分子的手性和旋光活性
当分子中的一个碳原子与四个不同的基团连接时,这个化合物可能有两种不同的排列方式。
如图1可知,以上两个分子在空间不能重叠,它们并不是同一种化合物,
这两个构型化合物的不同表现在对平面偏振光的不同影响。手性实际上是指两个化合物互为实物与镜像关系,不能重合的性质。
旋光活性:使偏振光的振动面发生旋转的性质。具有手性的分子具有旋光活性。见图2。
同分异构现象的分类
分子的同分异构现象可以分为两类:构造异构和立体异构。构造异构又可以分为碳链异构,位置异构和官能团异构;立体异构可以分为构型异构和构象异构;其中,构型异构又可以分为顺反异构(几何异构)和对映异构(旋光异构)。
旋光度和比旋光度
由物质的旋光性可以将物质分为两类:一类是可以使平面偏振光振动面发生旋转的物质,叫做旋光性物质;另一类是是不能使平面偏振光振动面发生旋转的物质,是非旋光性物质。
旋光物质使偏振光旋转的角度叫做旋光度,以“α”表示。顺时针,表示右旋,用 表示;逆时针,表示左旋,用-表示。但旋光度α受到温度,光源,浓度等的影响,因此,用另一个量来描述物质的旋光性,即比旋光度。比旋光度一般用[a]表示,即单位浓度和单位长度下的旋光度,是旋光物质的特征物理常数。在实际工作中,常常可以用不同长度的旋光管和不同的样品浓度测定某物质溶液的旋光度α,并按下式进行换算得出该物质的比旋光度[α]。
[α] = 100α/ l* C
式中:C--溶液的浓度(g/100mL);l--旋光管长度(dm)。
若被测物质是纯液体,则按下式进行换算。
[α] = α/ l* ρ
式中:ρ--液体的密度。
除此之外,有的文献采用分子比旋光度m来表示物质的旋光性质。分子比旋光度与比旋光度的换算公式如下:
[m]=([α]*相对分子质量)\100
旋光性物质的旋光度和旋光方向可用旋光仪进行测定。因偏振光的波长和测定时的温度对比旋光度也有影响,故表示比旋光度时,还要把温度及光源的波长标出,将温度写在[α]的右上角,波长写在右下角。溶剂对比旋光度也有影响,故也要注明所用溶剂。例如某物质的比旋光度为:[α]20D = 98.3(C=1,CH3OH),这说明该物质的比旋光度为右旋98.3,测定时的温度为20℃,使用D钠光,溶剂为甲醇,溶液浓度为1%。