旋光度的测定-有机化学精品课程--争创国家精品（塔里木大学）
旋光度的测定
一、实验目的
1．了解旋光仪测定旋光度的基本原理
2．掌握用旋光仪测定溶液或液体物质的旋光度的方法
二、基本原理&&&
只在一个平面上振动的光叫做平面偏振光，简称偏振光。物质能使偏振光的振动平面旋转的性质，称为旋光性或光学活性。具有旋光性的物质，叫做旋光性物质或光学活性物质。旋光性物质使偏振光的振动平面旋转的角度叫做旋光度。许多有机化合物，尤其是来自生物体内的大部分天然产物，如氨基酸、生物碱和碳水化合物等，都具有旋光性。这是由于它们的分子结构具有手征性所造成的。因此，旋光度的测定对于研究这些有机化合物的分子结构具有重要的作用，此外，旋光度的测定对于确定某些有机反应的反应机理也是很有意义的。
测定溶液或液体的旋光度的仪器称为旋光仪，其工作原理见图2-22。常用的旋光仪主要由光源、起偏镜、样品管(也叫旋光管)和检偏镜几部分组成。光源为炽热的钠光灯，其发出波长为589.3nm的单色光(钠光)。起偏镜是由两块光学透明的方解石粘合而成的，也叫尼科尔(Nicol) 棱镜，其作用是使自然光通过后产生所需要的平面偏振光。样品管充装待测定的旋光性液体或溶液，其长度有1dm和2dm等几种。当偏振光通过盛有旋光性物质的样品管后，因物质的旋光性使偏振光不能通过第二个棱镜(检偏镜)，必须将检偏镜扭转一定角度后才能通过，因此要调节检偏镜进行配光。由装在检偏镜上的标尺盘上移动的角度，可指示出检偏镜转动的角度，该角度即为待测物质的旋光度。使偏振光平面顺时针方向旋转的旋光性物质叫做右旋体，反时针方向旋转的叫左旋体。&&&
为了准确判断旋光度的大小，测定时通常在视野中分出三分视场(见图3.2.4-1)。当检偏镜的偏振面与通过棱镜的光的偏振面平行时，我们通过目镜可观察到图3.2.4-2(b) 所示(当中明亮，两旁较暗)；若检偏镜的偏振面与起偏镜偏振面平行时，可观察到图3.2.4-2(a) 所示(当中较暗，两旁明亮)；只有当检偏镜的偏振面处于1/2φ(半暗角)的角度时，视场内明暗相等如图3.2.4-2(c) 这一位置作为零度，使游标尺上0°。对准刻度盘00。测定时，调节视场内明暗相等，以使观察结果准确。一般在测定时选取较小的半暗角，由于人的眼睛对弱照度的变化比较敏感，视野的照度随半暗角φ的减小而变弱，所以在测定中通常选几度到十几度的结果。
图3.2.4-1& 旋光仪的结构及工作原理
a&&&&&&&&&&&&& b&&&&&&&&&&&&&& c&
图3.2.4-2& 三分视场
物质的旋光度与测定时所用溶液的浓度、样品管长度、温度、所用光源的波长及溶剂的性质等因素有关。因此，常用比旋光度[α]来表示物质的旋光性。当光源、温度和溶剂固定时，比旋光度等于溶液浓度为1g·mL-1、样品管长度为1dm时的物质的旋光度。像熔点、沸点、折光率一样，比旋光度是一个只与分子结构有关的表征旋光性物质特征的物理常数，它对鉴定旋光性化合物有重要意义。溶液的比旋光度与旋光度的关系为：
式中[α]Dt为比旋光度；t为测定时的温度(℃)；D表示钠光(波长λ＝589.3nm)；α为观测的旋光度；c为溶液的浓度，以g·mL-1为单位；L为样品管的长度，以dm为单位。
如果被测定的旋光性物质为纯液体，可直接装入样品管中进行测定，这时，比旋光度可由下式求出：
式中d为纯液体的密度(g·mL-1)。
利用上述公式，由测得的旋光度和物质的浓度(或密度)可计算出物质的比旋光度。由比旋光度可按下式求出样品的光学纯度（OP）。光学纯度的定义是：旋光性产物的比旋光度除以光学纯试样在相同条件下的比旋光度。
另外，还可由比旋光度计算出对映体在其混合物中的百分含量。设一对对映体分别为X和Y，它们在混合物中所占的百分含量可按下式计算：
三、仪器与试剂
仪器： WXG—4型圆盘旋光仪、数字自动旋光仪
试剂： 蒸馏水、10％酒石酸溶液或10％葡萄糖溶液、浓度未知的酒石酸溶液或葡萄糖溶液
四、实验内容
1．样品管的充填
将样品管一端的螺帽旋下，取下玻璃盖片(小心不要掉在地上摔碎！)，然后将管竖直，管口朝上。用滴管注入待测溶液或蒸馏水至管口，并使溶液的液面凸出管口。小心将玻璃盖片沿管口方向盖上，把多余的溶液挤压溢出，使管内不留气泡，盖上螺帽。管内如有气泡存在，需重新装填。装好后，将样品管外部拭净，以免沾污仪器的样品室。
2．仪器零点的校正和半暗位置的识别
接通电源并打开光源开关，5—10min后，钠光灯发光正常（黄光），才能开始测定。通常在正式测定前，均需校正仪器的零点，即将充满蒸馏水或待测样品的溶剂的样品管放入样品室，旋转粗调钮和微调钮至目镜视野中三分视场的明暗程度完全一致(较暗)，再按游标尺原理记下读数，如此重复测定五次；取其平均值即为仪器的零点值。
