第4章 对映异构

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1、第四章对映异构构造相同，但分子中原子在空间的排列方式不同的化合物称为立体异构体，这种现象称为立体异构。它是立体化学的主要内容之一。那么，什么叫立体化学？立体化学（stereochemistry）是一种以三度空间来研究分子结构和性质的科学。我们知道有机分子是立体的，所以在研究它时必须要有立体化学的观念。目前已发现许多有机化合物的结构和性质一定要从它们的空间排列来解释。正由于有机分子是立体的，所以会因它们中的各原子在空间排列位置的不同而造成异构现象--立体异构。前面所讲的构象异构和顺、反异构都是立体异构。可是构象异构和顺、反异构不同，构象异

2、构可借分子中单键的旋转而互变。因此很难分离出构象异构体，只能利用光谱分析、热力学计算、偶极矩测量以及X-光或电子衍射证明它们的存在。而顺、反异构体的互变要通过键的断裂，比较困难，因此能得到纯的顺式异构体和反式异构体。  立体异构除了上面两种以外，这里我们介绍第三种，那就是对映异构（enantiomerism）。例如：当我们进行2-丁烯的水合反应时，分离到两种丁醇，它们的物理性质和化学性质基本上相同，只是在对偏振光的作用上有差异，一个使偏振光向右转（右旋体Dextrorotatory）一个使偏振光向左转（左旋体Levorotatory），

3、转的度数基本上也相同。它们的结构如按照平面来书写，很难看出有什么两样，都是CH3CH2CH（OH）CH3，可是在空间排列上，它们是不同的，它们互成镜象不重合，所以不是一个化合物，是构型异构体。  由于这两个异构体互相对映，故称为对映体（Enantionmers).又因为它们中的一个要使偏振光向左转，另一个使偏振光向右转，所以也常称为旋光异构体（Opticalisomers）。旋光异构现象是用偏振光来鉴别的，那么什么是偏振光？化合物的旋光性又是怎样测得的？   §1. 旋光性一、平面偏振光和旋光性光波是一种电磁波，它的振动方向与其前进方向

4、垂直。  在普通光线里，光波可在垂直于它前进方向的任何可能的平面上振动。中心圆点“O”，表示垂直于纸面的光的前进方向，双箭头表示光可能的振动方向。如果将普通光线通过一个Nicol棱晶，它好象一个栅栏，只允许与棱晶晶轴相互平行的平面上振动的光线透过棱晶。这种通过Nicol棱晶的光线叫做平面偏振光（Plane-polarzedlight）简称偏振光。1.平面偏振光2.旋光性若把偏振光透过一些物质（液体或溶液），如乳酸、葡萄糖等，能使偏振光的振动平面旋转一定的角度(α)。这种能使偏振光振动平面旋转的性质称为物质的旋光性。具有旋光性的物质称为旋

5、光物质或称为光学活性物质，使偏光振动平面向右旋转称为右旋体，能使偏光向左旋转的称为左旋体。旋光物质使偏光振动平面旋转的角度称为旋光度，通常用α表示。二、旋光仪和比旋光度1.旋光仪（polarimeter）它的主要部分是两个Nicol棱晶，一个盛液管和一个回转刻度盘。 旋光仪里面装有两个Nicol棱晶，起偏棱晶（B）是固定不动的，其作用是把光源（A）投入的光变成偏光，D是检偏棱晶，它与回转刻度盘（E）相连，可以转动，用以测定振动平面的旋转角度。C为待测样品的盛液管，F是观察用的目镜。如果盛液管中不放液体试样，那么经过起偏棱晶后出来的偏光就

6、可直接射在第二个棱晶--检偏棱晶上。显然只有当检偏棱晶的晶轴和起偏棱晶的晶轴相互平行时，偏光才能通过，这时目镜处视野明亮，如若两个棱晶的晶轴相互垂直，则偏光完全不能通过。                        实际测定时应先旋转检偏镜，使视野中光亮度相等，得到零点。然后放入旋光物质，视野中光亮度就不相等，旋转检偏镜，使视野的亮度再变成一样，这时所得到的读数与零点之间的差，α，就是该物质的旋光度。    2.比旋光度这里应该指出：物质的旋光度，一般是用比旋光度（specificrotation）表示。t为测定时的温度，一般是室温，

7、λ为测定时光的波长一般采用钠光（波长为589.3nm,用符号D表示）。如：肌肉乳酸的比旋光度为=+0.38°，发酵乳酸的比旋光度为：=-0.38°一般用（+）表示右旋，（-）表示左旋。    α：旋光度，l：盛液管的长度，单位：分米，c溶液的浓度，单位：克/毫升。纯液体：d:液体的密度旋光度受温度、波长、溶剂、浓度、盛液管长度的影响，因此在不用水为溶剂时，需注明溶剂的名称，有时还注明测定时溶液的浓度。   右旋酒石酸： （乙醇，5%）物质的旋光性质有时也用摩尔比旋光度，M为该化合物的相对分子质量三、产生旋光性的原因我们知道光是一种电磁波

8、，平面偏振光也是电磁波，它可以看作是由两种圆偏振光合并组成的。它们都围绕着光前进方向的轴呈螺旋形向前传播，其中一种圆偏振光呈右螺旋行，称为右旋圆偏光，而另一种呈左螺旋形称为左旋圆偏光。这两种光互为不能重叠的