防晒化妆品的活性成分

什么是防晒化妆品的活性成分？

防晒化妆品的活性成分是指能够保护皮肤免受紫外线（UV）辐射损伤的化学物质。这些化学物质通过吸收和反射紫外线，防止其对皮肤细胞的伤害。活性成分一般分为化学性和物理性两种。

化学性防晒剂活性成分

化学性防晒剂活性成分包括氨基酸类、水杨酸类、苯甲酸类、苯甲酰亚胺类、三唑类、苯酚类、芳香酮类、亚苯基二酮类、酰胺类、醇类等。这些化学物质在皮肤上形成一层薄膜，能够吸收紫外线，达到防晒的效果。不同的成分吸收不同波长的紫外线，维持达到不同的SPF和PA值。

其中，氨基酸类防晒剂活性成分含有丰富的氨基酸，能够与皮肤蛋白质相结合，防止皮肤蛋白质被过度催化氧化，因此对于敏感肌肤的人群更加友好。水杨酸类防晒剂则具有抗氧化、抗炎、抗菌的效果，能够减轻皮肤炎症反应，并能够排除老化细胞，有助于提高肌肤弹性。

物理性防晒剂活性成分

物理性防晒剂活性成分通常是一种不溶于水，高分子量的无机材料，如氧化锌和二氧化钛。这些成分能够反射UV辐射，防止它们进入皮肤。它们在皮肤表面形成一层光学屏障。缺点是它们难以被皮肤吸收，可能会在皮肤表面留下白色痕迹，看起来不太自然。

然而，物理性防晒剂活性成分因其不与皮肤化学反应，相对于化学性防晒剂更加适合肌肤较为敏感的人群。

如何正确选择防晒产品？

选择一款合适的防晒产品，取决于你的肤质、活动水平和时间、环境和更重要的是活性成分。

对于油性和混合性肌肤，建议选择轻盈、易吸收的化学性防晒产品；而对于干性和敏感肌肤，则应选用更温和的物理性防晒产品，避免引起过敏反应。

此外，选择防晒产品SPF和PA指数应基于您的活动水平和环境。SPF数字越高，能够提供更好的防晒效果，但没有绝对的保障。而PA指数（即紫外线A波）越高，能够表明防晒产品具有更好的保护效果。

总结

防晒化妆品的活性成分对于保护皮肤免受紫外线辐射伤害极为重要。化学性和物理性防晒剂活性成分各有其优点和缺点，因此需要根据肤质、活动水平和时间、环境和更重要的是活性成分进行正确选择。选择一款合适的防晒产品，能够让皮肤远离UV辐射的伤害，呈现出健康明亮的光泽。

（1）由图可知，该物质中含2个-OH，由2-OH～H2↑可知，1摩尔该物质与足量金属钠反应，产生氢气的物质的量是1mol，故答案为：1mol；

（2）由结构的对称性可知，含7种位置的H原子，所以原子上一个氢原子被氯取代生成的一氯代物可能有7种同分异构体，又（CH2）5取代后其中的C均含4个不同的基团，则具有光学活性的物质有5种，故答案为：7；5．

楼上的答案有错误的地方。

1对。旋光性和光学活性是一个概念，具有光学活性的一定是旋光物质

2错。旋光度为零的物质可能是外消旋体（两个对应异构体的等量混合物），它们是旋光物质，只是二者影响相等，彼此抵消。但不能说它们其中之一是非旋光的

3错。具有对应异构的分子不一定要包含手性碳，包含手性轴也可以（例如丙二烯型和联苯型）

4错。包含手性碳原子的分子不一定具有光学活性（比如内消旋体：两个手性碳上连有相同的取代基，但两个手性碳的RS结构相反）

希望能够帮助到你~

如有疑惑，欢迎追问

高效液相色谱法的原理是以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测。

高效液相色谱法有“四高一广”的原理：

①高压：流动相为液体，流经色谱柱时，受到的阻力较大，为了能迅速通过色谱柱，必须对载液加高压。

②高速：分析速度快、载液流速快，较经典液体色谱法速度快得多，通常分析一个样品在15～30分钟，有些样品甚至在5分钟内即可完成，一般小于1小时。

③高效：分离效能高。可选择固定相和流动相以达到最佳分离效果，比工业精馏塔和气相色谱的分离效能高出许多倍。

④高灵敏度：紫外检测器可达001ng，进样量在μL数量级。

⑤应用范围广：百分之七十以上的有机化合物可用高效液相色谱分析，特别是高沸点、大分子、强极性、热稳定性差化合物的分离分析，显示出优势。

谷氨酸钠（C5H8NNaO4），化学名α-氨基戊二酸一钠，是谷氨酸的钠盐。

1866年，德国化学家卡尔·海因里希·利奥波德·瑞特豪森将小麦麸用硫酸水解而得到的酸性氨基酸。1908年，日本科学家池田菊苗博士利用海带单独分离出味美成分，并证明了这种味美成分就是谷氨酸钠盐，从而生产化学调味料投放市场。生活中常用的调味料味精的主要成分就是谷氨酸钠。西红柿、发酵的大豆制品、酵母提取物、某些尖奶酪，以及发酵或水解蛋白质产品（如酱油或豆酱）所能带来的调味作用中，部分归功于谷氨酸的存在。

