文档介绍：第四章对映异构与立体化学
主要内容
平面偏振光和物质的旋光性
分子的手性和对映体
对映异构现象和分子结构的关系:对称面、对称轴、对称中心、更替对称轴。
含有一个手性碳原子的化合物的对映异构
含有多个手性碳原子的化合物的对映异构
环状化合物的立体异构:环丙烷和环已烷衍生物
不含手性碳原子的化合物的对映异构
外消旋体的拆分和外消旋化
手性合成
光是一种电磁波,光波的振动方向与光的前进方向垂直。如果让光通过一个象栅栏一样的 Nicol 棱镜(起偏镜)就不是所有方向的光都能通过,而只有与棱镜晶轴方向平行的光才能通过。这样,透过棱晶的光就只能在一个方向上振动,象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。
偏振光和比旋光度
偏振光能否透过第二个Nicol 棱镜(检偏镜) 取决于两个棱镜的晶轴是否平行,平行则可透过;否则不能通过。如果在两个棱镜之间放一个盛液管,里面装入两种不同的物质:
结论: 物质有两类:
(1)旋光性物质——能使偏振光振动面旋转的性质,叫做旋光性;具有旋光性的物质,叫做旋光性物质。
(2)非旋光性物质——不具有旋光性的物质,叫做非旋光性物质。
旋光性物质使偏振光旋转的角度,称为旋光度,以“”表示。
旋光度“”受温度、光源、浓度、管长等许多因素的影响,为了便于比较,常用比旋光度[]来表示:
[
]
l
t
×
=
c
a
a
l
式中: α为旋光仪测得试样的旋光度;
c 为试样的质量浓度,单位 g . ml1;
l 为盛液管的长度,单位 dm 。
t 测样时的温度。
为旋光仪使用的光源的波长(通常用钠光,以D表示)。
比旋光度表示:盛液管为1分米长,被测物浓度为1g/ml时的旋光度。
立体异构
由原子或基团空间排列或取向不同所产生的异构现象。
立体化学(Stereochemistry)
——以三维空间研究分子结构和性质的科学
构象异构体
(可互相转化)
构型异构体(顺反异构)
(不能相互转化)
异构体的分类
立体异构体的定义:分子中的原子或原子团互相连接的次序相同,但在空间的排列方向不同而引起的异构体。
立体化学的任务:研究分子的立体形象及与立体形象相联系的特殊物理性质和化学性质的科学。
对映异构体
两个模型化合物互为实物和镜像, 但它们不能重合. 因此他们是一对异构体, 互为对映, 称为对映异构体。
对映异构好比人的左手和右手的关系,左手和右手互为镜像,它们不能重合。就象左手的手套带在右手上总是不合适。为此也把实物和镜像不能重合的现象称为手性。具有手性的分子叫手性分子(或者说:不能与其镜象叠合的分子为手性分子)。
注意:
任何化合物都有镜像,但多数实物和它的镜像都能重合。如果实物和它的镜像能重合,它们就是同一物质,是非手性的,无对映体。
对映异构体的性质
(S)-(+)-乳酸(R)-(-)-乳酸
mp 53oC mp 53oC
[]D = + []D = -
pKa=(25oC) pKa=(25oC)
15
15
一对对映体结构差别很小,因此它们具有相同的bp,mp,溶解度等,化学性质也基本相同。很难用一般的物理或化学方法区分。但它们对平面偏振光的作用不同:
一个可使平面偏振光向右旋,称为右旋体;另一个可使平面偏振光向左旋,称为左旋体。二者旋转角度相同。因此对映异构也叫做旋光异构。