大学有机化学旋光异构

第五章旋光异构(Optical Isomerism)一、教学目的和要求同分异构是有机化合物的普遍现象，因此同分异构化学即立体化学的一个重要部分，它是研究组成分子的各个原子在空间的不同排布方式所引起的异构现象,以及因这些异构现象而引起的分子的物理和化学性质的差异的影响.所以讨论立体化学时,总是先从立体异构现象谈起.前面我们已在第二章、第三章、第四章讨论了某些立体异构现象，例如，烷烃构像、脂环烃构像、含双键和脂环化合物顺反异构。

本章在对上述内容作简要小结后，重点讨论立体异构现象中最重要，也是不易掌握的对映异构现象，为进一步学习碳水化合物、蛋白质，以及各类反应中的立体化学现象打好基础本章学习的具体要求1、掌握有机化合物异构的分类2、掌握对映异构、手性、手性分子、非手性分子、旋光活性、旋光活性物质、旋光度和比旋光度等有关概念3、掌握对映异构体数目的计算方法和对映、非对映、外消旋体和内消旋体的概念。

4、掌握费歇尔投影式和投影规则5、了解外消旋化。

二、教学重点与难点重点是旋光异构，旋光与分子结构的关系；含不对称碳原子化合物的旋光异构；难点是旋光异构的表示方法；R、S命名法。

三、教学内容1、偏振光和旋光性2、分子的对称性，手性，旋光活性3、构型表示方法D/L，R/S4、含有多于一个手性碳原子的立体异构5、取代丙二烯类和取代联苯类的旋光异构6、立体专一反应和立体有择反应7、外消旋体的拆分四、教学方法和教学学时（1）教学方法：以讲授为主；教具、多媒体为辅助手段，配合适量的课外作业（2）教学学时：4学时五、总结、布置作业5.1 各种异构现象的归纳旋光异构又称对映异构或光学异构，是指两个分子或多个分子间，由于构型的差异而表现出不同的旋光性能的现象，这些分子互为旋光异构体。

5.2 物质的旋光性Optical Activities of Substances偏振光（plane-polarized light ）使偏振光的振动平面发生偏转的特性叫旋光性。

旋光异构之我见至学习有机化学以来，化学殿堂的多彩缤纷让我深深为之所吸引。

近期对探讨旋光异构体又有产生了强烈的兴趣，下面我想就学习了旋光异构之后谈谈自己对它的分析和看法。

最早在1849年，西方化学家路易·巴斯德（Louis Pasteur）发现从酿酒的容器中取得的酒石酸盐可以使平面偏振光旋转，但是使用其他来源的酒石酸盐却无法测定出此性质。

然而，是什么原因让这两者之间有这样的差别呢？原来这二者互为光学异构物，巴斯德的发现为我们敲开了旋光异构的大门。

酒石酸的结构表达式为HOOC—CH—CH—COOH，但是对于巴斯德的 OH OH发现，我们又如何去解释同样是酒石酸却表现出不同的偏振光现象，这种导致偏振光现象产生的原因是什么？在进行认真的探讨和分析之后终于找到了满意的答案。

当普通光通过一个偏振的透镜或者尼科尔棱镜时，一部分光就被挡住了，只有振动方向与棱镜晶轴平行的光才能通过，这种只有在一个平面上振动的光称为平面偏振光，简称偏振光。

然而，偏振光所在的振动面化学上习惯性的称为偏振面。

当偏振光通过从酿酒的容器中取得的酒石酸后，偏振面的方向就被旋转了。

这就是西方化学家路易·巴斯德在做实验过程中看到的现象。

随着有机化学在化学领域不断研究和发展，我们对这一现象在原有的基础上又有了新的认识。

我们发现偏振光在通过酒石酸的时候偏振面的方向被旋转了一个角度，在现代化学领域我们把这个角度称为旋光度，用“a ”表示。

把使偏振光的偏振面向右旋转的称为右旋体，把使偏振光的偏振面向左旋转的称为左旋体。

左旋体和右旋体的旋光度相同，旋光方向相反，所以等量的左旋体和右旋体组成的体系没有旋光活性，我们把物体内部同时具有左、右旋光的分子而不表现出旋光性称为外消旋性，这种体系叫外消旋体。