理化性质

物理性质

外观：无色至白色棱柱状结晶或白色结晶性粉末，水溶液无色

熔点：225℃

气味：基本无特殊气味（味觉阈值0014%）

味觉：具有强烈的肉类鲜味，略有甜味或咸味

光学活性：谷氨酸钠分子结构中含有一个不对称碳原子，具有光学活性，能使偏振光面旋转一定角度

可溶性：易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚

溶解性（水）：10 g/100 mL（冷水），717g/100mL（热水）

化学性质

稳定性：对光和热稳定，10%水溶液在pH值69时通气条件下100℃加热3h分解率约06%。加热至120℃脱水缩合。在酸性环境中，谷氨酸钠会生成谷氨酸或谷氨酸盐酸盐；在碱性环境中，谷氨酸钠会起化学反应产生一种叫谷氨酸二钠的物质。

毒性：食用味精在正常范围内不会对健康有任何损害，但食用过多会使部分人出现头痛，面红，多汗，面部压迫或肿胀，口部或口周麻木、胃部烧灼感及胸痛等中毒症状，中毒以后可每天口服50毫克维生素B6缓解症状。谷氨酸钠在120℃的温度下会形成焦谷氨酸钠，民众一般认为，焦谷氨酸钠不仅鲜味很低，而且具有一定的毒性，是致癌物质。但是科学家经过实验研究，发现焦谷氨酸钠能提高人的记忆力，并且不是致癌物质。

制备方法

方法一（中和提取精制法）

谷氨酸发酵以15%左右的葡萄糖为碳源，并加适量的无机盐和生物素配成发酵培养基，经连消并冷却至40℃后送入已灭菌的发酵空罐；以流加的液氨为氮源，接种经二级扩大培养的谷氨酸产生菌。提取现一般采用冷冻等电一离子交换法。发酵液在等电罐中一边用冷冻盐水缓慢搅拌冷却降温至5℃，一边用硫酸调Ph值至322（等电点）；沉淀8h后，沉淀经离心分离得粗谷氨酸；母液和上层清液调配后上离子交换树脂交换，用氨水洗脱；前流分汇入上层清液重新上柱，后流分与氨水一起作洗脱液，高流分与发酵液一起回等电罐。在装有60～65℃底水的中和罐中加入谷氨酸，搅拌，并缓慢加入纯碱溶液，中和至Ph值62～64，中和液浓度控制在相对密度11 7～118（21～2 2°Bé）；待中和液降温至50℃以下，加入适量的硫化钠溶液以除铁；然后用粗谷氨酸回调Ph值至62～64，并升温至60℃，再加入粉末活性炭，搅拌半小时后送入压滤机压滤；再将滤液用颗粒活性炭柱二次脱色得清液；清液送入真空煮晶锅内在60～70℃下蒸发浓缩至相对密度128（315084），加入03 6～0542mm的晶种后继续蒸发结晶，期间需用热水杀晶和补加一定量的清液；放料后，经育晶槽，再离心分离得结晶味精，母液或经脱色后再蒸发结晶，精制收率可达理论量的92%。

制备方程式：

(C6H10O5)n·xH2O→C6H12O6[NH3,O2] →C5H9NO4[Na2CO3] →C5H8NaO4[8]

方法二（α-酮戊二酸合成法）

第一步：NH4+和供氢体还原性辅酶II（NADPH2）存在的条件下，α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶（GHD）的催化下，发生还原氨基化反应，或转氨酶（AT）催化转氨反应，或谷氨酸合成酶（GS）催化，形成谷氨酸。

