1、關(guān)于實(shí)驗(yàn)四旋光度測(cè)定第1頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三第一節(jié) 物質(zhì)的旋光性 一、平面偏振光和物質(zhì)的旋光性1平面偏振光光波是一種電磁波，它的振動(dòng)方向與前進(jìn)方向垂直。第2頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三 在光前進(jìn)的方向上放一個(gè)（Nicol）棱晶或人造偏振片，只允許與棱晶晶軸互相平行的平面上振動(dòng)的光線透過(guò)棱晶，而在其它平面上振動(dòng)的光線則被擋住。這種只在一個(gè)平面上振動(dòng)的光稱(chēng)為平面偏振光，簡(jiǎn)稱(chēng)偏振光或偏光。第3頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三2物質(zhì)的旋光性 能使平面偏振光振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱(chēng)為物質(zhì)的旋光性，具有旋光性的物質(zhì)稱(chēng)

2、為旋光性物質(zhì)（也稱(chēng)為光活性物質(zhì)）。 能使偏振光振動(dòng)平面向右旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱(chēng)右旋體，能使偏振光振動(dòng)平面向左旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱(chēng)左旋體，使偏振光振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)的角度稱(chēng)為旋光度，用表示。第4頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三二、旋光儀與比旋光度1.旋光儀 測(cè)定化合物的旋光度是用旋光儀，旋光儀主要部分是由兩個(gè)尼可爾棱晶（起偏棱晶和檢偏棱晶），一個(gè)盛液管和一個(gè)刻度盤(pán)組裝而成。 若盛液管中為旋光性物質(zhì)，當(dāng)偏光透過(guò)該物質(zhì)時(shí)會(huì)使偏光向左或右旋轉(zhuǎn)一定的角度，如要使旋轉(zhuǎn)一定的角度后的偏光能透過(guò)檢偏鏡光柵，則必須將檢偏鏡旋轉(zhuǎn)一定的角度，目鏡處視野才明亮，測(cè)其旋轉(zhuǎn)的角度即為該物質(zhì)的旋光度。如下圖所示：第5頁(yè)

3、，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三2.比旋光度 旋光性物質(zhì)的旋光度的大小決定于該物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，并與測(cè)定時(shí)溶液的濃度、盛液的長(zhǎng)度、測(cè)定溫度、所用光源波長(zhǎng)等因素有關(guān)。為了比較各種不同旋光性物質(zhì)的旋光度的大小，一般用比旋光度來(lái)表示。比旋光度與從旋光儀中讀到的旋光度關(guān)系如下。第6頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三 當(dāng)物質(zhì)溶液的濃度為1g/ml，盛液管的長(zhǎng)度為1分米時(shí)，所測(cè)物質(zhì)的旋光度即為比旋光度。若所測(cè)物質(zhì)為純液體，計(jì)算比旋光度時(shí)，只要把公式中的C換成液體的密度d即可。 最常用的光源是鈉光（D），=589.3nm,需注明光源的波長(zhǎng)。所用溶劑不同也會(huì)影響物

4、質(zhì)的旋光度，因此在不用水為溶劑時(shí)，需注明溶劑的名稱(chēng)。例如，右旋的酒石酸在5%的乙醇中其比旋光度為： = +3.79 (乙醇，5%)。第7頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三一、手性和對(duì)稱(chēng)因素1 手性 （以乳酸CH3C*HOHCOOH為例來(lái)討論）乳酸有兩種不同構(gòu)型（空間排列） 第二節(jié) 旋光性和分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 第8頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三 特征：（1）、不能完全重疊，（2）、呈物體與鏡象關(guān)系（左右手關(guān)系）。 物質(zhì)分子互為實(shí)物和鏡象關(guān)系（象左手和右手一樣）彼此不能完全重疊的特征，稱(chēng)為分子的手性。 具有手性（不能與自身的鏡象重疊）的分子叫做手性分