它可以被拆分为左旋和右旋两个异构体。

与此对应的内消旋体是指分子本身结构具有相同碳原子，分子的两个半部分互为实物与镜像的体系不表现旋光性。

那么内消旋体与外消旋体有什么异同呢？资料显示两者都不具有旋光性能，内消旋体是一种纯物质，导致其本身不具旋光性的原因在于其分子结构，它不能像外消旋体还可以分离出具有旋光性的两种物质。

第五章 旋光异构第一节 光活性一、 偏振光1．普通光： 有各不同方向振动的光波。

（P92 图6-1 ） 2．尼可尔棱镜：只有与镜轴平行的光才可通过。

3．偏振光：（通过尼可尔棱镜的光）仅在某一平面上振动的光叫偏振光。

4．旋光仪：检查偏振光的仪器。

（邢其毅 P90）普通的旋光仪主要部分是一个两端装有电气石棱镜的长管子，，一端的棱镜是固定的，这个棱镜叫起偏器，另一端是一个可以旋转的棱镜，叫检偏器。

检偏器和一个刻有180°的圆盘相连。

固定棱镜的外端放一个光源，通常是用一个钠光灯。

若两个棱镜的轴是平行的，则圆盘的刻度正指零度，光可通过两个棱镜。

长管中间可放入一根装满要测定具有光活性物质的玻璃管。

5．旋光活性物质：可使偏振光旋转的物质称为旋光活性物质。

6．旋光度：使偏振光振动平面旋转的角度为旋光度。

用“α”表示。

7．右旋：使偏振光振动平面向右旋转称为右旋。

用“+”表示。

8．左旋：使偏振光振动平面向左旋转称为左旋。

用“-”表示 二、 旋光度与比旋光度旋光度：与溶液浓度、盛液管的长度、温度、光波的波长以及溶剂的性质有关。

比旋光度：含有1g 溶质的1ml 溶液放在长1dm 的盛液管中测出的旋光度。

[α]t λ=α/c ×l[α]t λ：比旋光度 t ：测定温度 λ：入射波长， α：旋光度， c ：溶液浓度（g ·ml -1）， l ：盛液管长度（dm ）例如：[α]20D =+3.8°表示在20℃时用钠光灯源，某物质的比旋光度为右旋3.8°第二节 手性及手性化合物一、 分子的立体形象分子的形象是分子结构体现的一种表现现象。

少数简单的分子具有二维形象，大多数有机分子都具有三维形象，也就是呈现立体的形象。

碳原子是一个三维的正四面体结构，当它和四个相同的原子结合时，四个键的键长以及它们之间的夹角都是均等的，为109.5°单当它结合的原子不同时，键角就偏离了这一正常角度。

甘肃农业大学有机化学练习题参考答案第五章旋光异构第五章旋光异构1.名词解释：(1)旋光度：旋光性物质使偏振光振动平面旋转的角度。

(2)比旋光度：一定温度下，一定波长的光照射下，用1dm 样品管测得的1g/mL 物质溶液的旋光度。

(3)手性：两几何体之间互为实物与镜像关系但不能重叠的特性。

(4)手性碳原子：与四个不同原子或原子团相连的碳原子：(5)对称因素：主要有对称面和对称中心。

对分子而言，如果任一原子或原子团在某平面异侧等距离处都有相同的原子或原子团，则该平面为对称面；如果任一原子或原子团在某点异侧等距离处都有相同的原子或原子团，则该点为对称中心。