一平面偏振光和旋光性尼科尔（Nicol）棱晶：只允许与棱晶晶轴平行的平面上振动的光线透过棱晶。平面偏振光：只在一个平面上振动的光称为平面偏振光。物质的旋光性：能使偏振光振动平面旋转的性质称为物质的旋光性。旋光物质（光学活性物质）：具有旋光性的物质。右旋体：使偏振光振动平面向右旋转的旋光物质。(+)左旋体：使偏振光振动平面向左旋转的旋光物质。(-)旋光度：旋光物质使偏振光振动平面旋转的角度；二旋光仪和比旋光度1旋光仪2比旋光度1ml含1g旋光性物质浓度的溶液，放在1dm（10cm）长的盛液管中测得的旋光度称为该物质的比旋光度。通常用[]t表示。为测定时光的波长，一般采用钠光（波长5893nm,D表示）如：右旋酒石酸在乙醇中，浓度为5%时，其比旋光度为：[]D20＝+379（乙醇，5%）物质在浓度（c）,管长(l)条件下测得旋光度（），可以通过下面公式把它换算成比旋光度[]t。[]t=l(dm)c(g/ml)如果是纯液体，可将公式中的c换成液体的密度d即可。在己知比旋光度时，可通过测定溶液的旋光度算出浓度。例：在20C用钠光测定某葡萄糖水溶液的旋光度，测定值为+32，所用测定管为1dm，己知葡萄糖水溶液的比旋光度+525，则由：+525＝+32/1c;c=32/525=006(g/ml)讨论P122问题6-1和6-3第二节对映异构现象与分子结构的关系一对映异构现象的发现1848年巴斯德发现酒石酸钠铵的两种晶体互呈物体和镜象的关系。1874年范霍夫当一个碳原子连有四个不相同的基团时，可有两种空间排列形式，它们互为镜象关系：上图为乳酸分子，其空间有两种排布，它们互为对映异构体，都有旋光性。不对称碳原子：这种与四个不同的原子或原子基团相连接的碳原子称为不对称碳原子。绝大多数旋光物质都含有不对称碳原子。P124,问题6-4，用星号标出手性碳原子。二手性和对称因素（一）手性手性：物质的分子和它的镜象不能重叠，这种特征称为手性。手性是物质具有旋光性和对映异构现象的必要条件。手性分子：具有手性的分子。手性中心与手性碳原子：不对称碳原子。（二）对称因素1对称面假如有一个平面可以把分子分割成两部分。而一部分正好是另一部分的镜象，这个平面就是分子的对称面（用表示）。如：1,1-二氯乙烷和(E)-1,2－二氯乙烯各有一个对称面：P125,问题6-5：CHCl33个对称面(Z)-1,2-二溴乙烯2个对称面1,3-二甲苯2个对称面有对称面的分子没有旋光性。2对称中心若分子中有一点P，通过P点画任何直线，在离P等距离的线段两端有相同的原子或原子团，则点P称为分子的对称中(用i表示)。例：2,4-二氟-1,3-二氯环丁烷有对称中心：P126,问题6-6有对称中心的分子没有旋光性。3对称轴对称轴：如果穿过分子画一直线，分子以它为轴旋转一定角度后，可以获得与原来分子相同的形象，这一直线即为该分子的对称轴。n-重对称轴：当分子沿轴旋转360/n,得到的构型与原来的分子相重合，这个轴即为该分子的n重对称轴(用Cn表示)。例：(E)-1,2-二氯乙烯C2环丁烷C4苯C6反-1,2-二氯环丙烷C2有无对称轴不能作为判断分子有无手性的标准。P127问题6-7，6-8：1,3,5-三氯苯：4个对称面；1个C3对称轴,3个C2对称轴三氟化硼：3个对称面；1个C3对称轴,顺－1,3-环丁烷：2个对称面；1个C2对称轴甲烷的对称因素：6个对称面；4个C3对称轴,3个C2对称轴苯的对称因素：1个对称中心；7个对称面；1个C6对称轴,6个C2对称轴第三节含一个手性碳原子化合物的对映异构一对映体含一个手性碳原子化合物即：Cabcd型化合物，有两个对映异构体，一个是右旋体，一个是左旋体。如：2-甲基-1-丁醇两个对映异构体有相同的沸点（128C）,相同的相对密度(08193)，相同的折射率(14102)，但有不同的比旋光度（5756）在酶催化时可能表现出不同的性质，生理活性不相同，如（＋）葡萄糖可被动物代谢，（－）葡萄糖不行。左旋氯霉素有抗菌作用。二外消旋体等量的对映异构体的混合物称为外旋体，用（）表示，没有旋光性。外消旋体与其组成的左旋体或右旋体在物理性质上也可能有一些不同。三构型表示方法――费歇尔投影式离开平面翻转，构型改变；旋转90，构型改变；两个基团调换，构型改变；旋转180，构型不变；三个基团，顺时针或逆时针调换位置，构型不变。练习题：P130问题6-9：（1）中(a)和(b)构型不同与(c)相同（2）中：(a)和(b)构型相同；(a)和(c)构型不同；(a)和(d)构型不同第四节含两个手性碳原子化合物的对映异构体一含两个不相同手性碳原子的化合物两个手性碳原子所连的四个基团是不完全相同的，例如：含两个不相同手性碳原子的化合物有四种不同的构型：[]–71+71-93+93对映异构体，外消旋体和非对映异构体。当分子中有n个不相同的手性碳原子，的2n个光学异构体，2n-1个外消旋体，如果分子中有相同的手性碳原子，其光学异构体要小于2n个。例：2-氯-3-溴丁烷的光学异构体：二含两个相同手性碳原子的化合物如：酒石酸和2，3-二氯丁烷无旋光性后面一对化合物是一对对映异构体，但前一对化合物其实是一个化合物，分子中有一个对称面，称为内消旋体。酒石酸只有三种异构体，右旋体，左旋体和内消旋体2，4-二氯戊烷有三个异构体。后两个是对映异构体，前一个是内消旋体。第五节构型的R，S命名规则含一个手性碳原子化合物Cabcd,如果abcd将d置于远离观察者的位置，当a,b,c为顺时针时，为R构型，当a,b,c为逆时针时，为S构型。（S）-1-氯-1-溴乙烷（S）-2-氯丁烷（R）-甘油醛有费歇尔投影式确定构型时，在纸面上观察：当最小基团处在上方或下方时：当a,b,c为顺时针时，为R构型，当a,b,c为逆时针时，为S构型。当最小基团处在左方或右方时：当a,b,c为顺时针时，为S构型，当a,b,c为逆时针时，为R构型。例：RRSR含一个以上手性碳原子化合物的构型，可按同样的方法确定，应注明哪一个碳原子的构型是什么：例：（2S，3R）-2，3-二氯戊烷（2R，3R）-2，3-二氯丁烷（2S，3R）-3-苯基-2-丁醇第六节环状化合物的立体异构一环丙烷衍生物1，2-环丙烷二甲酸：顺式（Z）反式（E）熔点139C熔点175C[]D=845有两个相同的手性碳原子时有三个异构体1-氯-2-溴环丙烷：两个手性碳原子不相同时，有四个异构体（两对对映异构体）二环己烷衍生物可以用平面六角形来观察：当两个手性碳原子不同时，有四个异构体。当有两个相同的手性碳原子时：处于1，2-位或1，3位时有三个异构体，一对对映异构体和一个内消旋体；处于1，4-位时，没有光学异构体。例：1，2-环己二酸：第七节不含手性碳原子化合物的对映异构有些旋光物质的分子中不含手性碳原子。一丙二烯型化合物当丙二烯两端碳原子上连有不同的基团时：分子没有对称面和对称中心，有手性。如2，3-戊二烯已分离出对映体：如果任一端碳原子上连有两个相同的取代基，化合物具有对称面，不具有旋光性。二单键旋转受阻碍的联苯型化合物当联苯邻位连接两个体积较大的取代基不相同时，分子没有对称面与对称中心，有手性，如6，6'-二硝基-2，2'-二甲酸有两个对映体：如果同一苯环上所连两个基团相同，分子无旋光性。再如：-连二萘酚有一对对映异构体：三含有其他手性中心的化合物其他原子，如N、P、S、等也可成为手性中心，例如：第八节外消旋体的拆分将外消旋体分开为右旋体和左旋体的过程，称为外消旋体的拆分。1化学方法拆分：外消旋体与其一旋光物质反应，生成非对映体，然后拆分：如：2生物方法拆分如：另一构型的不发生上述反应，因此得以拆分。3光学纯度的计算及表示方法[R]:过量对映体的量[S]:另一对映体的量第九节亲电加成反应的立体化学1烯烃与溴的加成反应例：（Z）－2－丁烯与溴的加成反应：(2S,3S)(2R,3R)用费歇尔投影式表示为：（E）－2－丁烯与溴的加成反应：(2S,3R)(2R,3S)用费歇尔投影式表示为：环己烯与溴的加成，环己烯与氯水的加成，也可用同样的方式推导出来。作业：第一次：4第二次：7（1，3，5），9，16