上述校正零点过程中，三分视场的明暗程度(较暗)完全一致的位置，即是仪器的半暗位置。通过零点的校正，要学会正确识别和判断仪器的半暗位置，并以此为准，进行样品旋光度的测定。&
3．样品旋光度的测定&&&
将充满待测样品溶液的样品管放入旋光仪内，旋转粗调和微调旋扭，使达到半暗位置，按游标尺原理记下读数，重复五次，取平均值，即为旋光度的观测值，由观测值减去零点值，即为该样品真正的旋光度。例如，仪器的零点值为-0.05°，样品旋光度的观测值为+9.85°，则样品真正的旋光度为α＝+9.85°-(-0.05°)＝+9.900。
4．测定项目
1.分别用1dm和2dm长样品管测定一已知浓度样品溶液的旋光度，计算其比旋光度。比较其结果。
2.用1dm长或2dm长样品管测定浓度未知的酒石酸溶液或葡萄糖溶液的旋光度，由文献查比旋光度，计算其浓度。
5. 自动旋光仪的使用方法
a）开机 将仪器电源接入220V交流电源，打开电源开关，这时钠光灯应启亮，需经5min钠光灯预热，使之发光稳定。打开光源开关，若光源开关扳上后，钠光灯熄灭，则再将光源开关上下重复扳动一两次，使钠光灯在直流下点亮为正常。打开测量开关，这时数码管应有数字显示。
b）零点的校正 将装有蒸馏水或其他空白溶剂的样品管放入样品室，盖上箱盖，待示数稳定后，按清零按钮。样品管中若有气泡，应先让气泡浮在凸颈处。通光面两端的雾状水滴，应用软布揩干。试管螺帽不宜旋的过紧，以免产生应力，影响读数。样品管安放时应注意标记的位置和方向。按下复测开关，使读数盘仍回到零处。重复操作三次。
c）测定旋光度 将样品管取出，倒掉空白溶剂，用待测溶液冲洗2-3次，将待测样品注入样品管，按相同的位置和方向放入样品室内，盖好箱盖。仪器数显窗将显示出该样品的旋光度。逐次按下复测按钮，重复读几次数，取平均值作为样品的测定结果。
d）关机 仪器使用完毕后，应依次关闭测量、光源、电源开关。
五、思考题
1.若测得某物质的比旋光度为+18?，如何确定其是+18?还是342??
2.一个外消旋体的光学纯度是多少?
3.若用2dm长的样品管测定某光学纯物质的比旋光皮为+20°。，试计算具有80％光学纯度的该物质的溶液(20g·ml-1)的实测旋光度是多少?
4.测定旋光度时为什么样品管内不能有气泡存在？商品编号：
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有机化学基础
出版时间：2008-11&&出版社：麦克默里 (John McMurry)、西曼内克 (Eric Simanek)、任丽君、 向玉联 清华大学出版社
(2008-11出版)&&作者：John McMurry,Erik Simanek&&页数：568&&译者：任丽君,向玉莲&&Tag标签：无&&
化学的定义是不断变化的。有机化学开始只是简单地用于制取肥皂和染料，如今有机化学所扮演的角色有了显著变化。有机化学的发展已经进入到从医药学到机械工程学，从农业到先进通信等诸领域的中心环节。为了更好地塑造我们生活的世界，化学家们一直在学习一种新的语言——分子生物学和流体力学。正确地理解化学基本原理，对于解决各学科间的复杂问题，比以往任何时候更为重要。第6版有机化学基础显著的改进是注重了有机化学的应用，特别是在药物和农业方面的应用。在每章中的相关链接部分，丰富了药物化学和农用化学品化学的相关知识。某些主题，如三嗪衍生物除草剂、药物的来源与发展等贯穿了全书。每章均以有机化学应用的实例作为开始，如Augmentin 用于治疗耳部的细菌感染。新增的习题类型，如“农用化学品”和“医药”，主要集中在应用方面。本书适合用作一学期、短学时的有机化学教材——内容全面、扼要。在保证简明课程必需内容的同时保留了一些巨著中常见的重要教学手段。第6版有机化学基础用清晰的注解、引人思考的例子以及改进的竖向格式来解释反应机理。本书以官能团为基本框架，从简单的有机物（烷烃）开始逐渐进入到更复杂的有机物。在基本框架中，也着重解释了一些反应的基本机理的相似处。通过这些途径，希望能使记忆的成分最小化，理解的成分最大化。新增加了有关热门话题的章节。新增内容并没有增加本书的篇幅或文章的长度： 正文，图，图解都已经简化。新增部分包含一些主题的讨论，这些讨论对适用本书的学生很有必要。催化作用、 四面体中间体以及它们对药物设计的影响、碳的烷基化及其在制备巴比妥类药物中所起的作用等部分都是新增内容。从化学的角度讨论了RNA在中心法则中显示的重要性。新增内容提供了契机，将前后许多章节的内容编排组织在一起。读者一致认为本书的前5版对有机化学的论述非常清晰、可读性强，具有实用性。本版新的合作者是来自得克萨斯州A&M大学的Eric Simanek。Simanek对本书的化学教育、农业有机化学以及药物化学部分倾注了很大的热情。希望读者能感受到第6版书延续了前5版的优良传统，并且素材新鲜有趣。我们欢迎广大读者对本书批评指正，并为今后的再版提出建议。
