然的联系。,10,4.旋光性化合物的命名一个完整的旋光性化合物的名称包括：（构型标记）-（旋光方向标记）-系统名称三部分。如 ：(R)-(-)-2-羟基丙酸。,11,3.5.3 含多个手性碳原子化合物的 光学异构现象,1.含有两个不相同手性碳原子的化合物,例如：,含有两个手性碳原子的化合物有四个旋光异构体（两对对映体）,12,2.含有多个不相同手性碳的化合物光学异构体数目=2n (n为不相同手性碳原子数目)例如：有CA CB CD
6、 三个手性碳的化合物，有8个异构体（4 对对映体）：,13,3.含有两个相同手性碳原子的化合物 (1)光学异构体的数目：2,3-二羟基丁二酸,I 与 II 互为对映体。 III 在纸面上旋转180，变为 IV ，两者是同一个化合物。 III（IV）分子内有一对称面，非手性化合物，无旋光性，称为内消旋体。用“meso-” 或 “m-”表示。命名时在名称前加“meso-”， 习惯上内消旋体也看成旋光异构体。,14,九、碳环化合物的对映异构现象1,2-环丙烷二甲酸,在1,2-环丙烷二甲酸分子中,有两个手性碳原子,在顺式结构中有对称面,是内消旋化合物,无旋光性；反式结构是手性分子，有一对对映体。,15
7、,1,2-二甲基环己烷,有两个手性碳原子,顺式分子中有对称面，是内消旋化合物；反式分子有一对对映体;,1,2-二甲基环己烷共有3个光学异构体。,16,1-氯-2-溴环己烷,有两个不同的手性碳原子，两对对映体， 四个光学异构体。,17,薄荷醇 薄荷醇的构造式为,有三个不相同的手性碳,应有八个光学异构体。,试写出这四对光学异构体?,18,十、含非手性碳原子的化合物的对映异构现象能形成手性中心的元素不仅仅限于碳，其他的元素也可以生成手性中心，构成对映异构现象。 如连有四个不同配体（基团、原子或电子对）的元素有机化合物很多。例:,19,十一、含有手性轴和手性面化合物的 对映异构现象1.含手性轴的化合物
8、(1) 丙二烯型化合物 非手性中心的手性化合物可有手性轴。 在1,2-二烯烃分子中,两端的碳为 sp2 杂化,中间碳 sp 杂化,形成两个互相垂直的键,而两端C上的基团所在平面也互相垂直,当两端碳上连有不同基团时,可以形成对映体。,20,2，3-戊二烯,21,(2)螺环化合物在2,6-二甲基螺3.3庚烷分子中, 两个四元环是钢性的, 两个平面互相垂直,在C2和C6上的两个基团所在平面也互相垂直,与1,2-丙二烯结构相似, 有对映异构体存在。,22,(3) 联苯型化合物 在联苯系的邻位有四个大的取代基,限制两苯环绕环间轴线自由旋转,当两苯环上是不对称被取代时,就出现对映体。例1. 2,2-二羧基
9、-6,6-二氯联苯有对映体,是旋光性化合物。,23,这里强调的是大基团不对称取代的结果。 例如： 2,6-二羧基- 2, 6 -二溴联苯， 虽然限制两苯环绕键旋转， 但不形成对映异构现象。,练习： 下列化合物是否有光活性,24,2. 含手性面化合物 六螺并苯类化合物, 是六个苯环用相邻两碳原子稠合，分子中的碳原子都是sp2杂化。分子应该是平面结构，但两端环上的两个氢原子拥挤，使两端苯环不能在一个平面上,一上一下，像个螺旋，出现不对称现象，产生对映异构现象。其旋光能力惊人，=3700。,25,26,旋光度如此之大,可能是由于整个分子形成特大的健，电子极易被极化的结果。 与此相反，饱和烷烃也有对映
10、体存在，如 CH3CH2C*H（CH3）CH2CH2CH3，但其旋光度几乎测不出来。,十二、外消旋体的拆分 (自学）十三、手性药物和不对称合成 (自学）,27,对映体、内消旋体、外消旋体的不同点。,请思考,有不对称碳化合物 是否一定有手性?,有手性化合物 是否一定有不对称碳 ?,外消旋体：一对对映体右旋体和左旋体的等量混合物。 内消旋体：分子内，含有构造相同的手性碳原子，但存在对称面的分子， (当分子中存在两个结构相同而构型相反的手性原子时)， 由于各手性原子所能引起的旋光效应相互抵消，使该分子成为 不旋光的物质，这种物质称为内消旋体， 用meso表示 。,28,作业： P 90-94 3-2, 3-8, 3-9, 3-11, 3-13, 3-14 (1, 2, 3, 4), 3-15,