分子式相同而结构式不同的异构叫做同分异构，同分异构包括构造异构（也称结构异构）和立体异构。构造异构是指分子中原子或官能团的连接顺序或方式不同而产生的异构，包括碳链异构、官能团异构、位置异构和互变异构。立体异构是指分子中原子或官能团的连接顺序或方式相同，但在空间的排列方式不同而产生的异构，包括构象异构、顺反异构和旋光异构（也称对映异构）。顺反异构和旋光异构又叫做构型异构，它与构象异构的区别是：构型异构体的相互转化需要断裂价键，室温下能够分离异构体；而构象异构体的相互转化是通过碳碳单键的旋转来完成的，不必断裂价键，室温下不能够分离异构体。

有机化学是以分子结构与其性质之间的关系为基础的一门学科，从三维空间来研究分子的结构对于研究有机反应机理、设计不对称合成、阐明有机化合物的结构与生理功能的关系等都有重要意义。在本章中，将学习怎样预测旋光异构体的存在，怎样表示和标记它们的构型，怎样比较它们的性质，以及简单地介绍怎样研究反应机理和怎样将它们分开等。

81 分子的手性和对映体

当在某一平面上振动的偏振光通过某些物质（如水、乙醇、氯仿）时，其振动平面不发生改变，而当通过另一些物质（如乳酸、甘油醛、2-氯丁烷）时，其振动平面会发生旋转。物质的这种能使偏振光的振动平面发生旋转的性质叫做旋光性，具有旋光性的物质叫做旋光性物质，也称光学活性物质。 旋光性物质能使偏振光旋转

1．对称性与对称性因素

为什么有的物质没有旋光性，而有的物质却有呢？物质的性质是与其结构紧密相关的，所以，物质的旋光性必定是由于其分子的特殊结构引起的。那么，具有怎样结构的分子才具有旋光性呢？

实验证明，如果某种分子不能与其镜影完全重叠，这种分子就具有旋光性。分子这种实物与其镜影不能完全重叠的特殊性质叫做分子的手征性，简称手性，就像人的左右手互为实物和镜影的关系，但二者不能完全重叠一样。具有手性的分子叫做手征性分子，简称手性分子。要判断一个分子是否具有手性，最直观和最靠得住的方法，是制作该分子的实物和镜影两个模型，观察它们是否能够完全重叠。但这种方法不太方便，特别是当分子很大很复杂时更是如此。常用的方法是研究分子的对称性，根据分子的对称性来判断其是否具有手性。

在有机化学中，一般采用对称面和对称中心这两个对称因素来考察分子的对称性。如果分子中存在对称面或对称中心，这样的分子就没有手性，也不具有旋光性。如果分子中既无对称面，又无对称中心，这样的分子就是手性的，也就具有旋光性。

