立體異構(gòu)復(fù)習(xí)過程

1、精品文檔第10章立體異構(gòu)一、學(xué)習(xí)基本要了解立體異構(gòu)的種類。了解偏振光的產(chǎn)生，掌握手性、手性分子、旋光活性、對映異構(gòu)體等基本概念。了解手性分子構(gòu)型的表示方法，掌握費歇爾投影式的書寫方法。掌握手性分子的 R、S標記方法，了解不含手性碳原子的手性分子的旋光性，了解一 取代環(huán)己烷的優(yōu)勢構(gòu)象。二、重點和難點重點：運用旋光知識測定物質(zhì)濃度和鑒別物質(zhì)，旋光異構(gòu)體的費歇爾投影式，手性碳原子的R、S標記法。難點：費歇爾投影式的寫法，手性碳原子的R、S標記法。三、教案（一）基本概念1、偏振光：透過尼爾棱鏡只在一個平面上振動的光稱為偏振光。2、手征性：兩個物體看起來完全一樣，像左右手那樣互呈實物與鏡像關(guān)系而不能完全

2、 重合的特性稱為手征性，簡稱手性。3、手性分子：有些微觀分子也具有手性，兩個分子看起來完全一樣，像左右手那樣互 呈實物與鏡像關(guān)系而不能完全重合，這種分子稱為手性分子。4、旋光活性：偏振光透過手性分子及其水溶液時，光的振動平面發(fā)生偏轉(zhuǎn)，手性分子 具有的這種性質(zhì)成為旋光活性，或光學(xué)活性。5、手性碳原子：與四個不相同的原子或基團相連的碳原子稱為手性碳原子，簡稱手性 碳。含有手性碳原子是分子具有手性的普遍因素，但不是分子具有手性的充分必要條件。6、旋光度：旋光物質(zhì)使偏振光旋轉(zhuǎn)的角度稱為旋光度，一般用表示，與溶液的濃度、盛液管的長度，測定時的溫度以及光源和溶劑的性質(zhì)有關(guān)。7、比旋光度：旋光物質(zhì)在光源波長

3、和測定溫度一定的條件下，溶液濃度為1 g .ml-1,盛液管長度為1dm時的旋光度，比旋光度一般用 表示。8、對映異構(gòu)體：互呈實物與鏡像關(guān)系的兩個手性分子，使偏振光旋轉(zhuǎn)的角度相同，但 方向相反，這兩個分子稱為對應(yīng)異構(gòu)體。9、外消旋體：等量的左旋體和右旋體混合在一起，導(dǎo)致旋光性消失，這種混合物稱為 外消旋體。10、內(nèi)消旋：含有兩個相同手性碳原子的化合物，如果兩個手性碳原子的構(gòu)型相反，其旋光性在分子內(nèi)就相互抵消了，這種化合物成為內(nèi)消旋體。（二）基本知識1、物質(zhì)的光學(xué)活性偏振光透過一些天然物質(zhì)的水溶液時會產(chǎn)生兩種現(xiàn)象；一種是像水、酒精等物質(zhì)，不使偏振光的振動平面發(fā)生旋轉(zhuǎn)，此類物質(zhì)稱為非旋光物質(zhì)或非光

4、學(xué)活性物質(zhì)。另一種是像乳酸、酒石酸等物質(zhì)，可以使偏振光的振動平面旋轉(zhuǎn)一定角度，這類物質(zhì)稱為旋光物質(zhì)或光學(xué)活性物質(zhì)。旋光物質(zhì)中能使偏振光向右旋轉(zhuǎn)的稱為右旋體，用（+）號表示；能使偏振光向左旋轉(zhuǎn)的稱為左旋體，用（-）號表示。如從肌肉中提取的乳酸就是（+）乳酸，而由葡萄糖酵得到的乳酸則是（-）乳酸。等量的左旋體和右旋體組成的混合體系，失去旋光性、稱為外消 旋體，用（土）表示。如酸牛奶中的乳酸就是（土）乳酸，外消旋體沒有光學(xué)活性，但可以 拆分為左旋和右旋兩個具有旋光活性的異構(gòu)體。旋光物質(zhì)使偏振光旋轉(zhuǎn)的角度稱為旋光度，一般用表示，與溶液的濃度、盛液管的長度，測定時的溫度以及光源和溶劑的性質(zhì)有關(guān)。為了消除

