2009年9月19日 星期六

有機化學的基礎157 光學純度Optical Purity(上)

1.     「比旋光度specific rotation」的公式,可重新排列,這樣我們就能用已知的「比旋光度」,預先推估,通過樣品的平面偏極光將會造成多少旋轉角度α = α× c × l

2.     特別注意,當濃度路徑長度都等於1,所「觀察到的旋轉角度」就等於「比旋光度」。

3.     一個混合物,它的二種鏡像異構物,比例是7525,那麼,我們將觀察到的偏光旋轉,就是由其中50%主要異構物而來的數值;

4.     這樣的混合物被稱為「光學純度50% optical purity of 50%,這是因為其中一種鏡像異構物所佔濃度高於另一種鏡像異構物,百分之五十(50%)

5.     一般而言,我們可以透過觀察到的旋轉幅度,計算出一個混合物的光學純度。

6.     我們取絕對值,這樣不論哪一個鏡像異構物成為混合物的主要異構物,任何一種異構物的比旋光度都可以用來計算。

7.     因為光學純度,牽涉到某一種鏡像異構物濃度,超過excess另一種鏡像異構物,所以我們可以用這一點來確定「異構物過量值enantiomeric excess(e.e.)」。

8.     例如,在7525混合物光學純度50%,這就是其中一種鏡像異構物的濃度,高出另一種達50%

9.     過去的習慣,光學純度常等於鏡像異構物過量值,但是後者的意義開始有些轉變,因為現代技術的發展,讓我們能夠用「色層分析法」物理分離鏡像異構物,並且觀察到每一種鏡像異構物的「核磁共振光譜NMR」的訊號(過量值是二種異構物濃度相減,分離出純粹的異構物,就不需要相減了)

e.e.  =  %major isomer   %minor isomer  ---------------------(6)

異構物過量值=主要異構物百分比 次要異構物百分比--------(6)

10. 特別注意,消旋混合物就是每一種異構物的濃度都一樣,所以「異構物過量值e.e.」是0%

11. 我們也可以從混合物的光學純度o.p.,計算出每一種鏡像異構物所佔的比例(包括應用觀察到的偏轉值)。我們知道二種異構物加在一起的比例是100%

% major isomer + % minor isomer = 100%

主要異構物的百分比 + 次要異構物的百分比 = 百分之百

因此 % minor isomer = 100% –% major isomer

次要異構物的百分比 = 百分之百 主要異構物百分比

再次應用等式(6)

e.e. = % major isomer – (100% – % major isomer)

異構物過量值=主要異構物百分比 –(百分之百 主要異構物百分比)

重新排列等式

% major isomer = (e.e. +100% )/2

主要異構物百分比=(異構物過量值+百分之百) /2

12. 用我們之前所提的例子來解開公式,e.e. = 50% 異構物過量值=百分之五十,也因此我們發現,主要異構物的濃度比例是=75%(因此二種異構物相比是7525)

% major isomer = (50% +100% )/2=75%

(翻譯改寫自Mary Anne Fox, James K. Whitesell的《Organic Chemistry)

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