所谓分子的对称面，就是能将分子分成互为实物和镜影关系两部分的一个平面。例如，在1,1-二溴乙烷分子中，通过H-C1-C2三个原子所构成的平面能将分子分成互为实物和镜影关系的两部分，因此该平面就是它的对称面。又如，E-1-氯-2-溴乙烯分子是一个平面结构的分子，分子所在的这个平面也能将分子分成互为实物和镜影关系的两“片”，所以该平面也是它的对称面。

（a）1,1-二溴乙烷的对称面 （b）E-1-氯-2-溴乙烯的对称面

分子的对称面

由于1,1-二溴乙烷和E-1-氯-2-溴乙烯的分子中都存在对称面，所以它们都是非手性分子，都没有旋光性。

所谓分子的对称中心，就是假设分子中存在一个点，过该点作任一条直线，若在该点等距离的两端有相同的原子或基团，则该点就是分子的对称中心。 分子的对称中心

由于上述分子中存在对称中心，所以它是非手性分子，没有旋光性。

在绝大多数情况下，分子有无手性往往与分子中是否含有手性碳原子有关。所谓手性碳原子，是指和四个不同的原子或基团连接的碳原子，常用“＊”号予以标注，一般来说，含有一个手性碳原子的分子往往是手性的，不含手性碳原子的分子往往是非手性的。需要指出的是，手性碳原子是引起分子具有手性的普遍因素，但不是唯一的因素。含有手性碳原子的分子不一定都具有手性，而不含手性碳原子的分子不一定不具有手性。

82 旋光性和比旋光度

当偏振光通过某一旋光性物质时，其振动平面会向着某一方向旋转一定的角度，这一角度叫做旋光度，通常用“α”表示。

旋光度的大小可以用旋光仪来测定，旋光仪的构造及其工作原理如图所示。图中，起偏镜和检偏镜均为尼可尔棱镜，起偏镜是固定不动的，其作用是将入射光变为偏振光，检偏镜和刻度盘固定在一起，可以旋转，用来测量偏振光振动平面旋转的角度。

旋光仪的构造及其工作原理

当两个尼可尔棱镜的晶轴相互平行，且盛液管空着或装有非旋光性物质时，通过起偏镜产生的偏振光便可以完全通过检偏镜，此时由目镜能看到最大的光亮，刻度盘指在零度。当盛液管中装入旋光性物质后，由于旋光性物质使偏振光的振动平面向左或右旋转了某一角度，偏振光的振动平面不再与检偏镜的晶轴平行，因而偏振光不能完全通过检偏镜，此时由目镜看到的光亮度减弱。为了重新看到最大的光亮，只有旋转检偏镜，使其晶轴与旋转后的偏振光的振动平面再度平行，此时即为测定的终点。由于检偏镜和刻度盘是固定在一起的，因此偏振光振动平面旋转的角度就等于刻度盘旋转的角度，其数值可以从刻度盘上读出。

偏振光振动平面旋转的方向也是根据刻度盘旋转的方向确定的，若刻度盘以逆时针方向旋转，表明被测物质是左旋体，用“－”或“l”表示，若刻度盘以顺时针方向旋转，表明被测物质是右旋体，用“＋”或“d”表示（IUPAC于1979年建议取消使用“l”和“d”来表示旋光方向）。例如，从肌肉组织中提取出来的乳酸是右旋体，称为右旋乳酸、（＋)-乳酸或d-乳酸，从杂醇油中提取出来的2-甲基-1-丁醇是左旋体，称为左旋2-甲基-1-丁醇、（－)-2-甲基-1-丁醇或l-2-甲基-1-丁醇。

物质旋光度的大小除取决于物质本身的特性外，还与溶液的浓度、盛液管的长度、测定时的温度、所用光源的波长以及溶剂的性质等因素有关。所以，在比较不同物质的旋光性时，必须限定在相同的条件下，当修正了各种因素的影响后，旋光度才是每个旋光性化合物的特性。通常规定溶液的浓度为1g·ml-1，旋光管的长度为1dm，在此条件下测得的旋光度称为比旋光度，用[α] 表示，它与旋光度之间有如下关系：

[α] = ？？？？

式中，t为测定时的温度（一般为20℃），λ为所用光源的波长（常用钠光，波长589nm，标记为D），α为测得的旋光度(°)，C为被测溶液的浓度（g·ml-1），L为盛液管的长度（dm）。若被测物质是纯液体，可用该液体的密度替换上式中的浓度来计算其比旋光度。

在表示比旋光度时，不仅要注明所用光源的波长及测定时的温度，还要注明所用的溶剂。例如，用钠光灯作光源，在20℃时测定葡萄糖水溶液的比旋光度为＋525°，应记作：

[α] =＋525°（水）

比旋光度同熔点、沸点一样，是旋光性物质的物理常数之一。测定旋光性物质的比旋光度，是常用的定性和定量分析的手段之一。通过测定某一未知物的比旋光度，可初步推测该

未知物为何种物质（但不能确定，因为比旋光度相同的物质可能有若干种）。通过测定某一已知物的比旋光度，还可计算该已知物的纯度（旋光纯度）。对于已知比旋光度的纯物质，测得其溶液的旋光度后，可利用关系式[α] = 求出溶液的浓度。在制糖工业中就常利用测定糖溶液的旋光度来计算溶液中蔗糖的含量，此种测定方法称为旋光法。旋光法还常用于食品分析中，如商品葡萄糖的测定以及谷类食品中淀粉的测定等。

