【天然手性物 2.】
(2. 葡萄酒里的品味物质— 酒石酸)
据考证,法国葡萄酒生产已有两千多年的历史。多年来葡萄洒的品味有赖于酒石酸的核心作用。在1848年,法国微生物学家巴斯德发现了四种酒石酸,其化学结构是完全相同的,但其旋光性来讲有左旋的和右旋的,还有两种是无旋光性的,那是怎么回事呢?
在他之前,人们已发现葡萄酒中存在的酒石酸是右旋的(比旋度+12°)。他在受到水晶有不同的两种晶体,而有不同的旋光性的启发。于是他假设还应有一种结构相同结晶不同的酒石酸晶体,在随后的结晶实验中,他发现有一种不旋光的酒石酸,而在显微镜下,这种不旋光的酒石酸晶体中混有两种不同的晶形。他小心翼翼的用摄子把它们分离开来,分别溶解后,就有了两种比旋光度相同的左、右旋的酒石酸。他将此左、右旋的酒石酸晶体等量溶解后就成了不旋光的第三种酒石酸。但是经分离后的酒石酸里面仍有不旋光的酒石酸存在,这样他就发现了第四种不旋光的酒石酸。
最终搞清楚的原因是酒石酸的分子式是C4H6O6,其中有两个不对称碳原子如上图。这样它们的构型有三种。其中 (1)为D-(-)-酒石酸〔or 1S,2S-(-)-酒石酸〕是左旋的,而(2)为 L-(+)-酒石酸〔or 1R,2R-(+)-酒石酸〕是右旋的,还有一种(3)为1R,2S-酒石酸因为分子内存在一个对称面,所以在构型上它不可能再有一个对映体,也没有旋光性,故称为内消旋酒石酸,这就是巴斯德发现的第四种酒石酸。当左、右旋酒石酸等量混合在一起时也没有旋光性,这即是巴斯德发现的第三种,即为外消旋酒石酸。
这四种酒石酸的物理性质如下表:
对映异构体 | 熔点/(℃) | 溶解度/(g/100mL) | 密度/(g/cm3) | 比旋光度 |
(-)酒石酸 | 170 | 139.0 | 1.7598 | -12° |
(+)酒石酸 | 170 | 139.0 | 1.7598 | +12° |
(±)酒石酸 | 260 | 20.0 | 1.7880 | 0 |
内消旋酒石酸 | 140 | 125.0 |
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