二、偏振光和比旋光度
光是一种电磁波，光波的振动方向与光的前进方向垂直。
平面偏振光
如果让光通过一个象栅栏一样的 Nicol 棱镜 (起偏镜)就不是 所有方向的光都能通过，而只有与棱镜晶轴方向平行的光才能 通过。这样，透过棱晶的光就只能在一个方向上振动，象这种 只在一个平面上振动的光，称为平面偏振光，简称偏振光或偏 光。
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内消旋化合物结 构特点：内消旋 化合物有对称面
酒石酸的物理性质
酒石酸 熔点℃ 170 170 140 206 [α]D25℃ +12° -12° 无 无 溶解度 相对密度 g(100g水)-1 （20℃） 139 1．760 139 125 20．6 1．760 1．667 1．680 pKa1 2．93 2．93 3．11 2．96 pKa2 4．32 4．32 4．80 4．24 27
24
非对映体
(a)和(b)、(c)和(d) 是互为不能重合的镜 像，两对对映体；
a)和c)、d)是彼此不成镜像关系的立体异构体，叫非对 映体 。彼此不成镜像关系的立体异构体叫非对映体。
非对映体 具有不同的 物理性质。 如，沸点； 溶解度等都 不相同。 25
内 消 旋 化 合 物
酒石酸有两个 相同的手性C*
2
2
HO H
2 3 4
H Cl -
H Cl
2 3 4
H
COOH
COOH
(2R,3S)
(2S,3R)
3
COOH CHOHCOOH
4
H O
COOH
-
1
COOH
1
COOH
-
1
COOH
1和2，3和4互为对映关系。1和3或4也不能重合， 他们是立体异构，但又不是镜像关系。这种不是镜像关 系的旋光异构称为非对映异构。非对映体具有不同的旋 光能力，不同的物理性质和不同的化学性质。
构型标记法
对映异构体的两种构型标记法
一、D.L 命名法 一个化合物的绝对构型通常指键合在手性中心 的四个原子或基团在空间的真实排列方式。 1951年前，人们还无法确定化合物的绝对构 型。费歇尔(Fischer)人为地选定(＋)-甘油醛 为标准物。其严格的费歇尔投影式的手性中心， 羟基在左侧的为L-型，右侧为D-型。
37
38
H H3C Cl
OH COOH H HOOC
OH H CH3 H Cl
2S,3SH H 3C Cl OH COOH H HOOC H OH
2R,3RH CH3 Cl
优先顺序：2号碳：-OH>-CHClCH3>-COOH>H;
3号碳：-Cl>-CHOHCOOH>CH3>H
39
D,L标记的是相对构型，R,S标记的是绝对构型
34
若a﹥b﹥c﹥d
35
36
如何确定一个Fischer投影式的构型：
1 最小的基团在Fischer投影式的横键上，不分 左右。其它三个基团按从大到小的顺序，顺时 针为S-构型，逆时针为R-构型。 2 最小的基团在Fischer投影式的竖键上，不分 上下。其它三个基团按从大到小的顺序，顺时 针为R-构型，逆时针为S-构型。
10
(3). 对称轴
以设想直线为轴旋转360。/ n，得到与原分子相 同的分子，该直线称为n重对称轴(又称n阶对称轴)。
Cl H
C C
H Cl
11
(4). 四重交替对称轴(旋转反映轴)
如果一个分子沿轴旋转90，再用一面垂直于该轴的镜 子将分子反射，所得的镜像如能与原物重合，此轴即为该分 子的四重交替对称轴(用S4表示)。
3
手性和对映体
同分异构在有机化学中是极为普遍的现象。 构造异构与立体异构。
4
产生对映异构现象的结构依据是手性(Chirality)
手性？
这种左右手互为镜像与实物关系，彼此又不能重合 的现象称为手性。 自然界中有许多手性物，例如：足球、剪刀、螺丝 钉等都是手性物。微观世界的分子中同样存在着手性 5 现象。有许多化合物分子具有手性。
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乳酸的三种立体异构体的一些物理性质
将对映体等量混合，由于旋光方向相反，互相抵消，旋光性 消失，因此把等量对映体的混合物称为外消旋体，
23
第四节
非对映体和内消旋化合物
含有一个手性碳原子的化合物存在着两个 立体异构体 一对对映体。 含有两个以上手性碳原子（﹡）的化合物 存在两个以上的立体异构体，其最大数目 是2n (n)代表手性碳原子数。
17
那么，偏振光能否透过第二个Nicol 棱镜 (检偏镜)
取决于两个棱镜的晶轴是否平行，平行则可透过；否
则不能通过。如果在两个棱镜之间放一个盛液管，里
面装入两种不同的物质：
亮
α 丙 酸
暗 亮
乳酸
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结论： 物质有两类： （1）旋光性物质——能使偏振光振动面旋转的性 质，叫做旋光性；具有旋光性的物质，叫做旋光性物 质。 （2）非旋光性物质——不具有旋光性的物质，叫 做 非旋光性物质。
