立体异构文档格式.docx

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3、手性分子：

有些微观分子也具有手性，两个分子看起来完全一样，像左右手那样互呈实物与镜像关系而不能完全重合，这种分子称为手性分子。

4、旋光活性：

偏振光透过手性分子及其水溶液时，光的振动平面发生偏转，手性分子具有的这种性质成为旋光活性，或光学活性。

5、手性碳原子：

与四个不相同的原子或基团相连的碳原子称为手性碳原子，简称手性碳。

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条件。

6、旋光度：

旋光物质使偏振光旋转的角度称为旋光度，一般用

表示，

与溶液的浓度、盛液管的长度，测定时的温度以及光源和溶剂的性质有关。

7、比旋光度：

旋光物质在光源波长和测定温度一定的条件下，溶液浓度为1ｇ.ml-1,盛液管长度为1dm时的旋光度，比旋光度一般用[

]表示。

8、对映异构体：

互呈实物与镜像关系的两个手性分子，使偏振光旋转的角度相同，但方向相反，

这两个分子称为对应异构体。

9、外消旋体：

等量的左旋体和右旋体混合在一起，导致旋光性消失，这种混合物称为外消旋体。

10、内消旋：

含有两个相同手性碳原子的化合物，如果两个手性碳原子的构型相反，其旋光性在分子内就相互抵消了，这种化合物成为内消旋体。

（二）基本知识

1、物质的光学活性

偏振光透过一些天然物质的水溶液时会产生两种现象；

一种是像水、酒精等物质，不使偏振光的振动平面发生旋转，此类物质称为非旋光物质或非光学活性物质。

另一种是像乳酸、酒石酸等物质，可以使偏振光的振动平面旋转一定角度，这类物质称为旋光物质或光学活性物质。

旋光物质中能使偏振光向右旋转的称为右旋体，用（+）号表示；

能使偏振光向左旋转的称为左旋体，用（-）号表示。

如从肌肉中提取的乳酸就是（+）乳酸，而由葡萄糖酵得到的乳酸则是（-）乳酸。

等量的左旋体和右旋体组成的混合体系，失去旋光性、称为外消旋体，用（±

）表示。

如酸牛奶中的乳酸就是（±

）乳酸，外消旋体没有光学活性，但可以拆分为左旋和右旋两个具有旋光活性的异构体。

为了消除溶液浓度和盛液管长度对旋光度

的影响，引入比旋光度的概念，比旋光度用

表示，比旋光度

与旋光度

的关系为：

=

2、手性分子的构型表示方法

手性分子的构型有两种表示方法，即透视式和投影式。

透视式是将手性碳和另外两个基团放在纸面上，并用实线连接，用楔型实线表示伸出纸面前的基团，用虚线表示伸向纸面后的基团。

投影式又称费歇尔投影式，是一种人为规定的投影方式。

其方法为：

用十线的交叉点代表手性碳原子，水平线所连的两个原子或基团伸出纸面外，竖直线所有的两个原子或基团伸向纸面里。

投影时将含手性碳的碳键竖直摆放，把命名时编号最小的碳原子放在上端，这样乳酸的两种对映异构体可用透视式和费歇尔投影式表示为：

3、费歇尔投影式的使用原则

使用费歇尔投影式时，要注意投影式不能离开纸面翻转，也不能旋转90º

或270º

，因为这样会改变手性碳原子的构型；

但可以在纸面上旋转180º

，不改变分子的构型关系，仍代表原来分子的构型。

如果固定手性碳原子的一个基团位置，而把另外三个基团顺时针或逆时针调换位置，不改变原化合物的构型；

如果将手性碳原子所连的任何两个基团交换位置，会使构型变为它的对映异构体，连续交还两次又变回原分子的构型。

4、R、S表记法

为了表示旋光异构体的不同构型，需要对手性分子进行标记，一般采用R、S标记。

具体方法是：

先将与手性碳所连的四个基团按次序规则排定顺序，对于乳酸来说，四个基团的顺序为：

-OH,>

-COOH>

-CH3>

-H，然后将四个基团中最小的（-H），放在离眼睛最远的位置，观察剩余三个基团从大到小的排列顺序，即由-OH经-COOH到-CH3,的走向，如为顺时针方向，用R表示；

如为逆时针方向，以S表示。

顺时针位R-型逆时针位S-型

使用透视是比较容易确定对映异构体的构型，但在熟悉了这种方法之后，即使使用费歇尔投影式，也不难确定分子构型，如乳酸的一对对映异构体可表记为：

（R）-乳酸（S）-乳酸

5、手性碳原子与旋光异构体的关系

（1）含有一个手性碳原子的化合物，有两个旋光异构体，即一个左旋体和一个右旋体，构成一对对映异构体，等量的异构体混合形成一个外消旋体。

例如乳酸、甘油醛等。

（2）含有两个不相同的手性碳原子的化合物，有四个旋光异构体，构成两对对映异构体、四个非对映异构体、可组成两个外消旋体。

例如2，3二羟基丁酸。

（3）含有两个相同手性碳原子的化合物，有三个旋光异构体，一个左旋体、一个右旋体和一个内消旋体。

构成一对对映异构体、两个非对映异构体和一个外消旋体。

（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，由于分子内具有不对称因素而具有旋光现象，如四取代联苯分子、二取代环丙烷分子，都是手性分子。