5、溶液濃度和盛液管長度對旋光度 的影響，引入比旋光度的概念，比旋光度用表示，比旋光度與旋光度 的關(guān)系為：精品文檔精品文檔2、手性分子的構(gòu)型表示方法手性分子的構(gòu)型有兩種表示方法，即透視式和投影式。透視式是將手性碳和另外兩個基團放在紙面上，并用實線連接，用楔型實線表示伸出紙面前的基團，用虛線表示伸向紙面后的基團。投影式又稱費歇爾投影式，是一種人為規(guī)定的投影方式。其方法為：用十線的交叉點代 表手性碳原子，水平線所連的兩個原子或基團伸出紙面外，豎直線所有的兩個原子或基團伸向紙面里。投影時將含手性碳的碳鍵豎直擺放，把命名時編號最小的碳原子放在上端，這樣乳酸的兩種對映異構(gòu)體可用透視式和費歇爾投影式表示為：3

6、、費歇爾投影式的使用原則使用費歇爾投影式時， 要注意投影式不能離開紙面翻轉(zhuǎn)，也不能旋轉(zhuǎn)90o或270。，因為這樣會改變手性碳原子的構(gòu)型；但可以在紙面上旋轉(zhuǎn)180。，不改變分子的構(gòu)型關(guān)系，仍代表原來分子的構(gòu)型。如果固定手性碳原子的一個基團位置，而把另外三個基團順時針或逆時針調(diào)換位置，不改變原化合物的構(gòu)型；如果將手性碳原子所連的任何兩個基團交換位置，會使構(gòu)型變?yōu)樗膶τ钞悩?gòu)體，連續(xù)交還兩次又變回原分子的構(gòu)型。R、S標記。具4R、S標記。具為了表示旋光異構(gòu)體的不同構(gòu)型，需要對手性分子進行標記，一般采用體方法是：先將與手性碳所連的四個基團按次序規(guī)則排定順序，對于乳酸來說，四個基團的順序為：-OH, -

7、COOH -CH3 -H ,然后將四個基團中最小的(-H),放在離眼睛最遠的位 置，觀察剩余三個基團從大到小的排列順序，即由-OH經(jīng)-COOH!kCH3,的走向，如為順時針方向，用R表示；如為逆時針方向，以 S表示。順時針位R-型順時針位R-型使用透視是比較容易確定對映異構(gòu)體的構(gòu)型，但在熟悉了這種方法之后，即使使用費歇爾投影式，也不難確定分子構(gòu)型，如乳酸的一對對映異構(gòu)體可表記為：COOHCOOH-HOHHOHCH3CHj(R)-乳酸(S)-乳酸5、手性碳原子與旋光異構(gòu)體的關(guān)系(1)含有一個手性碳原子的化合物， 有兩個旋光異構(gòu)體，即一個左旋體和一個右旋體，構(gòu)成一對對映異構(gòu)體，等量的異構(gòu)體混合形成

8、一個外消旋體。例如乳酸、甘油醛等。(2)含有兩個不相同的手性碳原子的化合物，有四個旋光異構(gòu)體，構(gòu)成兩對對映異構(gòu)體、四個非對映異構(gòu)體、可組成兩個外消旋體。例如 2, 3二羥基丁酸。精品文檔精品文檔(3)含有兩個相同手性碳原子的化合物，有三個旋光異構(gòu)體，一個左旋體、一個右旋 體和一個內(nèi)消旋體。構(gòu)成一對對映異構(gòu)體、兩個非對映異構(gòu)體和一個外消旋體。(4)不含手性碳原子的化合物，有些不含手性碳原子的化合物，由于分子內(nèi)具有不對 稱因素而具有旋光現(xiàn)象，如四取代聯(lián)苯分子、二取代環(huán)丙烷分子，都是手性分子。例1例1將某糖5 g溶于100 ml甲醇中，在T=20 C , L=1. 0 dm 的條件下,以鈉光為a、