(6)对映体：彼此间互为实物与镜像关系但不能重叠的的两个分子叫对映异构体，简称对映体。

(7)外消旋体：一对对映体的等量混合物。

(8)内消旋体：有两个相同手性碳原子且具有对称因素的分子。

(9)非对映体：旋光异构体中，不具有实物与镜像关系的分子互为非对映体。

2.判断下列说法是否正确？为什么？(1)错误。

彼此间互为实物与镜像关系但不能重叠的的两个分子叫对映体。

(2)错误。

内消旋体有手性碳原子但无旋光性。

(3)错误。

1-甲基-2-乙基环丙烷无手性碳原子但有手性。

(4)错误。

一对对映体的等量混合物组成外消旋体。

(5)错误。

有两个相同手性碳原子的化合物只有三个旋光异构体。

(6)正确。

(7)正确。

(8)错误。

对映体的一般物理、化学性质相同，故不能用常规的精馏或重结晶方法分离外消旋体。

3.下列化合物有无旋光性？为什么？(1)有两个不同手性碳原子，有旋光性；(2)有两个相同手性碳原子但不是内消旋体，有旋光性；(3)有两个相同手性碳原子，是内消旋体，无旋光性；(4)有一个相同手性碳原子，有旋光性；(5)丙二烯衍生物，无对称因素，有旋光性；(6)有对称因素，无旋光性。

4.写出下列化合物的费歇尔投影式及所有可能的立体异构体，指出那些为对映体？非对映体？内消旋体？(1)(2)(3)(4)H Br CH 2BrCH 2CH 3CH 3CH 3H Cl HBrBr HH BrCOOHCOOHC H CH 2CH 3H 3C HC CH 3H有一对对映体有两对对映体有一对对映体和一个外消旋体有两对对映体5.用R/S 法标明下列化合物中手性碳原子的构型，并写出化合物的名称。

旋光异构之我见至学习有机化学以来，化学殿堂的多彩缤纷让我深深为之所吸引。

近期对探讨旋光异构体又有产生了强烈的兴趣，下面我想就学习了旋光异构之后谈谈自己对它的分析和看法。

最早在1849年，西方化学家路易·巴斯德（Louis Pasteur）发现从酿酒的容器中取得的酒石酸盐可以使平面偏振光旋转，但是使用其他来源的酒石酸盐却无法测定出此性质。

然而，是什么原因让这两者之间有这样的差别呢？原来这二者互为光学异构物，巴斯德的发现为我们敲开了旋光异构的大门。

酒石酸的结构表达式为HOOC—CH—CH—COOH，但是对于巴斯德的发现，我们又如何去解释同样是酒石酸却表现出不同的偏振光现象，这种导致偏振光现象产生的原因是什么？在进行认真的探讨和分析之后终于找到了满意的答案。

当普通光通过一个偏振的透镜或者尼科尔棱镜时，一部分光就被挡住了，只有振动方向与棱镜晶轴平行的光才能通过，这种只有在一个平面上振动的光称为平面偏振光，简称偏振光。

然而，偏振光所在的振动面化学上习惯性的称为偏振面。

当偏振光通过从酿酒的容器中取得的酒石酸后，偏振面的方向就被旋转了。

这就是西方化学家路易·巴斯德在做实验过程中看到的现象。

随着有机化学在化学领域不断研究和发展，我们对这一现象在原有的基础上又有了新的认识。

我们发现偏振光在通过酒石酸的时候偏振面的方向被旋转了一个角度，在现代化学领域我们把这个角度称为旋光度，用“a ”表示。

把使偏振光的偏振面向右旋转的称为右旋体，把使偏振光的偏振面向左旋转的称为左旋体。

左旋体和右旋体的旋光度相同，旋光方向相反，所以等量的左旋体和右旋体组成的体系没有旋光活性，我们把物体内部同时具有左、右旋光的分子而不表现出旋光性称为外消旋性，这种体系叫外消旋体。

它可以被拆分为左旋和右旋两个异构体。

与此对应的内消旋体是指分子本身结构具有相同碳原子，分子的两个半部分互为实物与镜像的体系不表现旋光性。

那么内消旋体与外消旋体有什么异同呢？资料显示两者都不具有旋光性能，内消旋体是一种纯物质，导致其本身不具旋光性的原因在于其分子结构，它不能像外消旋体还可以分离出具有旋光性的两种物质。