　　本书全书共17章。前12章讲述了有机化学的基本理论和基本类型有机化合物的基本反应及其机理、合成。选取最有代表性的反应进行透彻阐述，相关联的反应放在例题及习题中，并附有与正文内容相衔接的导语。虽然所占篇幅不长，却涵盖了应有的内容，且富有启发性； 第13章介绍了测定有机分子结构的方法； 后4章是有关生物分子和生物化学过程的内容。以前12章各类有机化合物的基本反应为铺垫，用基本化学反应对生物现象的本质进行阐述，既有深度，又使初学者易理解接受。　　除主体内容，每章均包括相关链接、例题、习题、关键词和小结。相关链接部分，讨论了一些当今的热门话题，涉及农业、医药、环境及生命科学等内容，既承接正文知识，又与人类生活息息相关，使读者扩展视野，同时领悟有机化学的奥妙； 例题是正文知识的实例说明，紧密配合正文知识进行解题思路剖析，具有较强的启发性、指导性； 章节内及章节后配有大量的习题，不仅给读者提供运用知识解决问题的机会，而且兼有扩展正文内容的功用； 小结与关键词，将章节内容简明扼要地有机组织，使脉络清晰，重点突出。　　译文力求贴近原文，只是对中外有别的有机化合物的命名法进行了适当改动。加入了中文命名法，保留了英文命名法，以便于读者比较。　　本书适合生物学、医学、食品学、农学等专业学生选作教材，也可用作化学专业学生的辅助教材。
作者：(美国)麦克默里 (John McMurry) (美国)西曼内克 (Eric Simanek) 译者：任丽君 向玉联John McMurry，美国康奈尔大学的教授，因发现McMurry反应而闻名，是美国科学促进会会员，曾于1991年获德国马普学会研究奖。John McMurry教授在有机化学领域著作颇丰。所著的多种有机化学教科书被译为11种语言，在世界范围广泛应用.目前已累计发行220余万册。
第1章 结构和成键，酸和碱1.1 原子结构1.2 原子的电子构型1.3 化学键理论的发展1.4 化学键的本质1.5 形成共价键：价键理论1.6 杂化：sp3轨道和甲烷的结构1.7 杂化：sp3轨道和乙烷的结构1.8 双键和三键1.9 极性共价键：电负性1.10 酸和碱：Br?nsted-Lowry定义1.11 酸和碱：Lewis定义链接农田中使用三嗪类除草剂的风险与利益小结关键词习题第2章 有机分子的种类2.1 官能团2.2 烷烃和烷基：同分异构体2.3 支链烷烃的命名2.4 烷烃的性质2.5 乙烷的构象2.6 化学结构式的书写2.7 环烷烃2.8 环烷烃中的顺反异构现象2.9 一些环烷烃的构象2.10 环己烷中的直立键和平伏键2.11 环己烷构象的互变链接药物的来源与发展小结关键词习题第3章 有机反应的本质：烯烃3.1 烯烃的命名3.2 烯烃的电子结构3.3 烯烃的顺反异构体3.4 次序规则：E，Z命名3.5 有机反应的种类3.6 反应是怎样发生的：反应机理3.7 极性反应的机理3.8 有机反应机理：HCl和乙烯的加成反应3.9 描述反应：位能曲线图和过渡态3.10 描述反应：热力学和催化剂链接萜烯：自然界中的烯烃小结关键词习题第4章 烯烃和炔烃的反应4.1 HX与烯烃的加成：氢卤化4.2 烯烃的定向加成反应：Markovnikov规则4.3 碳正离子的结构和稳定性4.4 水对烯烃的加成：水合4.5 X2与烯烃的加成：卤化4.6 H2与烯烃的加成：氢化4.7 烯烃的氧化：羟基化和裂解4.8 烯烃的自由基加成：聚合物4.9 共轭二烯烃4.10 烯丙基碳正离子的稳定性：共振现象4.11 共振式的书写和理解4.12 炔烃及其反应链接天然橡胶小结关键词反应小结习题第5章 芳烃5.1 苯的结构：凯库勒假设5.2 苯的结构：共振假说5.3 芳烃的命名5.4 芳香亲电取代反应：溴化5.5 其他芳香亲电取代反应5.6 Friedel?Crafts烷基化和酰基化反应5.7 芳香亲电取代反应中的取代基效应5.8 取代基效应解释5.9 芳香化合物的氧化还原反应5.10 非苯环和多环化合物的芳香性5.11 有机合成链接三嗪除草剂在农田中的应用小结关键词反应小结习题第6章 立体化学6.1 立体化学和四面体碳6.2 找分子的手性6.3 旋光性6.4 比旋光度6.5 Pasteur（帕斯特）发现对映异构体6.6 用于确定构型的次序规则6.7 对映异构体和非对映异构体6.8 内消旋化合物6.9 含有两个以上立体中心的分子6.10 手性环境6.11 同分异构现象的简要回顾6.12 自然界中的手性链接手性药小结关键词习题第7章 卤代烃7.1 卤代烃的命名7.2 卤代烃的制备7.3 卤代烃的反应：格利雅试剂7.4 