【化学中的手性分子 2.】
(2. 手性分子与旋光性)
在我们的日常生活中,也常接触到手性药物,它们都是左旋或者右旋的,也就是说手性药物都是有旋光性的,这个旋光性与手性分子是怎么一个关系呢?
应该说,手性分子都是有旋光性的,那旋光性又是怎么一回事呢?
我们知道光是一种电磁波,平常的光线都是全振光,也就是它的电振动(E)和磁振动(H)是与光传播方向(k)垂直的,三者关系符合物理学的右手规则。因为人眼和光学仪器对光敏感的是电振动,所以我们这里只讨论光传播方向与电振动的关系,因为光电效应我们也可把电振动矢量称为光矢量。那么沿着光传播的方向,就会有垂直于此(k)的若干平面上的电振动或光矢量,横截平面上看就会有各个方向上的电振动或光矢量,这就是平常所见的全振光(见下图左1)。此时假若我们放一块各向异性的晶体在光路上,它会让一个方向的光矢量通过而阻挡其它所有方向上的光矢量,这就是偏振光(见下图左3)。
于是我们可以这样设计旋光仪:用全振光经过起偏镜,让偏振光透过装有手性对映体的试样室(见下图右2),然后偏振光再经过检偏镜,这时我们会发现偏振光被扭转了一定的角度,这就检出旋光性(见下图右1)。
有趣的是,相同手性分子的一对手性对映异构体,得到的结果是不同方向的扭转相等的角度,按时针方向一个顺时针为右旋,一个反时针为左旋(见下下图)。这样的结果,早在1811年法国物理学家阿拉果(Arago)测定出不同的水晶晶体的旋光性,1848年法国生化学家巴斯德(Pastuer)测定了酒石酸分子的旋光性,由此发现葡萄酒中存在的四种手性对映异构体。从此巴斯德被公认为手性分子之父,也就是他确立了手性分子具有旋光性,不同的手性异构体有不同的光学活性,于是手性对映体因此也叫旋光对映体。
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