第 10 章 立体异构

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

2. 10.1　物质的旋光性1.普通光的振动

3. 2.　偏振光和旋光性偏振光：只在一个平面上振动的光2.　偏振光和旋光性偏振光：只在一个平面上振动的光

7. 旋光性：可使偏振光的振动平面发生改变的性质旋光性：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。

8. 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α表示。用旋光仪测量。

9. 比旋光度：指T=20℃，钠光（用D表示，589nm）ρB= 1g ·ml-1 , L=1dm时，所测的旋光物质的旋光度

10. 例1：将某糖 5 g溶于 100 ml 甲醇中，在T=20℃ ，L=1. 0 dm 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]。

11. 10.2含有一个手性碳原子的化合物1.手性与手性分子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

12. 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

13. 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。

14. 结论： • 如果一个分子中没有任何对称面或对称中心，这个分子就是手性分子。 • 分子的手性是物质具有旋光性的根本原因

15. 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

16. 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

17. 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

18. （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。（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。

19. （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；如为逆时针方向，以S表示。（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；如为逆时针方向，以S表示。

20. 费歇尔投影式标定R、S构型横变竖不变

21. （4）D、L标记法 • 1951年前无法确定其真实构型

22. 其它旋光物质用联系法或对照法确定其构型

23. 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

24. 讨论： • （1）对映体：Ⅰ与Ⅱ，Ⅲ与 Ⅳ • （2）非对映体:Ⅰ与Ⅲ、Ⅳ，Ⅱ与Ⅲ、Ⅳ不是实物与镜像关系

25. 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。 • Ⅰ与Ⅲ为 C2，Ⅰ与Ⅳ为 C3，Ⅱ与Ⅲ为 C3，Ⅱ与 Ⅳ为 C2。

26. 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。

27. 2.含有两个相同手性碳原子的化合物

28. 10.4不含手性碳原子的旋光异构体

29. 葡萄糖注射液的含量测定

30. 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。

31. 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）。

32. 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。 • 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 α /[α]D20l • 如果换算成一水葡萄糖浓度（cˊ）时，则应为： • cˊ = c× = α×× =α×2.0852 • 所以，测定葡萄糖溶液的旋光度可以求得其含量。

33. 四、旋光仪的工作原理

34. 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

35. 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，影响读数。试管安放时应注意标记的位置和方向。

36. （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。（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。

37. 五、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。

38. 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。

39. 六、实验结果 1.数据记录

40. 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)。

41. 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。

42. 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？