亲核取代反应7.5 SN2反应7.6 SN1反应7.7 消除：E2反应7.8 消除：E1反应7.9 反应活性小结：SN1，SN2，E1，E27.10 活性生物体中的取代反应链接天然有机卤化物小结关键词反应小结习题第8章 醇、酚、醚8.1 醇、酚、醚的命名8.2 醇、酚、醚的性质：氢键8.3 醇和酚的性质：酸性8.4 醇的合成8.5 醇的反应8.6 酚的合成与反应8.7 醚的合成与反应8.8 环氧化物8.9 硫醇和硫化物链接三嗪除草剂在农田中的应用小结关键词反应小结习题第9章 醛和酮：亲核加成反应9.1 羰基的化学特性9.2 醛和酮的命名9.3 醛和酮的合成9.4 醛的氧化9.5 醛和酮的亲核加成反应9.6 还原9.7 水的亲核加成：水合9.8 醇的亲核加成：缩醛的形成9.9 半缩醛和缩醛在自然界和实验室的重要性9.10 胺加成形成亚胺9.11 格利雅试剂的亲核加成：醇的形成9.12 共轭加成反应链接用于控制昆虫的羰基化合物小结关键词反应小结习题第10章 羧酸及其衍生物10.1 羧酸及其衍生物的命名10.2 羧酸及其衍生物的存在和性质10.3 羧酸的酸性10.4 羧酸的合成10.5 酰基的亲核取代反应10.6 四面体中间体10.7 化学反应总览10.8 羧酸的反应10.9 酰卤的化学性质10.10 酸酐的化学性质10.11 酯的化学性质10.12 酰胺的化学性质10.13 腈的化学性质10.14 源于羰基化合物的聚合物：聚酰胺和聚酯10.15 有机合成中的酶链接β-内酰胺抗生素——Ⅰ小结关键词反应小结习题第11章 羰基的α-取代反应及缩合反应11.1 酮式-烯醇式互变异构现象11.2 烯醇的反应：α-取代反应机理11.3 醛和酮的α-卤代11.4 α氢原子的酸性：烯醇离子的形成11.5 烯醇离子的反应性11.6 烯醇离子的烷基化11.7 烯醇离子烷基化与现代医学开端11.8 羰基缩合反应11.9 醛和酮的缩合：羟醛缩合反应11.10 羟醛产物的脱水：烯酮的合成11.11酯的缩合：Claisen缩合反应11.12 生物学的羰基反应链接β-内酰胺抗生素——Ⅱ小结关键词反应小结习题第12章 胺12.1 胺的命名12.2 胺的结构和性质12.3 胺的碱性12.4 胺的合成12.5 胺的反应12.6 杂环胺12.7 生物碱：天然存在的胺链接一鸦片和安眠药小结关键词反应小结习题链接二化学反应的相互关联第13章 结构测定13.1 电磁辐射：常用的结构探测器13.2 X射线晶体学13.3 质谱13.4 紫外光谱13.5 紫外光谱解释：共轭效应13.6 有机分子的红外光谱13.7 核磁共振谱13.8 核磁共振吸收的属性13.9 化学位移13.10 1H核磁共振谱的化学位移13.11 1H核磁共振谱的积分：氢质子计算13.12 1H核磁共振谱的自旋裂分13.13 1H核磁共振谱的应用13.14 13C核磁共振谱链接磁共振成像（MRI）小结关键词习题第14章 生物分子：糖类化合物14.1 糖的分类14.2 单糖的构型：费歇尔投影式14.3 D型、L型-糖14.4 醛糖的构型14.5 单糖的环状结构：半缩醛式结构14.6 单糖的差向异构体：变旋现象14.7 单糖的反应14.8 双糖14.9 多糖14.10 其他重要的糖类14.11 细胞表面的糖类与糖类疫苗14.12 植物：石油的替代物？链接甜味剂小结关键词习题第15章 生物分子：氨基酸、多肽和蛋白质15.1 氨基酸的结构15.2 等电点15.3 肽的实验室合成15.4 天然合成多肽15.5 肽中的共价键15.6 多肽结构的测定：氨基酸分析15.7 多肽的测序：Edman降解法15.8 蛋白质的分类15.9 蛋白质的结构15.10酶15.11酶的反应机理与柠檬酸合成酶链接除杂草而非农作物：选择性途径小结关键词习题第16章 生物分子：脂类与核酸16.1 脂类16.2 脂肪和油16.3 肥皂16.4 磷脂16.5 类固醇16.6 抑制素类药物的化学16.7 核酸与核苷酸16.8 DNA的结构16.9 DNA中的碱基配对：Watson-Crick模型16.10 核酸与遗传16.11 DNA的复制16.12 RNA的结构与合成：转录作用16.13 RNA和蛋白质的生物合成：翻译作用16.14 DNA的测序16.15 聚合酶链式反应16.16 RNA：打破常规的例证链接DNA指纹识别小结关键词习题第17章 新陈代谢中的有机化学17.1 ATP：生化反应的能量流17.2 脂肪的分解代谢：β-氧化途径17.3 糖代谢:糖酵解17.4 三羧酸循环17.5 蛋白质代谢：转氨基作用17.6 代谢途径中的有机化学：小结链接凭借代谢途径实施生物治理小结关键词习题附录A多官能团有机化合物的命名附录B术语表附录C各章中部分习题的答案常见官能团的结构
