旋光性
分子的旋光性最早由十九世紀的Pasteur發現。他發現酒石酸的結晶有兩種相對的結晶型,成溶液時會使光向相反的方向旋轉,因而定出分子有左旋與右旋的不同結構。當普通光通過一個偏振的透鏡或尼科爾稜鏡時,一部分光就被擋住了,只有振動方向與稜鏡晶軸平行的光才能通過。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。偏振光的振動面在化學上習慣稱為偏振面。當平面偏振光通過手性化合物溶液後,偏振面的方向就被旋轉了一個角度。這種能使偏振面旋轉的性能稱為旋光性。
目錄
簡介
正如法國物理學家馬呂於1808年所首先發現的那樣,反射光往往是部分平面偏振光(他利用牛頓關於光粒子極點的論點——這一點在解釋波動性方面有極大困難,但光子的概念說明這個論點有一定正確性——創立了偏振這一術語)。因此,配戴偏振片太陽鏡,可以使從建築物和汽車窗玻璃甚至從公路路面反射到眼睛的強烈陽光減弱到柔和的程度。 光波正常情況下在所有平面振動。尼科耳稜鏡只允許在一個平面內振動的光通過其餘的光都被反射掉。因此,透射光為平面偏振光。1815年,法國物理學家畢奧發現,當平面偏振光通過石英晶體時,偏振面會轉動。也就是說,光以波浪形進入一個平面,而以波浪形從另一個平面射出。具有這種作用的物質就叫做旋光性物質。有些石英晶體能使振動平面按順時針方向轉動(右旋),而有些石英晶體能使 其按逆時針方向轉動(左旋)。畢奧還發現,有些有機化合物,例如樟腦和酒石酸,也具有同樣的作用。他認為,光束轉動的原因,很可能是由分子中原子排列的某種不對稱性造成的。但是,在以後的幾十年間,這種見解依然只是一種純理論的推測。 為了向化學家們提供用以區分右旋物質和左旋物質的參照物或對比標準,德國化學家E.費歇爾選擇了食糖的近親,即稱之為甘油醛的簡單化合物。它是當時研究得最為透徹的旋光性化合物之一。他任意地將它的一種形態規定為是左旋的,稱之為L甘油醛,而將它的鏡像化合物規定為是右旋的,稱之為D甘油醛。
評價
任何一種化合物,只要能用適當的化學方法證明(這是一項相當細緻的工作)它具有與L甘油醛類似的結構,那麼,不管它對偏振光的作用是左旋的還是右旋的,都被認為屬於L系列,並在它的名稱前冠以L。後來發現,過去認為是左旋形態的酒石酸原來屬於D系列,而不屬於L系列。凡在結構上屬於D系列而使光向左轉動的化合物,我們就在它的名稱前面冠以D(-);同樣,有些化合物則要冠以D(+)、L(+)和L(-)。 普通光中各種波長的光在垂直於前進方向的各個平面內振動,振動平面和光波前進方向構成的平面叫振動面。光的振動面只限於某一固定方向的,叫做平面偏振光,簡稱偏振光(polarized light)。 當平面偏振光通過盛有旋光性化合物的旋光管後,偏振面就會被旋轉(向右或向左)一個角度α,這時偏振光就不能通行無阻的穿過與起偏鏡棱軸相平行的檢偏鏡。只有檢偏鏡也旋轉(向右或向左)相同的角度,旋轉了的平面偏振光才能完全通過。觀察檢偏鏡上攜帶的刻度盤所旋轉的角度,即為該旋光性物質的旋光度。偏振面被旋光性物質所旋轉的角度叫旋光度。用表示。
視頻
氨基酸的光學活性和光譜性質