旋光異構(gòu)

重點(diǎn)：

1.物質(zhì)的旋光性與其分子構(gòu)型的關(guān)系及物質(zhì)產(chǎn)生旋光性的根本原因，正確判斷一個(gè)化合物是否具有旋光性。

2.含有一個(gè)和兩個(gè)手性碳原子化合物旋光異構(gòu)體構(gòu)型（D、L或R、S）的標(biāo)記、命名及旋光異構(gòu)體Fischer投影式的書(shū)寫(xiě)及相互關(guān)系的確定。難點(diǎn)：正確判斷一個(gè)化合物是否具有旋光性及D、L或R、S構(gòu)型的標(biāo)記、命名及旋光異構(gòu)體Fischer投影式的書(shū)寫(xiě)及相互關(guān)系的確定。

旋光異構(gòu)第一節(jié)旋光性和比旋光度實(shí)驗(yàn)事實(shí)：結(jié)論：來(lái)源不同，旋光性不同。

旋光性不同，生理活性有很大差異。如：左旋右旋氯霉素有殺菌作用作用很微弱維生素C治療壞血病療效很微弱葡萄糖沒(méi)有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值什么叫旋光性？什么物質(zhì)具有旋光性？旋光性與分子構(gòu)性有什么關(guān)系呢？

一、物質(zhì)的旋光性

能使平面偏振光的振動(dòng)平面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)叫物質(zhì)的旋光性。什么叫平面偏振光呢？（一）平面偏振光

平面偏振光

（二）旋光活性物質(zhì)

旋光（活性）物質(zhì)(如：乳酸、葡萄糖)

能使平面偏振光的振動(dòng)平面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)，有旋光性，稱(chēng)為旋光（活性）物質(zhì)或稱(chēng)光學(xué)活性物質(zhì)。

非旋光（活性）物質(zhì)（如：水、酒精）

不能使偏光振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)，無(wú)旋光性，稱(chēng)為非旋光（活性）物質(zhì)或稱(chēng)無(wú)光學(xué)活性物質(zhì)。

左旋、右旋、左旋體（-）、右旋體（+）

二、比旋光度

（一）旋光度（α）

旋光性物質(zhì)使偏振光的振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)的角度，稱(chēng)為旋光度，以“α”表示。

旋光儀原理示意圖

左旋25°，表示為-25°；右旋25°，表示為+25°；

旋光度與溫度、待測(cè)液的濃度、光的波長(zhǎng)、盛液管的長(zhǎng)度、溶劑的種類(lèi)有關(guān)，測(cè)出的旋光度沒(méi)有可比性，便提出了比旋光度。（二）比旋光度

—比旋光度α—旋光度

ρB

—密度l—盛液管長(zhǎng)度

測(cè)定物質(zhì)的旋光度時(shí)，所用溶劑也會(huì)影響物質(zhì)的旋光度，因此，不用水作溶劑時(shí)，需注明溶劑的名稱(chēng)。如：

第二節(jié)分子的手性與旋光異構(gòu)一、物質(zhì)的旋光性與分子構(gòu)型的關(guān)系（一）手性和手性分子

1.手性左右手具有實(shí)物與鏡像關(guān)系，但不能完全重疊。像這種具有實(shí)物與鏡像關(guān)系，但不能完全重疊的特性叫“手性”或“手征性”。產(chǎn)生手性的原因：兩只手的手指在空間的排列方式不同（如上圖）。2.手性分子具有實(shí)物與鏡像關(guān)系，但不能完全重疊的分子叫手性分子。產(chǎn)生手性分子的原因：手性分子中的原子或原子團(tuán)在空間的排列方式不同。注：手性分子一定具有旋光性，具有旋光性的分子一定是手性分子。與四個(gè)完全不同的原子或原子團(tuán)相連的碳原子叫手性碳原子。如：

手性碳原子用星（*）號(hào)標(biāo)出。注：具有旋光性的物質(zhì)一般都含有手性碳原子，但不盡然；具有手性碳原子的物質(zhì)一般都具有旋光性，但也不盡然。（二）對(duì)稱(chēng)因素

1.對(duì)稱(chēng)面

對(duì)稱(chēng)面對(duì)稱(chēng)中心

2.對(duì)稱(chēng)中心具有對(duì)稱(chēng)面或?qū)ΨQ(chēng)中心的分子，既具有對(duì)稱(chēng)因素，是非手性分子，因此無(wú)旋光性。二、含一個(gè)手性碳原子化合物的旋光異構(gòu)（一）對(duì)映體與外消旋體

1.對(duì)映體：具有實(shí)物與鏡像關(guān)系但不能完全重疊的一對(duì)旋光異構(gòu)體，叫對(duì)映異構(gòu)體，簡(jiǎn)稱(chēng)對(duì)映體。