5、子。 連有四個(gè)各不相同基團(tuán)的碳原子稱(chēng)為手性碳原子（或手性中心）用C*表示。 凡是含有一個(gè)手性碳原子的有機(jī)化合物分子都具有手性，是手性分子。第9頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三3.分子對(duì)稱(chēng)因素 物質(zhì)分子能否與其鏡象完全重疊（是否有手性），可從分子中有無(wú)對(duì)稱(chēng)因素來(lái)判斷，最常見(jiàn)的分子對(duì)稱(chēng)因素有對(duì)稱(chēng)面和對(duì)稱(chēng)中心。（1）對(duì)稱(chēng)面 假設(shè)分子中有一平面能把分子切成互為鏡象的兩半，該平面就是分子的對(duì)稱(chēng)面，例如：具有對(duì)稱(chēng)面的分子無(wú)手性。第10頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三（2）對(duì)稱(chēng)中心 若分子中有一點(diǎn)P，通過(guò)P點(diǎn)畫(huà)任何直線，如果在離P等距離直線兩端有相同的原子

6、或基團(tuán)，則點(diǎn)P稱(chēng)為分子的對(duì)稱(chēng)中心。例如： 有對(duì)稱(chēng)中心的分子沒(méi)有手性。 物質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上具有對(duì)稱(chēng)面或?qū)ΨQ(chēng)中心的，就無(wú)手性，因而沒(méi)有旋光性。 物質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上即無(wú)對(duì)稱(chēng)面，也無(wú)對(duì)稱(chēng)中心的，就具有手性，因而有旋光性。第11頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三第三節(jié) 含一個(gè)手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu) 一、對(duì)映體異構(gòu)體1對(duì)映體異構(gòu)體互為物體與鏡象關(guān)系的立體異構(gòu)體。 含有一個(gè)手性碳原子的化合物一定是手性分子，含有兩種不同的構(gòu)型，是互為物體與鏡象關(guān)系的立體異構(gòu)體，稱(chēng)為對(duì)映異構(gòu)體（簡(jiǎn)稱(chēng)為對(duì)映體）。 對(duì)映異構(gòu)體都有旋光性，其中一個(gè)是左旋的，一個(gè)是右旋的。所以對(duì)映異構(gòu)體又稱(chēng)為旋光異構(gòu)體。2對(duì)映

7、體之間的異同點(diǎn)（1）物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)一般都相同，比旋光度的數(shù)值相等，僅旋光方向相反。（2）在手性環(huán)境條件下，對(duì)映體會(huì)表現(xiàn)出某些不同的性質(zhì)，如反應(yīng)速度有差異，生理作用的不同等。第12頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三第13頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三二、外消旋體 等量的左旋體和右旋體的混合物，左旋體所具有的旋光度，恰好被其右旋體抵銷(xiāo)，因此失去了旋光性。這種特殊的混合物，稱(chēng)為外消旋體。一般用（）來(lái)表示。 外消旋體與對(duì)映體的比較（以乳酸為例）： 旋光性 物理性質(zhì) 化學(xué)性質(zhì) 生理作用 外消旋體 無(wú)旋光 mp 18 基本相同 各自發(fā)揮其左右 對(duì)映體

8、 旋光 mp 53 基本相同 旋體的生理功能第14頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 掌握旋光儀的使用方法。 2. 了解手性化合物的旋光性及其測(cè)定的原理、方法和意義。第15頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三 二、實(shí)驗(yàn)原理 1.定義：旋光性 :手性化合物使平面偏振光偏振面 旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)。旋光物質(zhì)：具有旋光性的物質(zhì)稱(chēng)為旋光物質(zhì)，或稱(chēng)為光學(xué)活性物質(zhì)。 旋光度() ：偏振面被旋轉(zhuǎn)的角度 右旋體和左旋體：若手性化合物能使偏振面右旋(順時(shí)針)稱(chēng)為右旋體，用(+)表示；而其對(duì)映體必使偏振面左旋(逆時(shí)針)相等角度，稱(chēng)為左旋體，用(一)表示。 第