9、a、a、 a、(a)(b)b是一對對映異構(gòu)體，等量的a、b混合，組成一個外消旋體。光源， 測得旋光度 a = -4.64。，試計算該糖的a 。= -9X8 果捌(-9竽)xl100HHOCH3HHOCH3CH3HO HH OHCH3* 例2下列化合物中有無手性碳原子(用星號標出)，寫出可能有的旋光異構(gòu)體的費歇爾例2下列化合物中有無手性碳原子(用星號標出)，寫出可能有的旋光異構(gòu)體的費歇爾投影式，用 R S標記，指出對映異構(gòu)體、內(nèi)消旋體和外消旋體。2-氯丁烷 2, 3- 丁二醇 a, 3 -二澳代丁酸2, 2-二氯代丁酸分析 (1)根據(jù)名稱寫出結(jié)構(gòu)式。(2)找出分子中的手性碳原子，用星號表記。(3

10、)按費歇爾投影式的書寫原則，寫出投影式。(4)指出各種旋光異構(gòu)體。解： 、是手性分子，其結(jié)構(gòu)式和費歇爾投影式為CH3- Cd2- CH -CH3ClCh3-CH -CH -CH3OH OHCH3 TOC o 1-5 h z HOHHOHCH3(a)(b)(c)精品文檔精品文檔a、b是一對對映異構(gòu)體，等量的 a、b混合，組成一個外消旋體，c是內(nèi)消旋體。* * CH3-(H GH -COOHBr Br(300H(Br：OOH(l-lIICOOH(DrCOOHLIHBrDrBrH HRrBl 5l-lHH(a)Bl)H3(b)di(c)H B|3(d)H HCH3(BlCH3a與b, c與d是兩對對

11、映異構(gòu)體，等量的 a與b, c與d組成兩個外消旋體。不含手性碳原子，無旋光異構(gòu)體。ClIHOOC -CH2-C-COOHICl例3 2-甲基丁烷進行氯化，列出所有可能的一氯代產(chǎn)物， 寫出其中手性分子的投影式, 并用R、S標記。分析(1)烷燒氯化，由于碳原子的級數(shù)和所在的位置不同，氯化可能有不同產(chǎn)物。(2)由于氯原子取代氫原子，可產(chǎn)生手性碳原子，也可產(chǎn)生手性分子。R、SR、S標記。CH3-4-CH2 C,CH3 CH3-4-CH2 C,CH3 ICH3-CH2- C CH 3ClCH3一 * L _CHychCH3p3ClCl -CH2-CH2-CH -CH3 CH2ClHCH3CH3CH2Cl

12、HCH3CH3CHCH3CH2ClH3cHCHCH3(S)(S)(R)例3 2-氯丁烷與甲醇鈉作用生成兩種醒，畫出這兩種醒的投影式，并表明構(gòu)型。分析 (1) 2-氯丁烷含有一個手性碳原子，是手性分子。(2) 2-氯丁烷與甲醇鈉作用生成兩種觸，是一對對映異構(gòu)體，可用費歇爾投影式表示。 解：*CH 3 Cd2 CH CH3 + NaOCH3 CH -(H CHCH3ClOCH3精品文檔精品文檔CHHCO精品文檔CHHCOHCH2CH3（S）（R）例4 2, 3-二甲基丁二酸的衍生物有旋光性，把它水解，或用甲醇使其酯化，產(chǎn)物將 沒有旋光性。推測原來的2, 3-二甲基丁二酸衍生物是什么，寫出結(jié)構(gòu)式。分

13、析 （1） 2, 3-二甲基二酸的衍生物有旋光性，說明分子內(nèi)有兩個不相同的手性碳原子。（2）把該分子水解或酯化產(chǎn)物沒有旋光性，說明兩個不相同的手性碳原子變成了相同 的手性碳原子。（3）由此可知，原衍生物中兩個甲基在費歇爾投影式的同側(cè)，原衍生物中的一個竣基 與甲醇酯化。解：2, 3-二甲基丁二酸的衍生物是：COOCH3 * * _HOOCCH CH COOCH 3I ICH3 COOCH3 * * _HOOCCH CH COOCH 3I ICH3 CH3CH3COOHCH3COOCH3CH3HCH3HCOOH實驗葡萄糖注射液的含量測定一、目的要求.掌握旋光法測定葡萄糖注射液含量的基本原理、操作方