插图：第1章　结构和成键，酸和碱有机化学就在我们身边。有机分子的反应和相互作用让我们观察到五彩缤纷的世界，同时也带给我们战争和恐惧。有机化学是盛着我们外带咖啡的杯子，是把我们从沉睡中唤醒的咖啡因。有机化学提供治病、保护农作物及清洗衣服的分子。任何对生活和有生命事物怀有好奇心的人都应该对有机化学有一基本的了解。有机化学的建立要追溯到18世纪中期，那时化学家注意到了从生命体中得到的化合物与从矿物中得到的化合物之问的不可解释的差异。从植物和动物体中得到的化合物通常难以分离和纯化，即使是纯的，也难以处理，比从矿物中得到的化合物容易分解。1770年，瑞典化学家TorbernBergman首次表述了“有机”（organic）和“无机”（inorganic）物质之间的这一差异，很快便出现了有机化学（organicchemistry）这一术语，意指来自于生命有机体的化合物的化学。对那时的很多化学家来说，对有机和无机化合物之问行为差异的唯一解释是：由于有机化合物起源于生命体，因而容纳了一种不可定义的“生命力”。然而，随着时间的推移，逐渐清楚：有机化合物就像无机化合物一样可以在实验室里制造。例如，1828年FriedrichWohler（维勒）发现“无机”盐氰酸铵能够转化为尿素一一种从尿中分离出的“有机”化合物。到19世纪中期，大量的证据与生命力理论相悖，已经很明朗：相同的基本科学原理适用于所有的化合物。有机化合物的唯一特征是都含有碳元素（图1.1）。
《有机化学基础(第6版)》：清华大学出版社。
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用户评论&(总计9条)
&&&&以前的课本都看不懂。看完这个，有机的基础知识全明白了。非常适合自学。不过注意这本书真的很基础，用来对付考研什么的会很不给力。
&&&&论述非常清晰、可读性强，具有实用性。原著用平实的语言，娓娓絮语，引导读者浏览有机化学的概貌，驻足有机化学的核心内容。
&&&&内容写得挺好的，简明易懂
&&&&很好，非常不错，清晰一目了然。亚马逊值得信赖，中途换货及时，好
&&&&简洁明了，容易理解，的确是不一样啊，除去习题，十分基础，加上习题，延展性强！
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第八章&&& 旋光异构
第一节& 旋光性与旋光度
一、平面偏振光与物质的旋光性
光是一种电磁波，光波的振动方向与其前进方向相互垂直。一束普通光或单色光是在与其传播方向垂直的平面内以任何方向振动的。
光波的振动方向与前进方向互相垂直
如果让普通光通过一个Nicol棱镜（优质的方解石晶片），就只有与棱镜晶轴平行振动的光才能通过，其它方向上振动的光都被过滤掉。这种只在一个平面上振动的光称为平面偏振光。
棱镜与平面偏振光
当平面偏振光通过一些物质，如葡萄糖、酒石酸等能使通过的平面偏振光振动平面旋转一定的角度。这种能使平面偏振光振动平面旋转的性质称为光学活性或旋光性。具有旋光性的物质称为旋光性物质或光学活性物质。
旋光性物质使平面偏振光振动平面旋转的角度称为旋光度，通常用α表示。不同的旋光性物质使平面偏振光振动平面旋转角度的大小和方向会有不同。能使偏振光的振动平面向右旋转，称为右旋体(dextrorotatory)，用符号(+)或(d)表示；能使偏振光的振动平面向左旋转，称为左旋体(levorotatory)，用符号(-)或(l)表示。
二、旋光仪
旋光仪是检测旋光性物质的旋光方向和旋光度大小的仪器，主要由一个单色光源、两个Nicol棱镜和一个盛测试液的盛液管组成。当在盛液管中放上非旋光性物质时，平面偏振光的振动平面不发生旋转，从起偏镜透出的偏振光可完全透过检偏镜。
旋光仪的组成
当在盛液管中放上旋光性物质时，平面偏振光的振动平面会发生一定的旋转，从起偏镜透出的偏振光不能透过检偏镜，必须把检偏镜向左或向右旋转一定的角度，光线才能够通过。检偏镜旋转的角度即为旋光度α，其大小与方向可由连在检偏镜上的刻度盘读出。
&&&&&& 三、比旋光度
物质的旋光度大小不仅与物质的结构有关，还与测定时的条件，如溶液的浓度、盛液管的长度、单色光的波长、测定温度等因素有关。因此，实际工作中常用比旋光度（specific rotation）[α]λt来表示某一物质的旋光特性。比旋光度是指在一定温度、一定波长下，被测物质浓度为1 g/mL的溶液在盛液管为1分米长的条件下测得的旋光度。比旋光度和旋光度之间的关系为：
式中，t为测量时的温度，通常情况下为20℃或25℃，因此，[α]λt通常写成[α]λ20或[α]λ25；λ为光波波长，一般使用的是钠光源，波长为589.0nm，用D表示；α为旋光度；L为测液管长度，单位为分米；C为旋光性物质的浓度，单位为g/mL，如果样品是纯液体，则以其密度d来代替浓度C。
