旋光度的测定
化学试剂,九料化工商城 / 2020-12-03
(一)旋光度的意义:有一些化合物，尤其是很多的天然有机化合物，当平面偏振光通过时，能使偏振光的振动方向偏转.具有这种性质的化合物称光学活性化合物.
具有光学活性的化合物，一般是由于下列三个因素之一而出现的.
1.一个四面体型分子的四个取代基都不相同、一个碳原子如具有四个不同取代基团R1，R2，R3，R4时，便称为不对称原子.一个有机化合物，有时会存在着多个不对称原子.
2.螺环构类化合物( spiranes)、丙二烯类化合物( allone)和具有邻位取代基致使环的同平面性遭受阻的芳类化合物.
3.白质的螺旋结构
由于这些因素而出现光学活性的原理和规律，是应在有机化学及立体化学中讨论的.
合成的有机化合物，有时虽然也含有一个或多个不对称碳原子，但由于合成出的产物都是旋光性相反的混合物(称为外消旋体)，因而并不出现旋光性，因此旋光测定法( polar imetry)在一般有机合成中是不用的，只有尚在发展中的“立体合成”中除外.但如将合成的外消旋体分离成各自的光学异构体后，便需用旋光测定法来检查其纯度和确定其常数.至于数量众多的天然有机化合物，往往只出现一种光学异构体，则比旋光度或分子旋光度便成为这些物质的重要物理常数之一.
一个光学活性化合物的旋光性，可用它的比旋光度( pecifio rotation)或分子旋光度( molecular rotation)来表示，一般说来，一个光学活性化合物，不论是其本身或其溶液，都可使偏振光的平面偏转.可以使它向右偏转(以+表示)或称顺时针方向偏转;也可使它向左偏转(以一表示，即所谓逆时针方向偏转，同一物质的旋转角度，受样品管的长度，溶剂的种类，样品本身或样品溶液的温度的影响，而最重要的，则是偏振光波长的影响，不同波长的偏振光，不但会给出不同的旋转角，甚至会使旋转角的方向相反，因此，测定一个化合物的旋转角时，必须把测定时的温度，偏振光的波长和所用的溶剂记录下来，并于比旋光度或分子旋光度的数据上表现出来.
如果为一个纯的液体，则比旋光度为:
a
[a]25D＝----
ιd
如果为溶液，则
100a
[a]25D=--------
ιc
式中[即一个光学活性化合物在25℃时(如在其它温度时，则写其它温度)在钠光谱中的D线下的比旋光度;a即为在偏振光仪中直接观察到的旋转角;为样品管的长度(以分米为单位);d为密度;c为浓度，其单位为每100毫升溶剂所含被测样品的克数由于溶剂能影响旋光度，因此在具体数据之后，应注明所用溶剂名称.
如将比旋光度化成分子旋光度则:
M
[aM]25D=-------[a]25D
100 (M为分子量)
对于纯的光学活性化合物来说，则比旋光度和分子旋光度都是很重要的物理常数.
(二)旋光计及其基本原理:一般实验室中常用的是目测旋光计( polarimeter)可用下列断面示意图表示(图3.2.3):
图中L为单色光源，一般用钠光灯，P为尼科耳棱镜 (Nicol prism)，即偏振镜( polarizer)，将工发出的向各个面振动的光，转感只向平行平面振动的光.偏振光通过具有光学活性化合物的样品管S后，振动平面即被旋转了一个角度，通过第二个尼科耳校镜A(这一尼科耳棱镜通常称为“分析” analyser)，这一棱镜可随着装有目能的面板旋转，以观察偏振光的旋转角a.
观察偏振光的旋转角，从理论上讲，只要先在装有没有溶液的样品管的仪器中，旋转分析镜A，至最亮处或最暗处作为零点测定溶液的旋转角时，只需旋转分析镜回到最亮点或最暗点就行了但事实上，人的眼晴对于寻找最亮点或最暗点并不很灵敏，这样做定不出准确的旋转角.因此在偏振镜P后，装上二个小尼科耳棱镜H(H称为半阴影尼科耳， half shadow Nicol)，使由P射出的偏振光東，分成二半，每半个光束分别偏转一个小的角度和一.因此在分析器A中望去，光東总是半明半暗，唯有转至一点时(事实上是从原半个最亮点转过2β角)，光束二边亮度相等，这一点就定为零点，当测定溶液的旋光度时，将分析镜再旋转至光東二边亮度相等时，便可定出旋转角α.
(三)操作方法：
1.溶液的制备:在分析天平上正确称取0.1至0.5克纯样品，在容量瓶中溶解于25毫升的溶剂中，一般的溶剂可选择水、乙醇或氯仿.溶液配成后须透明无颗粒及滤纸屑，否则需经干滤纸过滤.
液体样品亦可直接用于旋光测定，如旋光角太大，可用较短的样品管（九料化工https://www.999gou.cn/）.
2.溶液填充进旋光测定计中的样品管:将样品管的一头用玻盖和铜帽封上，然后将管竖起，口向上，注入溶液至管口，并使溶液因表面张力而形成的凸液面中心高出管顶，于是样品管上的玻璃盖贴在管口边上平移过去，使样品管中不留空气泡，然后旋上铜帽.
注意:在玻盖与玻管之间，系直接接触，在铜帽与玻盖之间，须存在橡皮补垫.铜帽与玻盖之间不可旋压得太紧，只要不流出液体即可.如果因旋压得太紧而使玻盖出现张力，致使样品管内有空隙，也会出现对偏振光的旋转.
3.测定旋转度:先行开启钠光灯，然后调节仪器的目镜的焦点，使旋柄在向左或向右旋转时光域的中心明暗分界线清晰、锐利，于是旋转旋柄使光域的二边明暗一致，以此作为零点.确定零点后，加样品管至仪器中，再行旋转旋柄使光域二边的明暗一致，以读出旋光度，一般刻度盘的最小刻度为0.25°，加上游标，可读至0.01°.
不论在测定零点时或测定化合物溶液的旋转度时，每次必需反复取得五次读数，取其平均值.
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