9、16頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三 比旋光度：手性化合物旋光度與溶液濃度、溶劑、測(cè)定溫度、光源波長(zhǎng)、測(cè)定管長(zhǎng)度有關(guān)。因此旋光儀測(cè)定的旋光度并非特征物理常數(shù)，同一化合物測(cè)得的旋光度就有不同的值。因此為了比較不同物質(zhì)的旋光性能，通常用比旋光度 來(lái)表示物質(zhì)的旋光性，比旋光度 是物質(zhì)特有的物理常數(shù) 。第17頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三第18頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三2.測(cè)定方法： 手性化合物的旋光度可用旋光儀來(lái) 測(cè)定。實(shí)驗(yàn)室常用目測(cè)或自動(dòng)旋光 儀。旋光度的測(cè)定可以用來(lái)判斷手性化合物的純度及其含量測(cè)定第19頁(yè)，共3

10、1頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三3.目測(cè)旋光儀 (1)基本構(gòu)造第20頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三(2)基本原理 從鈉光源發(fā)出的光，通過(guò)一個(gè)固定的Nikol棱鏡起偏鏡變成平面偏振光。平面偏振光通過(guò)裝有旋光物質(zhì)的盛液管時(shí)，偏振光的振動(dòng)平面會(huì)向左或向右旋轉(zhuǎn)一定的角度。只有將檢偏棱鏡向左或向右旋轉(zhuǎn)同樣的角度才能使偏振光通過(guò)到達(dá)目鏡。向左或向右旋轉(zhuǎn)的角度可以從旋光儀刻度盤(pán)上讀出，即為該物質(zhì)的旋光度。第21頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三(3)外形 第22頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三(4)測(cè)定從目鏡中可

11、觀察到的幾種情況： (1)中間明亮，兩旁較暗。 (2)中間較暗，兩旁較明亮。 (3)視場(chǎng)內(nèi)明暗相等的均一視場(chǎng)。第23頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三 測(cè)定時(shí)，旋轉(zhuǎn)手輪，調(diào)整檢偏鏡刻度盤(pán)，應(yīng)調(diào)節(jié)視場(chǎng)成明暗相等的單一視場(chǎng)，讀取刻度盤(pán)上所示的刻度值。 第24頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三讀數(shù)（同游標(biāo)卡尺）：第25頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三刻度盤(pán)分兩個(gè)半圓分別標(biāo)出0一180，固定游標(biāo)分為20等分。讀數(shù)時(shí)，先讀游標(biāo)的0落在刻度盤(pán)上的位置(整數(shù)值)，再用游標(biāo)尺的刻度盤(pán)畫(huà)線重合的方法，讀出游標(biāo)尺上的數(shù)值(可讀出兩位小數(shù))

12、.第26頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三WZZ-2B型自動(dòng)旋光儀 第27頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三三、實(shí)驗(yàn)步驟 1待測(cè)溶液的配制 用天平準(zhǔn)確稱(chēng)取10.010.5g葡萄糖和果糖樣品，在100mL容量瓶中配成溶液，溶液若不透明澄清，用濾紙過(guò)濾。 第28頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三 2裝待測(cè)液 洗凈測(cè)定管后，用少量待測(cè)液潤(rùn)洗23次，注入待測(cè)液，并使管口液面呈凸面。將護(hù)片玻璃沿管口邊緣平推蓋好(以免使管內(nèi)留存氣泡)，裝上橡皮填圈，擰緊螺帽至不漏水(太緊會(huì)使玻片產(chǎn)生應(yīng)力，影響測(cè)量)。用軟布擦凈測(cè)定管，備用 (如有氣泡，應(yīng)趕至管頸突出處） 。第29頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)13分，星期三3旋光儀的零點(diǎn)校正 旋