第二节& 分子的对称因素
如果通过某种对称操作后得到的立体形象与原来的立体形象完全一致，就说该分子具有某种对称因素，常见的对称因素有对称面、对称中心和对称轴等。
一、对称面
假如一个分子能被一个假想的平面切分为具有实物与镜像关系的两半，此平面即为该分子的对称面。如下图中的几个分子都有对称面：
分子的对称面
二、对称中心
若分子有一个点，将分子中任何一个原子或基团与它连线，如果在其延长线上等距离处都能遇到相同的原子或基团，则这个点为该分子的对称中心。如下图中的几个分子都有一个对称中心。
分子的对称中心
三、对称轴
如果通过分子画一直线，当分子以它为轴旋转一定角度后，可以得到和原来分子相同的形象，则这条直线就是分子的对称轴。当分子绕轴旋转360/n（n=1，2，3，4……）度之后，得到的分子与原来的形象完全重叠，这个轴就是该分子的n重对称轴（Cn）。
分子的对称轴
上述几种对称因素中，与分子旋光性相关的主要是对称面和对称中心。
第二节& 分子的手性
&&&&&& 一、手性的概念
任何实物都有其镜像，但实物与镜像间的关系却又两种，有的实物与其镜像是完全相同的，而有的实物与其镜像却不能够完全重合。例如，如果将我们的左、右手看成是实物与镜像，它们彼此就不能完全重合，即左右手不是完全相同的。
实物分子与其镜像分子不能相互重合的，它们代表的是两种结构不同的分子。这种实物分子与其镜像分子具有对映而不能完全重合的性质与我们的左、右手具有的性质一样，因此这种性质常被称为手性（chirality）。具有手性的分子称为手性分子（chiral molecule）。相反，如果实物分子与其镜像能够完全重合，则它们代表的是同一种化合
物，它们不具有手性，这样的分子被称为非手性分子（achiral molecule）。
&&&&&& 二、分子手性的判断依据
凡具有对称面或对称中心的分子，其实物与镜像一定可以完全重叠，是非手性分子；凡是既不具有对称面又不具有对称中心的分子，在绝大多数情况下其实物与镜像不能完全重叠，是手性分子；对于仅具有Cn这一种对称因素的分子，其实物与镜像也不能完全重叠，也是手性分子。
三、分子手性与物质旋光性的关系
手性分子均具有旋光性，非手性分子均不具有旋光性,化合物的手性是产生旋光性的充分和必要条件。
&&&&&& 四、手性碳原子
对大多数有机分子而言，分子的手性主要是由分子中的不对称的碳原子（手性碳原子）引起的。如果一个碳原子与四个不同的原子或基团相连，该碳原子称为手性碳原子（chiral carbon atom），常用*标识。手性碳原子及其所连的四个不同原子或基团在空间有两种不同的排列方式，即两种不同的构型：
除手性碳原子外，还有手性氮原子(如下式)、手性磷原子、手性硫原子等，它们统称为手性中心（chiral centers）。
手性中心是引起有机分子产生手性的最普遍最常见的因素，但不是唯一的因素。
第四节&含一个手性碳的有机分子的旋光异构
&&& 一、对映异构与对映异构体
&&&&&& 含一个手性碳原子的化合物，其实物与镜像不能重叠，是手性分子。其手性碳所连四个不同原子或基团存在两种不同的空间排列形象（即两种构型），二者互为实物与镜像的关系。如乳酸：
&&&&&& 这种互为镜像对映却不能完全重叠的两种化合物彼此互称为对映异构体（enantiomers），简称对映体，这种现象称为对映异构现象（enantiomerism）。
由于对映体都具有旋光性，因此也称之为旋光异构体（optical isomers）或光学异构体。其中一个为左旋体，另一个为右旋体。
&&&&&& 二、对映异构体间理化性质的异同
一对对映体具有很多相同的理化性质，如它们具有相同的熔点、沸点、折光率、相对密度、在非手性溶剂中的溶解度等；与非手性试剂反应时也具有相同的反应活性。它们对平面偏振光振动平面的影响能力大小也相等，但方向相反。
此外，在手性环境的条件如手性试剂、手性溶剂和手性催化剂等的存在下，对映体常表现出不同的性质。
三、外消旋体
由等量对映体构成的混合物称为外消旋体（racemate or racemic mixture），一般用符号(±)或dl表示。由于外消旋体是由左旋体和右旋体等量混合而成，二者的旋光度数值相等，方向相反，因此没有旋光性。与其它任意两种物质混合构成的混合物不同，外消旋体往往具有固定的物理常数，其物理性质与纯净的对映体有差异。
第五节& 旋光异构体构型的表示方法及标记
&&&&&& 一、旋光异构体构型的表示方法
有机化学中常用费歇尔投影式来表达旋光异构体的立体构型。费歇尔投影式是德国化学家费歇尔于1891年提出的一种用简单的平面结构来表示分子立体构型的方法。