83 含手性碳原子的化合物的对映体

对映体和外消旋体

2-氯丁烷分子中含一个手性碳原子，手性碳原子上的四个基团在空间有两种不同的排列方式，即有两种不同的构型。

2-氯丁烷的一对对映体

这两种构型互为实物和镜影的关系，它们不能完全重叠，代表两个不同的异构体。这种互为实物和镜影关系的异构体叫做对映异构体，简称对映体。使偏振光的振动平面向左旋转的为左旋体，记作（－)-2-氯丁烷或l-2-氯丁烷，使偏振光的振动平面向右旋转的为右旋体，记作（＋)-2-氯丁烷或d-2-氯丁烷。

当把等量的（－)-2-氯丁烷和（＋)-2-氯丁烷混合后，混合物使偏振光的旋转相互抵消，不显示出旋光性。这种由等量对映体组成的混合物叫做外消旋体，用（±）或“dl”表示，如外消旋2-氯丁烷可记作（±)-2-氯丁烷或dl-2-氯丁烷。

由上可知，含一个手性碳原子化合物的分子具有手性，因而具有旋光性。它有两个旋光异构体，一个为左旋体，另一个为右旋体，它们的等量混合物可组成一个外消旋体。

84 构型的表示方法、构型的确定和标记

描述旋光异构体分子中的原子或基团在空间的排列方式时，常采用透视式。这种表示方法比较直观，但书写起来比较麻烦，尤其是书写结构复杂的化合物就更加困难。因此也常采用另外一种比较简便的图形──费歇尔（EFischer）投影式来表示。

费歇尔投影式的投影规则如下：

（1）将碳链竖起来，把氧化态较高的碳原子或命名时编号最小的碳原子放在最上端。

（2）与手性碳原子相连的两个横键伸向前方，两个竖键伸向后方。

（3）横线与竖线的交点代表手性碳原子。

按此投影规则，乳酸的一对对映体的费歇尔投影式见图。费歇尔投影式是用平面式来表示分子的立体结构，看费歇尔投影式时必须注意“横前竖后”，即与手性碳原子相连的两个横键是伸向纸前方的，两个竖键是伸向纸后方的。表示某一化合物的费歇尔投影式只能在纸平面上平移，也能在纸平面上旋转180°或其整数倍，但不能在纸平面上旋转90°或其整数倍，也不能离开纸平面翻转，否则得到的费歇尔投影式就代表其对映体的构型。

判断两个费歇尔投影式是否表示同一构型，有以下方法：

（1）若将其中一个费歇尔投影式在纸平面上旋转180°后，得到的投影式和另一投影式相同，则这两个投影式表示同一构型。（2）若将其中一个费歇尔投影式在纸平面上旋转90°（顺时针或逆时针旋转均可）后，得到的投影式和另一投影式相同，则这两个投影式表示两种不同构型，二者是一对对映体。

（3）若将其中一个费歇尔投影式的手性碳原子上的任意两个原子或基团交换偶数次后，得到的投影式和另一投影式相同，则这两个投影式表示同一构型。如下述化合物Ⅰ和Ⅱ表示同一构型： -H和-CH3交换 -Cl和-C2H5交换

若将其中一个费歇尔投影式的手性碳原子上的任意两个原子或基团交换奇数次后，得到的投影式和另一投影式相同，则这两个投影式表示两种不同构型，二者是一对对映体。l 构型的标记方法

（1）D、L标记法 已知2-氯丁烷、乳酸等含一个手性碳原子的化合物有两个旋光异构体，一个为左旋体，一个为右旋体。但左旋体是哪种构型？右旋体又是哪种构型？

在早期还没有方法测定时，为避免混淆和研究的需要，人为选择用甘油醛作为参比物，规定在费歇尔投影式中，手性碳原子上的羟基在碳链右侧的为右旋甘油醛，定为D-构型（D：dexter, 拉丁文，右），则它的对映体就是左旋的，定为L-构型（L：laevus，拉丁文，左）。

D－（＋）－甘油醛 L－（－）－甘油醛

规定了甘油醛的构型后，其它旋光性物质的构型就可通过一定的化学转变与甘油醛联系起来。凡可由L-甘油醛转变而成的或是可转变成为L-甘油醛的化合物，其构型必定是L-构型的，凡可由D-甘油醛转变而成的或是可转变成为D-甘油醛的化合物，其构型必定是D-构型的。需要注意的是，在转变的过程中不能涉及到手性碳原子上键的断裂，否则就必须知道转变反应的历程。例如，右旋甘油醛通过下列步骤可转变成为左旋甘油酸和左旋乳酸，因为反应过程中并未涉及手性碳原子上键的断裂，所以生成的左旋甘油酸和左旋乳酸都应是D-构型。例如：D－（＋）－甘油醛 D－（－）－甘油酸 D－（－）－乳酸