14、法及結(jié)果計算。.學(xué)會正確使用自動旋光儀。二、儀器與試劑儀器 自動旋光儀，旋光管，移液管（ 50ml）,容量瓶（100ml）。試劑葡萄糖注射液（含量在10%A上），氨試液（取濃氨溶液400ml,加水使成1000ml）。 三、方法原理葡萄糖分子結(jié)構(gòu)中有多個不對稱碳原子，具有旋光性，為右旋體。一定條件下的旋光度是旋光性物質(zhì)的特性常數(shù)， 測定葡萄糖的比旋度， 可以鑒別藥物，也可以反映藥物的純雜程 度。旋光度（“）與溶液的濃度（c）和偏振光透過溶液的厚度（L）成正比。當(dāng)偏振光通過 厚1dm且每1ml中含有旋光性物質(zhì)1g的溶液，使用光線波長為鈉光D線（589.3nm）,測定溫度為t C時，測得的旋光度稱為

15、該物質(zhì)的比旋度，以 a ”= a /Lc。四、操作步驟.供試液的配制精密取葡萄糖注射液適量（濃度為 25%的取40ml,制成每100ml中含葡萄糖10g的溶 液），置于100ml容量瓶中，加氨試液 0.2ml （10批10蛆下規(guī)格的本品可直接取樣測定）， 用水稀釋至刻度，搖勻，靜置 10min,即得供試液。.調(diào)整零點精品文檔精品文檔將旋光管用蒸儲水沖洗數(shù)次，緩緩注滿蒸儲水（注意勿使發(fā)生氣泡），小心蓋上玻璃片、 橡膠墊和螺帽，旋緊旋光管兩端螺帽時，不應(yīng)用力過大以免產(chǎn)生應(yīng)力，造成誤差，然后以軟 布或擦鏡紙揩干、擦凈，認定方向?qū)⑿夤苤糜谛庥媰?nèi)，調(diào)整零點。.測定將旋光管用供試液沖洗數(shù)次，按上述同樣

16、方式裝入供試液并按同一方向置于旋光計內(nèi)，同法讀取旋光度3次，取其平均值與2.0852相乘，即得供試液的旋光度。 根據(jù)供試液的旋 光度，求得葡萄糖注射液中QH2a妊0的含量。五、實驗結(jié)果.數(shù)據(jù)記錄葡萄糖123aa平均值標小里百分含量2.結(jié)果計算2.0852C L2.0852C L100%標示量的百分含量=式中：1、2、3 一測得的旋光度；2.0852常數(shù)；C每100ml溶液中含葡萄糖的重量（g）;L旋光管的長度（dm）。2.0852的由來：+52.75為無水葡萄糖的比旋度，按下式計算無水葡萄糖的濃度: 無水葡萄糖濃度C =100 a / a d201如果換算成一水葡萄糖濃度（C，）時，則應(yīng)為：1

17、98.17（ 一水葡萄糖的分子量 ）180.16（無水葡萄糖的分子量）C = C x /100198.17= x 52.75 1 x 180.16=a X 2.0852所以，測定葡萄糖溶液的旋光度可以求得其含量。精品文檔精品文檔六、注意事項.鈉光燈啟輝后至少 20min后發(fā)光才能穩(wěn)定，測定或讀數(shù)時應(yīng)在發(fā)光穩(wěn)定后進行。.測定時應(yīng)調(diào)節(jié)溫度至 20 C 0.5 C。.供試液應(yīng)不顯渾濁或含有混懸的小粒，否則應(yīng)預(yù)先過濾并棄去初濾液。.測定結(jié)束后須將測定管洗凈晾干，不許將盛有供試品的測試管長時間置于儀器樣品室 內(nèi)；儀器不使用時樣品室可放硅膠吸潮。七、思考題1.為什么在10爐上的葡萄糖溶液中加入氨試液并放置