例1将某糖5g溶于100ml甲醇中，在T=20℃，L=1.0dm的条件下,以钠光为光源，测得旋光度α=－4.64°

，试计算该糖的[α]。

例2下列化合物中有无手性碳原子（用星号标出），写出可能有的旋光异构体的费歇尔投影式，用R、S标记，指出对映异构体、内消旋体和外消旋体。

①2-氯丁烷②2，3-丁二醇③α，β-二溴代丁酸④2，2-二氯代丁酸

分析

（1）根据名称写出结构式。

（2）找出分子中的手性碳原子，用星号表记。

（3）按费歇尔投影式的书写原则，写出投影式。

（4）指出各种旋光异构体。

解：

①、②、③是手性分子，其结构式和费歇尔投影式为

①

（a）（b）

a、a、 

b是一对对映异构体，等量的a、b混合，组成一个外消旋体。

②

（a）（b）（c）

a、b是一对对映异构体，等量的a、b混合，组成一个外消旋体，c是内消旋体。

③

（a）（b）（c）（d）

a与b，c与d是两对对映异构体，等量的a与b，c与d组成两个外消旋体。

④不含手性碳原子，无旋光异构体。

例32-甲基丁烷进行氯化，列出所有可能的一氯代产物，写出其中手性分子的投影式，并用R、S标记。

分析

（1）烷烃氯化，由于碳原子的级数和所在的位置不同，氯化可能有不同产物。

（2）由于氯原子取代氢原子，可产生手性碳原子，也可产生手性分子。

（3）写出一氯代产物的结构式，写出手性分子的投影式，用R、S标记。

2-甲基丁烷进行氯化，有四种产物：

①③是手性分子。

①②③④

①（R）（S）③（S）（R）

例32-氯丁烷与甲醇钠作用生成两种醚，画出这两种醚的投影式，并表明构型。

分析

（1）2-氯丁烷含有一个手性碳原子，是手性分子。

（2）2-氯丁烷与甲醇钠作用生成两种醚，是一对对映异构体，可用费歇尔投影式表示。

（S）（S） 

（R）

例42，3-二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，产物将没有旋光性。

推测原来的2，3-二甲基丁二酸衍生物是什么，写出结构式。

分析

（1）2，3-二甲基二酸的衍生物有旋光性，说明分子内有两个不相同的手性碳原子。

（2）把该分子水解或酯化产物没有旋光性，说明两个不相同的手性碳原子变成了相同的手性碳原子。

（3）由此可知，原衍生物中两个甲基在费歇尔投影式的同侧，原衍生物中的一个羧基与甲醇酯化。

2，3-二甲基丁二酸的衍生物是：

实验葡萄糖注射液的含量测定

一、目的要求

1.掌握旋光法测定葡萄糖注射液含量的基本原理、操作方法及结果计算。

2.学会正确使用自动旋光仪。

二、仪器与试剂

仪器自动旋光仪，旋光管，移液管（50ml），容量瓶（100ml）。

试剂葡萄糖注射液（含量在10%以上），氨试液（取浓氨溶液400ml，加水使成1000ml）。

三、方法原理

葡萄糖分子结构中有多个不对称碳原子，具有旋光性，为右旋体。

一定条件下的旋光度是旋光性物质的特性常数，测定葡萄糖的比旋度，可以鉴别药物，也可以反映药物的纯杂程度。

旋光度（α）与溶液的浓度（c）和偏振光透过溶液的厚度（L）成正比。

当偏振光通过厚1dm且每1ml中含有旋光性物质1g的溶液，使用光线波长为钠光D线（589.3nm），测定温度为t℃时，测得的旋光度称为该物质的比旋度，以[α]Dt=α/Lc。

四、操作步骤

1.供试液的配制

精密取葡萄糖注射液适量（浓度为25％的取40ml，制成每100ml中含葡萄糖10g的溶液），置于100ml容量瓶中，加氨试液0.2ml（10%或10%以下规格的本品可直接取样测定），用水稀释至刻度，摇匀，静置10min，即得供试液。

2.调整零点

将旋光管用蒸馏水冲洗数次，缓缓注满蒸馏水（注意勿使发生气泡），小心盖上玻璃片、橡胶垫和螺帽，旋紧旋光管两端螺帽时，不应用力过大以免产生应力，造成误差，然后以软布或擦镜纸揩干、擦净，认定方向将旋光管置于旋光计内，调整零点。

3.测定

将旋光管用供试液冲洗数次，按上述同样方式装入供试液并按同一方向置于旋光计内，同法读取旋光度3次，取其平均值与2.0852相乘，即得供试液的旋光度。

根据供试液的旋光度，求得葡萄糖注射液中C6H12O6·

H2O的含量。

五、实验结果

1.数据记录

葡萄糖

1

2

3

α

α平均值

标示量百分含量%

2.结果计算

标示量的百分含量＝

式中:

a1、a2、a3─测得的旋光度；

2.0852¾

常数；

C－每100ml溶液中含葡萄糖的重量（g）；

L－旋光管的长度（dm）。

2.0852的由来：

+52.75为无水葡萄糖的比旋度，按下式计算无水葡萄糖的浓度：

无水葡萄糖浓度　c　=100α/[α]D20l

如果换算成一水葡萄糖浓度（cˊ）时，则应为：

cˊ=c×

=α×

×

2.0852

所以，测定葡萄糖溶液的旋光度可以求得其含量。

六、注意事项

1.钠光灯启辉后至少20min后发光才能稳定，测定或读数时应在发光稳定后进行。

2.测定时应调节温度至20℃±

0.5℃。

3.供试液应不显浑浊或含有混悬的小粒，否则应预先过滤并弃去初滤液。

4.测定结束后须将测定管洗净晾干，不许将盛有供试品的测试管长时间置于仪器样品室内；

仪器不使用时样品室可放硅胶吸潮。

七、思考题

1.为什么在10%以上的葡萄糖溶液中加入氨试液并放置10min后才能测定旋光度？

【附一】WZZ-2自动旋光仪的使用方法

旋光仪是测定物质旋光度的仪器。

通过对样品旋光度的测定，可以分析确定物质的浓度、含量及纯度等。

目前使