费歇尔投影式的书写方法，是将有机分子的立体模型，按照一定的投影规则，转变成平面式。其投影规则如下：（1）把分子主链竖立放置；（2）把编号最小碳原子置于主链上方；（3）使主链左右的基团指向平面前方，上下基团指向平面后方。让光线从正前方向后方照射，投影到纸平面上，即得费歇尔投影式。乳酸分子的费歇尔投影式如下：
乳酸分子的费歇尔投影式
习惯上采用的是主碳链直立，命名时编号最小的碳原子放在上端的那一种。
a（常用）&&&&&&&&& b&&&&&&&&&&&&&&&& c&&&&&&&&&&&&&&&&& d
同一构型乳酸分子的几种费歇尔投影式
按照上述规则所得的费歇尔投影式不能随意翻转或转变，任何一种变化都有可能导致构型的改变。如要转变，须遵循如下规则：
（1）投影式中手性碳原子上任意两个原子（或基团）的位置交换奇数次，其构型改变；若交换偶数次，构型不变。
（2） 投影式在纸平面上旋转180?或其整数倍，则构型不变，若在纸平面上旋转90?或其奇数倍，则构型改变。
（3）若固定投影式中的一个原子或基团不动，其余三个原子或基团按顺时针或逆时针方向轮换，构型保持不变。
（4）投影式离开纸平面翻转180?，构型改变。因为这样的操作改变了原子或基团的前后关系，违背了投影规则。(a)和(g)为对映异构体。
&&&&&& 二、分子构型的标记
&&&&&& （一）D/L-构型标记法
&&&&&& 费歇尔建议选用甘油醛作标准来确定其它相关对映体的构型。将甘油醛的碳链垂直放置，氧化态高的碳原子位于上方，氧化态低的碳原子位于下方，写出费歇尔投影式。人为规定：羟基位于右侧的甘油醛为D-型，羟基位于碳链左侧的甘油醛为L-型。经旋光仪测定，（Ⅰ）表示的甘油醛为右旋体，（Ⅱ）表示的甘油醛为左旋体。因此，这两种甘油醛可分别标记为：D-(+)-甘油醛和L-(-)-甘油醛。
D-(+)-甘油醛&&&&&&&&&&&&&&& L-(-)-甘油醛
然后将其它异构体与甘油醛进行直接或间接比较来确定其构型。按照上述投影式的写法（醛基或羧基在上），凡—OH、—NH2等在右侧者为D-型；—OH、—NH2等在左侧者为L-型。如乳酸：
D-(-)-乳酸&&&&&&&&&&&&& L-(+)-乳酸
这种方法是与人为规定的标准物质进行比较而得出的构型，因此称为相对构型(relative configuration)。它是在人们无法实际测出旋光性物质真实结构的情况下作出的人为规定。1951年，J.M.Bijvoet用X-光衍射法测定了(+)-酒石酸钠铷的绝对构型，巧合的是，实验测出来的真实构型与人为规定的构型一致。因此，人为规定的甘油醛的构型以及由此而来的其他旋光性物质的D、L构型也就是它们的绝对构型。
（二）R/S-构型标记法
随着立体化学的发展，上世纪60年代中期，Cahn-Ingold-Prelog等人倡议用次序规则来确定旋光化合物的构型，其基本原则是：
① 首先把手性碳上的四个原子或基团（a、b、c、d）按次序规则进行排序，假定为a＞b＞c＞d。
② 把次序最低的原子或基团d放在距观察者较远的位置，其它三个原子或基团a、b、c则距观察者较近，如下图所示。
③从次序最高的a开始，按a→b→c的顺序，如果是顺时针排列，称为R构型；如果是逆时针排列，称为S构型。
例如，乳酸分子中各基团按照次序规则排序为：—OH ＞—COOH ＞—CH3 ＞—H。
第六节& 含两个手性碳的有机分子的旋光异构
一、含两个不同手性碳的有机分子的旋光异构
丁醛糖（2,3,4-三羟基丁醛）分子含有两个手性碳原子，这两个手性碳原子所连接的四个原子或基团不完全相同。
该分子在空间有4种排列方式，用费歇尔投影式表示如下：
这四种构型均无对称面亦无对称中心，因此都有手性都有旋光性。这四种旋光异构体中，Ⅰ和Ⅱ，Ⅲ和Ⅳ互为实物与镜像关系，各构成一对对映体。而Ⅰ和Ⅲ或Ⅳ、Ⅱ和Ⅲ或Ⅳ均不是实物与镜像关系，但它们的构造式相同，这种旋光异构体称为非对映异构体（diastereoisomer），简称非对映体。
观察Ⅰ与Ⅲ、Ⅳ或Ⅱ与Ⅲ、Ⅳ，都分别有一个手性碳的构型相同，而另一个手性碳的构型不同。把含多个手性碳化合物的旋光异构体中，只有一个手性碳原子的构型相反，而其余手性碳原子的构型均相同的异构体，称为差向异构体（epimer）。如Ⅰ与Ⅲ互为C3差向异构体，Ⅰ与Ⅳ互为C2差向异构体。
非对映体的旋光度不同，其它物理性质如熔点、沸点、溶解度等也不一样。
含一个手性碳原子的分子有一对对映体，如乳酸、甘油醛；丁醛糖含两个不同的手性碳，有4个旋光异构体（2对对映体）。随着分子中含有的手性碳原子数目进一步增加，旋光异构体数目也会增多。若分子中含三个不同的手性碳时，则有8个旋光异构体（4对对映体）。分子中含n个不相同的手性碳时，则有2n个旋光异构体，可组成2n-1对对映体。
