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1、第10章立体异构 第一节光学异构10 1物质的光学活性10 2含有一个手性碳原子的化合物10 3含有两个手性碳原子的化合物10 4不含手性碳原子的旋光异构 10 1物质的旋光性1 普通光的振动 2 偏振光和旋光性偏振光 只在一个平面上振动的光 旋光性 可使偏振光的振动平面发生改变的性质旋光物质 具有旋光性的物质右旋物质 使偏振光向右旋转左旋物质 使偏振光向左旋转外消旋体 等量的右旋体和左旋体组成的混合体系 失去光学活性 但可以拆分为左旋和右旋两个具有旋光性的异构体 3 旋光度和比旋光度 旋光度 旋光物质使偏振光旋转的角度 用 表示 用旋光仪测量 比旋光度 指T 20 钠光 用D表示 589nm
2、 B 1g ml 1 L 1dm时 所测的旋光物质的旋光度 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 4 64 试计算该糖的 10 2含有一个手性碳原子的化合物1 手性与手性分子 手性 互呈实物与镜像关系而不能完全重合的特性手性分子 与镜像不能重叠的分子称为手性分子 手性分子的判断 1 对称面 能把分子分成实物与镜像两部分的假想平面 对称中心 设想分子中有一点P 将此点与分子中任何一个原子或原子团连成一直线 顺此直线反向延长至等距离处 如接触到相同的原子或原子团 此点为对称中心 结论 如果一个分子中没有任何对称面或对称中心 这个分子就是
3、手性分子 分子的手性是物质具有旋光性的根本原因 2 手性碳 指与四个不相同的原子或原子团相连接的碳原子 3 分子构型的表示方法 1 透视式优点 直观 形象缺点 麻烦 只能用于简单物质 对映体 概念 结构式相同 只是手性碳相连的4个基团排列顺序不同 因此不能完全重合 这种异构体称为对映异构体 特点 旋光方向相反 其它物理性质和化学性质相同 2 费歇尔投影式原则 横前竖后 碳链竖直 小号在上注意 只允许在该平面上旋转180 或整数倍 否则破坏规定 3 R S标记法方法 将C 上原子或原子团按次序规则排定次序 最小基团放在离眼睛最远处 观察剩余基团从大到小的排列顺序 如为顺时针方向 用R表示 如为逆
4、时针方向 以S表示 费歇尔投影式标定R S构型横变竖不变 4 D L标记法 1951年前无法确定其真实构型 其它旋光物质用联系法或对照法确定其构型 10 3含有两个手性碳原子的化合物1 含有两个不相同手性碳原子的化合物 讨论 1 对映体 与 与 2 非对映体 与 与 不是实物与镜像关系 讨论 3 差向异构体 只有一个手性碳原子构型相反 而其他手性碳原子的构型均相同的两种异构体 与 为C2 与 为C3 与 为C3 与 为C2 2 含有两个相同手性碳原子的化合物 内消旋体 分子内虽含有手性碳原子 但同时存在对称性因素 而不显旋光活性的化合物 是一个化合物 不能再分离成具有旋光性的物质 外消旋体 由
5、等量的左旋体和右旋体组成 可再分离为左旋体和右旋体 是混合物 2 含有两个相同手性碳原子的化合物 10 4不含手性碳原子的旋光异构体 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
6、程度 旋光度 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 Dt Lc 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 100 D20l如果换算成一水葡萄糖浓度 c 时 则应为 c c 2 0852所以 测定葡萄糖溶液的旋光度可以求得其含量 四 旋光仪的工作原理 WZZ 2自动旋光仪构造原理 1 光源2 小孔光栏3 物镜4 滤光片5 偏振镜6 磁旋线圈7 样品室8 偏振镜9 光电倍增管
7、10 前置放大器11 自动高压12 选频放大器13 功率放大器14 伺服电机15 蜗轮蜗杆16 计数器 使用方法 1 将仪器电源插头插入220V交流电源 并将接地脚可靠接地 2 打开电源开关 这时钠光灯应启亮 需经5min钠光灯预热 使之发光稳定 3 打开电源开关 若光源开关打开后 钠光灯熄灭 则再将光源开关上下重复打开1到2次 使钠光灯在直流下点亮 为正常 4 打开测量开关 这时数码管应有数字显示 5 将装有蒸馏水或其他空白溶剂的试管放入样品室 盖上箱盖 待示数稳定后 按清零按钮 试管中若有气泡 应先让气泡浮在凸颈处 通光面两端的雾状水滴 应用软布揩干 试管螺帽不宜旋得过紧 以免产生应为 影
8、响读数 试管安放时应注意标记的位置和方向 6 取出试管 将待测样品注入试管 按相同的位置和方向放入样品室内 盖好箱盖 仪器数显窗将显示出该样品的旋光度 7 逐次按下复测按钮 重复读几次数 取平均值作为样品的测定结果 8 如样品超过测量范围 仪器在 45处来回振荡 此时 取出试管 打开箱盖按箱内回零按钮 仪器即自动转回零位 9 仪器使用完毕后 应依次关闭测量 光源 电源开关 10 钠灯在直流供电系统出现故障不能使用时 仪器也可在钠灯交流供电的情况下测试 但仪器的性能可能略有降低 11 当放入小角度样品 小于0 5 时 示数可能变化 这时只要按复测按钮 就会出现新的数字 五 操作步骤 1 供试液的
9、配制精密取葡萄糖注射液适量 浓度为25 的取40ml 制成每1ml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
10、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 六 实验结果 1 数据记录 2 结果计算 式中 1 2 3 测得的旋光度 2 0852 常数 C 每100ml溶液中含葡萄糖的重量 g L 旋光管的长度 dm 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 第二节构象异构 构象 由单键旋转而产生的分子中原子或基团在空间的不同排列方式 乙烷构象丁烷构象环己烷构象 1乙烷的构象 1乙烷的构象 乙烷的构象异构体 构象的稳定性 乙烷构象能量图 2丁烷构象 图能量 稳定性 3环己的构象 环己烷的画法 单取代环己烷的构象 1 2 二甲基环己烷 1 3 二甲基环己烷