其它与甘油醛结构类似的化合物可同甘油醛对照，在费歇尔投影式中，手性碳原子上的两个横键原子或基团中较大的一个在碳链左侧的为L-构型，在右侧的为D-构型，例如：

L－2－氯丙醛 D－2－氯丙醛 L－2－氨基丙酸 D－2－氨基丙酸

由于D、L标记法是相对于人为规定的标准物而言的，所以这样标记的构型又叫做相对构型。1951年毕育特（JMBijvoetetal）等人用X－射线衍射法测定了右旋酒石酸铷钾的真实构型（也称绝对构型），发现其真实构型与其相对构型恰好相同。这意味着人为假定的甘油醛的相对构型就是其绝对构型，同时也表明用甘油醛作为参比物确定的其它旋光性物质的相对构型也就是其绝对构型。

D、L标记法一般适用于含一个手性碳原子的化合物，对于含多个手性碳原子的化合物很不方便，且选择的手性碳原子不同，得到的结果可能不同，容易引起混乱。由于D、L标记法是以甘油醛作为参比物的，被标记的化合物必须与甘油醛有一定的联系，或者与甘油醛的结构类似才行。另外，有时一个化合物可以从两个不同构型的化合物转化而来，此时只好任意选定D-或L-构型。所以D、L标记法有很大的局限性。鉴于此，IUPAC于1970年建议采用R、S标记法。但在标记氨基酸和糖类化合物的构型时，仍普遍采用D、L标记法。

（2）R、S标记法 R、S标记法是根据手性碳原子上的四个原子或基团在空间的真实排列来标记的，因此用这种方法标记的构型是真实的构型，叫做绝对构型。R、S标记法的规则如下：

①按照次序规则，将手性碳原子上的四个原子或基团按先后次序排列，较优的原子或基团排在前面。

②将排在最后的原子或基团放在离眼睛最远的位置，其余三个原子或基团放在离眼睛最近的平面上。

③按先后次序观察其余三个原子或基团的排列走向，若为顺时针排列，叫做R-构型（R：Rectus，拉丁文，右），若为逆时针排列，叫做S-构型（S：Sinister，拉丁文，左）。

例如，2-氯丁烷分子中手性碳原子上四个基团的先后次序为：－Cl﹥－C2H5﹥－CH3﹥－H。将排在最后的－H放在离眼睛最远的位置，其余的－Cl、－C2H5、－CH3放在离眼睛最近的平面上，按先后次序观察－Cl → －C2H5 → －CH3的排列走向，顺时针排列的叫做R-2-氯丁烷，逆时针排列的叫做S-2-氯丁烷。

－Cl → －C2H5 → －CH3为顺时针排列 －Cl → －C2H5 → －CH3为逆时针排列

R－2－氯丁烷 S－2－氯丁烷

R、S标记法也可以直接应用于费歇尔投影式的构型标记，关键是要注意“横前竖后”，即与手性碳原子相连的两个横键是伸向纸前方的，两个竖键是伸向纸后方的。观察时，将排在最后的原子或基团放在离眼睛最远的位置。例如：

从右后方观察 从左后方观察

－OH → －COOH → －CH3为顺时针排列 －OH → －COOH → －CH3为逆时针排列

R－乳酸 S－乳酸

因为一对对映体分子中的两个手性碳原子互为镜影，即手性碳原子的构型是相反的，所以2-氯丁烷或乳酸的一对对映体的构型分别是R-构型和S-构型。

值得注意的是，旋光性化合物的构型（R、S或D、L）和其旋光方向（－或＋）没有必然的联系。旋光方向是旋光性化合物固有的性质，是用旋光仪实际测定的结果，而旋光性化合物的构型是用人为规定的方法确定的。根据化合物的构型能够做出这个化合物的空间模型，但不经测量不能知道这个化合物的旋光方向。但有一点可以肯定，一对对映体中的一个是左旋的，另一个必然是右旋的，一个是R-构型，另一个必然是S-构型。

还应强调指出，D、L和R、S是两种不同的构型标记方法，它们之间也没有必然的联系。R、S标记法是由分子的几何形状按次序规则确定的，它只与分子的手性碳原子上的原子和基团有关，而D、L标记法则是由分子与参比物相联系而确定的。D-构型或L-构型的化合物若用R、S标记法来标记，可能是R-构型的，也可能是S-构型的。

另外，R、S标记法有不易出错的优点，但它不能反映出立体异构体之间的构型联系，尤其是在研究糖类化合物和氨基酸的构型时。

85 含两个手性碳原子化合物的旋光异构

1．含两个不同手性碳原子化合物的旋光异构

2,3-二氯戊烷分子中含有两个不同的手性碳原子（不同的手性碳原子是指两个手性碳原子上连接的四个基团不同或不完全相同）。已知含一个手性碳原子的化合物有两个旋光异构体，则含两个手性碳原子的2,3-二氯戊烷就应该有四个旋光异构体（因为每个手性碳原子有两种空间构型，两个手性碳原子就应该有四种空间构型）：（2S,3R） （2R,3S） （2S,3S） （2R,3R）