COOH OH CH2OH
H
H
COOH OH CH 3
D-(+)-甘油醛
D-(-)-乳酸
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D.L命名法的使用有一定的局限性，它只适用与 甘油醛结构类似的化合物。目前，一般用于糖 类和氨基酸的构型命名。
33
二
R. S 构型命名法
㈠ R.S构型命名规则: 1、按原子序数大小为序，排列与手性碳相 连的四个原子或基团的大小顺序(或称优先级)， 具体方法按照次序法则。 2、将手性碳上的四个原子或基团中最小的 (大多数情况下是氢原子)置于远离我们视线的位 置(即放在最远的位置)，然后观察朝向我们的另 外三个基团由大到小的顺序。如为顺时针方向为 R构型；反时针方向为S构型。
H Cl Cl H H Cl Cl H 。 旋转 90 Cl Cl H H H Cl Cl H H Cl Cl H
12
Cl H Cl H
结论：
A.有对称面、对称中心、交替对称轴的分子均可与
其镜象重叠，是非手性分子；反之，为手性分子。
对称轴并不能作为分子是否具有手性的判据。
B.大多数非手性分子都有对称轴或对称中心，只有
COOH COOH
COOH H HO C CH3
H OH CH3 CH3 OH H
COOH C H3C H OH
8
-
(1) 对称面和非手性分子
9
(2). 对称中心 若分子中有一点，通过该点画任何直线，如果 在离此点等距离的两端有相同的原子，则该点称为 分子的对称中心。
H H3C H H H H H C H3
赤式和苏式：
含两个不对称碳的分子，若在Fischer投影式中，两个 H在同 一侧，称为赤式，在不同侧，称为苏式。
（2R,3R）
2S,3S Meso-酸 （±）-酸
内消旋体与左旋或右 旋酒石酸是非对映体，所 以物理性质不同，化学性 质也有差异。
28外消旋体与内消旋体：外消旋 Nhomakorabea与内消旋体的共同之处是：二者均无旋 光性，但本质不同。
外消旋体：是混合物，可拆分出一
对对映体。 内消旋体：是化合物，不能拆分。
29
2
•对映异构主要是从三维空间揭示对映存在的 立体异构体，在结构上差别甚微，而在生物活 性上却有着天壤之别。 •怎样区分手性分子和非手性分子； •怎样判断对映体、非对映体、外消旋体和内 消旋体的存在，以及怎样表示和命名它们的立 体结构；比较它们之间性质上的异同点； •了解对映体的拆分方法和手性分子在生物中 的作用,以及前手性原子和前手性化合物的概 念
绝 对 构 型 能真实代表某一 光活性化合物的 构型（R、S） 相 与假定的D、L甘油 对 醛相关联而确定的 构 型 构型。
注意：无论是D,L还是R,S标记方法，都不能通过其 标记的构型来判断旋光方向。因为旋光方向使化合 物的固有性质，而对化合物的构型标记只是人为的 规定。 目前从一个化合物的构型还无法准确地判断其 旋光方向，还是依靠测定。
手性和对映体

手性和对称因素

手性:立体异构中， 对映异构(旋光异 构)，如乳酸的立 体结构：
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乳酸球棍模型
乳酸球棍模型
7
手性分子：不能与其镜像重合的分子。 对映体：彼此成镜像关系，又不能重合的一对立体 异构体互为对映体。分子的手性是存在对映体的必要 和充分条件。 一对对映体的构造相同，只是立体结构不同。 手性碳原子：连有四个不同原子或基团的碳原子。 手性分子必定旋光，旋光分子必定是手性的，反之， 非手性分子必定不旋光，不旋光的分子必定是非手性 分子。
第十章 生物催化和手性合成
1
生物催化的手性化学
构成生物体系的生物大分子绝大多数是手性分子， 酶本身就是一种手性分子，酶是生物催化反应的 核心，它能识别手性分子并催化其反应或将此手 性底物转化为手性产物。 酶催化反应发生在酶蛋白质的活性中心，活性中 心是一个手性环境。因此，酶催化反应时能将酶 的手性传递给非手性或潜手性底物分子，使生物 催化反应具有化学选择性，区域选择性和立体选 择性。 酶的底物专一性和酶的催化反应的立体选择性是 生物催化反应的特点和标志，生物催化反应与手 性化学紧密相关。
c 为试样的质量浓度，单位 g . ml1; l 为盛液管的长度，单位 dm 。 t 测样时的温度。
c× l
l 为旋光仪使用的光源的波长(通常用钠光，以D表示)。
比旋光度表示： 盛液管为 1 分米长，被测物浓度为 1g/ml 时的
旋光度。 旋光性的测定︰观察检偏镜上携带的刻度盘所旋转的角度， 即为该旋光性物质的旋光度。用a表示。 振面被旋转的方向有左旋(逆时针)和右旋(顺时针)的区别。 用符号(+)表示右旋，(-) 表示左旋。 20