二、含两个相同手性碳的有机分子的旋光异构
酒石酸（2,3-二羟基丁二酸）分子中含有两个手性碳原子，似乎应有4个旋光异构体。
（?）（Π）（Ⅲ）（Ⅳ）
& (+)-2R, 3R&&&&&& &(-)-2S, 3S&&&&&&&&&& (m)-2R, 3S
但由于两个手性碳原子连接的四个基团完全相同，都是连的—OH、—COOH、—H和—CH(OH)COOH，实际上只有3个旋光异构体。不难看出，?和Π为一对对映体，Ⅲ和Ⅳ可以完全重叠，为同一化合物。Ⅲ和Ⅳ中都存在一个对称面，一个手性碳为R-构型，另一个为S-构型，它们所引起的旋光度大小相等而方向相反。象这种由于分子内含有相同的手性碳原子，分子的两个半部互为实物与镜像的关系，从而使分子内部旋光性相互抵消的非光学活性化合物称为内消旋体（mesomer），通常用“meso”或“m”表示。
虽然内消旋体和外消旋体都没有旋光性，但它们却有着本质的差别。前者是纯净物，而后者是由等量左旋体和右旋体组成的混合物，可用特殊方法拆分成两个有光学活性的化合物。
第七节不含手性碳原子的手性分子
一、丙二烯型化合物
丙二烯分子中，两端碳原子为sp2杂化，中间碳原子为sp杂化，分子中的两个π键互相垂直，两端碳原子所连基团所在的平面也互相垂直。
图8-13丙二烯分子的结构
在丙二烯的分子中，有两个互相垂直的对称面，因此丙二烯没有旋光性，没有对映异构体。但是，当丙二烯分子两端碳原子上各连有不同的原子或基团时，它的对称面消失。如2,3-戊二烯，分子中既无对称面，也无对称中心，是手性分子，因此具有旋光性，存在一对对映异构体。
二、联苯型化合物
联苯分子中的两个苯环可以围绕碳碳单键自由旋转，为非手性分子，没有旋光性。但当苯环邻位上连有较大的取代基时，苯环围绕单键的自由旋转将受到阻碍，导致两苯环不能处在同一平面上，必须互成一定的角度。当两苯环处于相互垂直状态时，基团间斥力最小，分子能量最低。
图8-14单键旋转受阻的联苯化合物
如果两个苯环上的取代基不相同，此时整个分子具有手性，存在一对对映异构体。如6,6'-二硝基联苯-2,2'-二甲酸的一对对映体如下：
&&&&&& 当在两个苯环或其中任何一个苯环上连有两个相同取代基时，分子就存在对称面，因而不具有手性，无对映异构体。
有两个对称面有一个对称面
再如，下述的环外双键型化合物、螺环型化合物等，若两端碳原子上各自连有不同原子或基团时，分子无对称面无对称中心，具有手性，有对映异构体。
三、把手型化合物
不对称取代的对苯二酚脂环醚，若脂肪烃的链比较短、苯环上的取代基又比较大时，芳环的转动便会受到阻碍，取代基的分布是不对称的。如：
受环大小的限制，上述化合物分子中的—COOH在O－(CH2)8－O所决定的平面前后或者左右两侧的分布都是不对称的，因此产生手性，具有旋光性，我们把这个平面叫做手性面，上述化合物为具有手性面的化合物。
第八节& 取代环烷烃的立体异构
多取代环烷烃的立体异构现象比较复杂，既存在构型异构，又存在构象异构。下面主要讨论二取代环烷烃的构型异构现象。
&&&&&& 当两个取代基处于环烷烃不同的环碳上时，就存在顺反异构。例如：1,2-二甲基环丙烷有顺-1,2-二甲基环丙烷和反-1,2-二甲基环丙烷。
顺-1,2-二甲基环丙烷反-1,2-二甲基环丙烷
实际上，1,2-二甲基环丙烷就如同酒石酸分子一样，是含有两个相同手性碳的化合物，存在三种立体异构体。顺式异构体分子中存在一个对称平面，是内消旋体；反式异构体有两个，互为对映体。顺反异构体之间是非对映体的关系。
(1R, 2S)-1,2-二甲基环丙烷&&&&& (1R, 2R)-1,2-二甲基环丙烷&&& (1S, 2S)-1,2-二甲基环丙烷
当环上的两个取代基不相同时，如1-甲基-2-氯环丙烷，此时正如2,3,4-三羟基丁醛一样，分子中含两个不同的手性碳原子，因此存在四种立体异构体，亦即无论是顺式还是反式异构体都是手性分子，都存在一对对映体。
(1R, 2S)&&&&&&&&&&&&&&& (1S, 2R)&&&&&&&&&&&&&& (1R, 2R)&&&&&&&&&&&&& (1S, 2S)
&&&&&& 对于二取代环己烷，当取代基处于1,2-位或1,3-位时，情况与上面类似。例如，1,3-二甲基环己烷共有三个立体异构体，顺式的为内消旋体，反式的有两个，互为对映体。1-甲基-3-氯环己烷共有四个立体异构体，顺式的有两个，互为对映体，反式的也有两个，也是一对对映体。
而1,4-二取代环己烷的情况则有所不同，1,4-二取代环己烷只存在顺反异构，没有旋光异构。因为无论是顺式还是反式，也无论取代基是否相同，它们都含有一个对称面，是非手性分子。
&&&&&& 可见，取代环烷烃的构型异构较复杂，有时只有顺反异构，有时顺反异构和旋光异构同时存在。