2009年9月19日 星期六

有機化學的基礎155 光學活性 Optical Activity(上)


1.       只有當物體是對掌的,才有辦法旋轉一個平面偏極光,而對掌分子通成稱為「有光學活性optically active


2.       平面光偏轉的幅度,取決於1.樣品本身的電場的強度與不勻稱程度(每種分子,被測量出來的特性)2.光的波長,以及3.樣品中具有光學活性的分子數量有多少。


3.       一個有光學活性的分子的「比旋光度specific rotation」,定義是,觀察到的平面光偏轉角度,除以樣品的「濃度」,和光穿過的「路徑長度」。


4.       α」就是觀察到的光的偏轉(依據偏極光的波長)c就是濃度(g/ml /毫升)l是路徑長度(單位dm 10-1次方m)


5.       值得注意,我們會預期,只要濃度加倍,觀察到的偏轉也會加倍。


6.       只要把所觀察到的偏轉,除以樣品的濃度(以及光線通過樣品的路徑長度),我們就能把不同實驗做法造成的差異修正掉,計算出一致的「比旋光度specific rotation」。這樣,「比旋光度specific rotation」就能夠獨立於各種的實驗情況。


7.       另外還有二個實驗情形,會影響到我們觀察到的光偏轉,因此那也會影響「比旋光度specific rotation」:光的波長樣品的溫度


8.       鈉氣燈sodium lamp釋放出來的黃光,通常被用來當偏極光。(蠟燭燃燒的時候會發出這種黃光,這是因為蠟燭裡頭有鈉鹽)


9.       鈉氣燈sodium lamp釋放出來的黃光,這種光源不昂貴,而且很容易過濾出單一波長的光,D-line D-光線,用在實驗上很方便。


10.   我們把這種用於「比旋光度specific rotation」的光,簡稱為αD。測量時的溫度,也可放進「比旋光度specific rotation」的簡寫﹝α25/D


11.   同樣的化合物,會因為溶液稀釋或濃縮,而出現不同的「比旋光度specific rotation」,特別是某些分子本身會與其他分子形成氫鍵


12.   這是可理解的,因為二聚體dimer(2個分子組成)的原子們,三度空間結構,一定跟單體monomer(1個分子)不一樣,而每一個組成單位對平面偏光的影響都不一樣。


13.   那些容易形成氫鍵的分子,隨著濃度增加,二聚體的濃度也愈來愈高(單體的濃度則減少)。因此,濃度數值也經常會放在括弧中,附註在「比旋光度specific rotation」後面,例如:


14.   只有在「比旋光度specific rotation」不一樣的時候,才能確定鏡像異構物不一樣;「比旋光度specific rotation」不一樣,就是指偏光平面旋轉的方向。


15.   取出一對鏡像異構物的其中一種異構物,做出純粹的樣品,其中一個鏡像異構物扭轉偏光的程度,會完全等於另一種異構物的扭轉程度,但是方向不同。


16.   如果一對鏡像異構物在混合物的比例分別是5050,那就不會顯現出任何光活性,因為二兩種化合物偏轉光的力量一樣,但是方向相反,互相抵銷。


17.   因為如果混合物的鏡像異構物當量一樣,其中一個鏡像異構物引起的偏轉,會被另一個消掉,使得整個混合物沒有旋轉偏光平面。


18.   像這樣鏡像異構物比例是5050的混合物,稱為「無旋光活性optically inactive,稱為「消旋混合物racemic mixture」,一個「消旋體racemic modification」,或簡稱「消旋物racemate」。


19.   非常確定的是,「消旋混合物」的是「無旋光活性的」,它的旋轉角度是0°。(翻譯改寫自Mary Anne Fox, James K. Whitesell的《Organic Chemistry)

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