18、10min后才能測定旋光度？【附一】WZZ-2自動旋光儀的使用方法旋光儀是測定物質(zhì)旋光度的儀器。通過對樣品旋光度的測定，可以分析確定物質(zhì)的濃度、 含量及純度等。目前使用較普遍的是國產(chǎn)WZZ-2自動旋光儀，該儀器采用光電檢測自動平衡原理，進行自動測量，測量結(jié)果由數(shù)字顯示。具有體積小，靈敏度高，讀數(shù)方便等特點。對 目視旋光儀難以分析的低旋光樣品也能適應(yīng)。（一）構(gòu)造原理WZZ-2自動旋光儀采用 20W鈉光燈作光源，由小孔光欄和物鏡組成一個簡單的點光源平行光管（圖15-1）,平行光經(jīng)偏振鏡 A變?yōu)槠矫嫫窆?，其振動平面?0（圖15-2a）,當(dāng)偏振光經(jīng)過有法拉第效應(yīng)的磁旋線圈時，其振動平面產(chǎn)生50Hz

19、的3角往復(fù)擺動（圖15-2b）,光線經(jīng)過偏振鏡 B投射到光電倍增管上，產(chǎn)生交變的電訊號。圖15-1自動旋光儀的構(gòu)造.光源2.小孔光欄3.物鏡4.濾光片5.偏振鏡6.磁旋線圈7.樣品室8.偏振鏡9.光電倍 增管10.前置放大器11.自動高壓12.選頻放大器13.功率放大器14.伺服電機15.蝸輪蝸桿 16.計數(shù)器儀器以兩偏振鏡光軸正交時（即OOL PP）作為光學(xué)零點（OO為偏振鏡A的偏振軸，PP為偏振鏡B的偏振軸），此時，“ 二0。磁旋線圈產(chǎn)生的3角擺動，在光學(xué)零點時得到 100Hz的光電訊號；在有a 1?；騛 2。的試樣時得到50Hz的訊號，但它們的相位正好相反。因此， 能使工作頻率為 50H

20、z的伺服電機轉(zhuǎn)動。伺服電機通過蝸輪，蝸桿將偏振鏡轉(zhuǎn)過a。（a = “1或a=a 2）,儀器回到光學(xué)零點，伺服電機在100Hz訊號的控制下，重新出現(xiàn)平衡指示。精品文檔精品文檔圖15-2旋光儀工作原理a.偏振鏡A產(chǎn)生的偏振光在 OO平面內(nèi)振動b.通過磁旋線圈后的偏振光振動面以3角擺動C.通過樣品后的偏振光振動面旋轉(zhuǎn)a1。d.儀器示數(shù)平衡后偏振鏡 A反向轉(zhuǎn)過a 1。補償了樣品的旋光度(二)使用方法1.操作步驟(1)將儀器電源插頭插入 220V交流電源，并將接地腳可靠接地。(2)打開電源開關(guān)，這時鈉光燈應(yīng)啟亮，需經(jīng) 5min鈉光燈預(yù)熱，使之發(fā)光穩(wěn)定。(3)打開電源開關(guān)(若光源開關(guān)打開后，鈉光燈熄滅，則再將光源開關(guān)上下重復(fù)打開1到2次，使鈉光燈在直流下點亮，為正常) 。(4)打開測量開關(guān)，這時數(shù)碼管應(yīng)有數(shù)字顯示。(5)將裝有蒸儲水或其他空白溶劑的試管放入樣品室，蓋上箱蓋，待示數(shù)穩(wěn)定后，按 清零按鈕。試管中若有氣泡，應(yīng)先讓氣泡浮在凸頸處。通光面兩端的霧狀水滴，應(yīng)用軟布揩 干。試管螺帽不宜旋得過緊，以免產(chǎn)生應(yīng)為，影響讀數(shù)。試管安放時應(yīng)注意標記的位置和方向。(6)取出試管，將待測樣品注入試管，按相同的位置和方向放入樣品室內(nèi)，蓋好箱蓋。儀器數(shù)顯窗將顯