對(duì)映體的特點(diǎn)：（1）物性、化性一般都相同；（2）比旋光度大小相等，方向相反。

2.外消旋體：等量的左旋體和右旋體（對(duì)映體）的混合物叫外消旋體。通常用（±）表示外消旋體。外消旋體的特點(diǎn)：（1）為一混合物；（2）比旋光度為零。（3）與相應(yīng)的左旋體和右旋體相比：

①旋光性不同；②物性有差異；③化性基本相同

結(jié)論：（1）含一個(gè)手性碳原子的化合物有兩個(gè)旋光異構(gòu)體（一個(gè)左旋體、一個(gè)右旋體），等量混合組成一個(gè)外消旋體。（2）含一個(gè)手性碳原子的化合物一定具有旋光性。（二）旋光異構(gòu)體構(gòu)型的表示方法—費(fèi)歇爾（E.Fischer）投影式書(shū)寫(xiě)方法：（1）用“+”字交叉點(diǎn)表示手性碳原子，四個(gè)價(jià)鍵與四個(gè)不同的原子或原子團(tuán)相連。（2）分子的主碳鏈直立，命名中編號(hào)小的碳原子處在上方。（3）水平鍵指向紙面（或板面）的前方；垂直鍵指向紙面（或板面）的后方。（4）費(fèi)歇爾投影式只能在紙面上旋轉(zhuǎn)180°的整數(shù)倍；（5）費(fèi)歇爾投影式不能離開(kāi)紙面翻轉(zhuǎn)。

例如：（三）旋光異構(gòu)體構(gòu)型的標(biāo)記

1.有機(jī)化合物構(gòu)型的表示方法

2.D/L標(biāo)記法

1951年以前，沒(méi)有直接測(cè)定分子真實(shí)構(gòu)型的方法，費(fèi)歇爾建議以甘油醛為標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型物，并人為規(guī)定，以甘油醛費(fèi)歇爾投影式中羥基在碳鏈右邊的為D-

構(gòu)型，反之為L(zhǎng)-構(gòu)型。

D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛

注：D、L與“+、-”

沒(méi)有必然的聯(lián)系3.R/S標(biāo)記法

R/S標(biāo)記法是廣泛使用的一種方法。規(guī)律：面對(duì)三個(gè)較大集團(tuán)，由大到小順時(shí)針排列為R構(gòu)型；由大到小逆時(shí)針排列為S構(gòu)型。

判斷R/S構(gòu)型的簡(jiǎn)便方法：最小集團(tuán)處在垂直鍵上，順規(guī)律；最小集團(tuán)處在水平鍵上，逆規(guī)律。

最小集團(tuán)不一定是氫原子。如：

三、含兩個(gè)手性碳原子化合物的旋光異構(gòu)（一）含兩個(gè)不相同手性碳原子化合物的旋光異構(gòu)

含兩個(gè)或多個(gè)不相同手性碳原子化合物的旋光異構(gòu)體和外消旋體數(shù)目：手性碳原子數(shù)旋光異構(gòu)體數(shù)外消旋體數(shù)

121242384n2n2n-1（二）含兩個(gè)相同手性碳原子化合物的旋光異構(gòu)

含有兩個(gè)相同手性碳原子的化合物，有三種旋光異構(gòu)體：左旋體、右旋體和內(nèi)消旋體。等量的左旋體和右旋體混合，組成外消旋體。

（三）環(huán)狀化合物的旋光異構(gòu)（四）不含手性碳原子化合物的旋光異構(gòu)

1.丙二烯型化合物

軌道重疊：對(duì)映體：2.聯(lián)苯型化合物

四、旋光異構(gòu)體相互關(guān)系的確定

（一）制作模型法（二）沿平面旋轉(zhuǎn)法

例如：

根據(jù)費(fèi)歇爾投影式規(guī)定，沿平面旋轉(zhuǎn)180°構(gòu)型不變。沿平面旋轉(zhuǎn)180°，完全重疊，說(shuō)明二者構(gòu)型相同。

又如：

沿平面旋轉(zhuǎn)180°，二者呈實(shí)物與鏡像關(guān)系，又不能完全重疊，說(shuō)明二者呈對(duì)映體關(guān)系。（三）交換基團(tuán)法如：

后者交換兩次（偶數(shù)次）基團(tuán)后，兩者完全重疊，二者為同一構(gòu)型。

小結(jié)：若交換奇數(shù)次完全重疊，即為對(duì)映體；若交換偶數(shù)次完全重疊，即為同一構(gòu)型。

（四）確定構(gòu)型法對(duì)于采用沿平面旋轉(zhuǎn)法和交換基團(tuán)法確定構(gòu)型均不方便時(shí)，可采用確定構(gòu)型法。

（對(duì)映體）確定構(gòu)型時(shí)，必須按命名時(shí)的編號(hào)順序，將位置相同的手性碳原子的構(gòu)型進(jìn)行比較。

又如：（非對(duì)映體）二者的構(gòu)型完全相同為同一構(gòu)型，完全相反為