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ

化合物Ⅰ和Ⅱ是一对对映体，化合物Ⅲ和Ⅳ也是一对对映体，两对对映体可组成两个外消旋体。化合物Ⅰ或Ⅱ与化合物Ⅲ或Ⅳ不是实物和镜影的关系。这种不为实物和镜影关系的异构体叫做非对映体。

用R、S标记法确定含两个或两个以上手性碳原子的化合物的构型时，过程与确定含一个手性碳原子的化合物的构型时一样，只是需要分别标出每一个手性碳原子的构型。例如，化合物（Ⅰ）中C2上的四个基团的先后次序为－Cl﹥－CHClC2H5﹥－CH3﹥－H, 将－H放在离眼睛最远的位置，观察从－Cl → －CHClC2H5 → －CH3的走向，因为是逆时针排列，所以是S-构型，因为标记的是C2，所以用2S表示。同样，C3上的四个基团的先后次序为－Cl﹥－CHClCH3﹥－C2H5﹥－H, 将－H放在离眼睛最远的位置，观察从－Cl －CHClCH3 －C2H5的走向，因为是顺时针排列，所以是R-构型，因为标记的是C3，所以用3R表示。即化合物（Ⅰ）的构型是（2S,3R）。当两个手性碳原子在碳链中占有相等的位置时，可以不用在R和S前标明数字。

因为化合物（Ⅰ）和（Ⅱ）是一对对映体，分子中的两个手性碳原子互为镜影，即手性碳原子的构型是相反的，所以化合物（Ⅱ）的构型是（2R,3S）。而化合物（Ⅰ）和（Ⅲ）或（Ⅳ）是非对映体，分子中的两个手性碳原子的构型一个相同，另一个相反，所以化合物（Ⅲ）和（Ⅳ）的构型分别为（2S,3S）和（2R,3R）。

随着分子中手性碳原子数目的增加，旋光异构体的数目也会增多。其规律是，含一个手性碳原子的化合物有21=2个旋光异构体，可组成21-1=1个外消旋体，含两个不同手性碳原子的化合物有22=4个旋光异构体，可组成22-1=2个外消旋体，含n个不同手性碳原子的化合物有2n个旋光异构体，可组成2n-1个外消旋体。

2．含两个相同手性碳原子化合物的旋光异构

2,3-二氯丁烷分子中含有两个相同的手性碳原子（相同的手性碳原子是指两个手性碳原子上连接的四个基团完全相同），假如和含两个不同手性碳原子的化合物一样，则2,3-二氯丁烷也应该有四个旋光异构体：

（2S,3S） （2R,3R） （2S,3R） （2R,3S）

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ

化合物Ⅰ和Ⅱ是一对对映体，可组成一个外消旋体。化合物Ⅲ和Ⅳ也互为实物和镜影的关系，似乎也是一对对映体，但将Ⅳ沿纸面旋转180°即可与Ⅲ完全重叠，它们实际上是同一构型的分子。事实上，在化合物Ⅲ或Ⅳ的分子中存在一个对称面，可以将分子分成互为实物和镜影关系的两部分，这两部分的旋光能力相同，但旋光方向相反，旋光性在分子内被完全抵消，因此不具有旋光性：

这种分子中虽然含有手性碳原子，但由于分子中存在对称因素，从而不显示旋光性的化合物叫做内消旋体，常用i-或meso-标记。

因为内消旋体的分子中存在对称面，两个手性碳原子互为实物与镜影的关系，即手性碳原子的构型是相反的，所以含两个相同手性碳原子的化合物的构型必然是（R,S）或（S,R）。

由上可见，含两个相同手性碳原子的化合物有三个旋光异构体，一个为左旋体，一个为右旋体，一个为内消旋体。显然，含两个相同手性碳原子的化合物，其旋光异构体的数目要小于2n，外消旋体的数目也要小于2n-1。

86 不含手性碳原子的化合物的对映异构

物质的旋光性是由于分子的手性引起的，分子的手性往往又是由于分子中含有手性碳原子造成的。但含有手性碳原子的分子不一定都具有手性，而具有手性的分子不一定都含有手性碳原子。判断一个化合物是否具有手性，关键是看其分子能否与其镜影完全重叠。下面介绍两类不含手性碳原子的手性化合物。

一．联苯型化合物

在联苯型分子中，两个苯环通过碳碳单键相连。当两个苯环的邻位上都连有体积较大的基团时，基团将阻碍两个苯环绕碳碳单键的自由旋转，使得两个苯环不能在同一平面上。当每一苯环上各连有不同的基团时，则分子中既无对称面又无对称中心，分子具有手性，也就具有旋光性。例如，2,2'-二羧基-6,6'-二硝基联苯分子就有一对对映体。

二．丙二烯型化合物

在丙二烯型分子中，中间的双键碳原子是sp杂化的，两端的双键碳原子是sp2杂化的。中间的双键碳原子分别以两个相互垂直的p轨道，与两端的双键碳原子的p轨道重叠形成两个相互垂直的π键。两端的双键碳原子上各连接的两个原子或基团，分别处在相互垂直的平面上。当两端的双键碳原子上各连有不同的原子或基团时，则分子中既无对称面又无对称中心，分子具有手性，也就具有旋光性。例如，1,3-二溴丙二烯分子就有一对对映体存在。