實驗四旋光度測定

關(guān)于實驗四旋光度測定第一節(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，它的振動方向與前進(jìn)方向垂直。第2頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

在光前進(jìn)的方向上放一個（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的光線透過棱晶，而在其它平面上振動的光線則被擋住。這種只在一個平面上振動的光稱為平面偏振光，簡稱偏振光或偏光。第3頁,共31頁，2024年2月25日，星期天2．物質(zhì)的旋光性

能使平面偏振光振動平面旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱為物質(zhì)的旋光性，具有旋光性的物質(zhì)稱為旋光性物質(zhì)（也稱為光活性物質(zhì)）。

能使偏振光振動平面向右旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱右旋體，能使偏振光振動平面向左旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱左旋體，使偏振光振動平面旋轉(zhuǎn)的角度稱為旋光度，用α表示。第4頁,共31頁，2024年2月25日，星期天二、旋光儀與比旋光度1.旋光儀測定化合物的旋光度是用旋光儀，旋光儀主要部分是由兩個尼可爾棱晶（起偏棱晶和檢偏棱晶），一個盛液管和一個刻度盤組裝而成。若盛液管中為旋光性物質(zhì)，當(dāng)偏光透過該物質(zhì)時會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，測其旋轉(zhuǎn)的角度即為該物質(zhì)的旋光度α。如下圖所示：第5頁,共31頁，2024年2月25日，星期天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)，并與測定時溶液的濃度、盛液的長度、測定溫度、所用光源波長等因素有關(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,共31頁，2024年2月25日，星期天

當(dāng)物質(zhì)溶液的濃度為1g/ml，盛液管的長度為1分米時，所測物質(zhì)的旋光度即為比旋光度。若所測物質(zhì)為純液體，計算比旋光度時，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），λ=589.3nm,需注明光源的波長。所用溶劑不同也會影響物質(zhì)的旋光度，因此在不用水為溶劑時，需注明溶劑的名稱。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,共31頁，2024年2月25日，星期天一、手性和對稱因素1．手性（以乳酸CH3C*HOHCOOH為例來討論）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

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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）的分子叫做手性分子。連有四個各不相同基團(tuán)的碳原子稱為手性碳原子（或手性中心）用C*表示。凡是含有一個手性碳原子的有機(jī)化合物分子都具有手性，是手性分子。第9頁,共31頁，2024年2月25日，星期天3.分子對稱因素

物質(zhì)分子能否與其鏡象完全重疊（是否有手性），可從分子中有無對稱因素來判斷，最常見的分子對稱因素有對稱面和對稱中心。（1）對稱面假設(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稱面，例如：具有對稱面的分子無手性。第10頁,共31頁，2024年2月25日，星期天（2）對稱中心

若分子中有一點(diǎn)P，通過P點(diǎn)畫任何直線，如果在離P等距離直線兩端有相同的原子或基團(tuán)，則點(diǎn)P稱為分子的對稱中心。例如：

有對稱中心的分子沒有手性。物質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上具有對稱面或?qū)ΨQ中心的，就無手性，因而沒有旋光性。物質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上即無對稱面，也無對稱中心的，就具有手性，因而有旋光性。第11頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)含一個手性碳原子化合物的對映異構(gòu)

一、對映體異構(gòu)體1．對映體異構(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，稱為對映異構(gòu)體（簡稱為對映體）。

對映異構(gòu)體都有旋光性，其中一個是左旋的，一個是右旋的。所以對映異構(gòu)體又稱為旋光異構(gòu)體。2．對映體之間的異同點(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，對映體會表現(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,共31頁，2024年2月25日，星期天第13頁,共31頁，2024年2月25日，星期天二、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，因此失去了旋光性。這種特殊的混合物，稱為外消旋體。一般用（±）來表示。外消旋體與對映體的比較（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旋光mp18℃基本相同各自發(fā)揮其左右對映體旋光mp53℃基本相同旋體的生理功能第14頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

一、實驗?zāi)康?/p>

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定的原理、方法和意義。第15頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

二、實驗原理

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)稱為旋光物質(zhì)，或稱為光學(xué)活性物質(zhì)。旋光度(α)：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(順時針)稱為右旋體，用(+)表示；而其對映體必使偏振面左旋(逆時針)相等角度，稱為左旋體，用(一)表示。第16頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

比旋光度：手性化合物旋光度與溶液濃度、溶劑、測定溫度、光源波長、測定管長度有關(guān)。因此旋光儀測定的旋光度α并非特征物理常數(shù)，同一化合物測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,共31頁，2024年2月25日，星期天第18頁,共31頁，2024年2月25日，星期天2.測定方法：

手性化合物的旋光度可用旋光儀來測定。實驗室常用目測或自動旋光儀。旋光度的測定可以用來判斷手性化合物的純度及其含量測定第19頁,共31頁，2024年2月25日，星期天3.目測旋光儀

(1)基本構(gòu)造第20頁,共31頁，2024年2月25日，星期天(2)基本原理

從鈉光源發(fā)出的光，通過一個固定的Nikol棱鏡——起偏鏡變成平面偏振光。平面偏振光通過裝有旋光物質(zhì)的盛液管時，偏振光的振動平面會向左或向右旋轉(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上讀出，即為該物質(zhì)的旋光度。第21頁,共31頁，2024年2月25日，星期天(3)外形

第22頁,共31頁，2024年2月25日，星期天(4)測定從目鏡中可觀察到的幾種情況：(1)中間明亮，兩旁較暗。(2)中間較暗，兩旁較明亮。(3)視場內(nèi)明暗相等的均一視場。第23頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

測定時，旋轉(zhuǎn)手輪，調(diào)整檢偏鏡刻度盤，應(yīng)調(diào)節(jié)視場成明暗相等的單一視場，讀取刻度盤上所示的刻度值。第24頁,共31頁，2024年2月25日，星期天讀數(shù)（同游標(biāo)卡尺）：第25頁,共31頁，2024年2月25日，星期天刻度盤分兩個半圓分別標(biāo)出0一180°，固定游標(biāo)分為20等分。讀數(shù)時，先讀游標(biāo)的0落在刻度盤上的位置(整數(shù)值)，再用游標(biāo)尺的刻度盤畫線重合的方法，讀出游標(biāo)尺上的數(shù)值(可讀出兩位小數(shù)).第26頁,共31頁，2024年2月25日，星期天WZZ-2B型自動旋光儀第27頁,共31頁，2024年2月25日，星期天三、實驗步驟

1．待測溶液的配制用天平準(zhǔn)確稱取10.0～10.5g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，用濾紙過濾。

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2．裝待測液

洗凈測定管后，用少量待測液潤洗2—3次，注入待測液，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(太緊會使玻片產(chǎn)生應(yīng)力，影響測量)。用軟布擦凈測定管，備用

(如有氣泡，應(yīng)趕至管頸突出處）。第29頁,共31頁，2024年2月25日，星期天