科学家怎样研究有机物[上学期]
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课件33张PPT。科学家
怎样研究有机化合物人类对有机物的研究经历的三个阶段;
1.从天然的动植物中提取分离出一些纯净物;
2.研究有机化合物的结成、结构、性质和应用；
3.根据需要对有机化合物分子进行设计和合成。科学家如何研究有机化合物?有机物（不纯）有机物（纯净）分离 提纯有机物的性质结构式
（有哪些官能团）确定分子式有机物（纯净）确定 分子式？首先要确定有机物中含有哪些元素如何利用实验的方法确定有机物中C、H、O各元素的质量分数？李比希法现代元素分析法[例1]某含C、H、O三种元素的未知物A，经燃烧分析实验测定该未知物中碳的质量分数为52.16%，氢的质量分数为13.14%。
（1）试求该未知物A的实验式（分子中各原子的最简单的整数比）。
（2）若要确定它的分子式，还需要什么条件？1、归纳确定有机物分子式的步骤是什么？
[方法一]有机物的分子式 ← 有机物的实验式和相对分子质量原子个数的最简整数比C2H6O一、元素分析最早测定有机化合物中碳氢元素质量分数
-李比希 1831年李比希利用氧化铜在高温条件下氧化有机物生成二氧化碳和水，然后分别用高氯酸镁和烧碱石棉吸收水和二氧化碳，测定出碳和氢的质量分数。
——碳、氢元素的分析法（氧化法或李比希法) (2)氮、硫、卤素的分析法——钠融法。将有机样品与金属钠混合熔融，氮元素变成氰化钠(NaCN)、氯元素变成氯化钠(NaCl)、溴元素变成溴化钠、硫元素变成硫化钠的形式存在，再用无机定性分析法测定，即可确定有机物中是否存在氮、氯、溴、硫等元素。
(3)卤素的分析法——铜丝燃烧法。将一根纯铜丝加热至红热，蘸取待测的试样，放在火焰(如酒精灯火焰、氢氧焰等)上灼烧。如果火焰为绿色，则证明有机化合物中存在卤素。
[例1]某同学为测定维生素C（可能含C、H或C、H、O）中碳、氢的质量分数，取维生素C样品研碎，称取该样品0.352 g，置于铂舟并放入燃烧管中，不断通入氧气流。用酒精喷灯持续加热样品，将生成物先后通过无水硫酸铜和碱石灰，两者分别增重0.144g和0.528g，生成物完全被吸收。试回答以下问题：
（1）维生素C中碳的质量分数是 ，氢的质量分数是 。
（2）维生素C中是否含有氧元素？为什么？
（3）试求维生素C的实验式：
（3）若维生素C的相对分子质量为176，请写出它的可能结构简式C3H4O3 40.9%4.5%有,因为两者的质量分数相加不等于100%(或氢碳元素的质量总和不等于样品质量其分子式为C6H8O6归纳确定有机化合物的分子式的方法有哪些?
[方法一]有机物
燃烧产物碳氢等元素质量分数实验式
(最简式)相对分子质量有机物的分子式[方法二]有机物分子式 ← 知道一个分子中各种原子的个数 ← 1mol物质中的各种原子的物质的量 ← 1mol物质中各原子（元素）的质量除以原子的摩尔质量 ←1mol物质中各种原子（元素）的质量等于物质的摩尔质量与各种原子（元素）的质量分数之积 。） [练习]（96试测题）吗啡和海洛因都是严格查禁的毒品。吗啡分子含C 71.58%、H 6.67%、N 4.91%、其余为O。已知其分子量不超过300。试求：⑴吗啡的分子量；⑵吗啡的分子式。
已知海洛因是吗啡的二乙酸酯。试求：⑴海洛因的分子量；⑵海洛因的分子式。3、确定相对分子质量的方法有哪些？
（1）M = m/n
（2）M1 = DM2
（3）M = 22.4L/mol ?ρg/L元素分析仪 速度快，可以同时对碳、氢、氧、硫等多种元素进行分析，分析试样可以是易挥发或难熔物质。元素分析仪与计算机连接，可进行存储和统计分析,并可根据要求生成各种形式的分析报告。
结论准确，精度高，速度快 现在人们常借助元素分析仪来确定有机化合物的组成.元素分析仪是在不断通入氧气流的条件下,把样品加热至950-1200℃，使之充分燃烧，再对燃烧产物进行自动分析，元素分析仪自动化程度高，分析元素含量所需的样品质量小,分析元素分析仪分析法——测定元素组成及相对分子质量。 测定相对分子质量的方法很多， 质谱法是最精确、最快捷的方法。（一）相对分子质量的确定——质谱法三、用物理方法确定有机化合物的结构质谱法是用高能电子束轰击有机物分子，使之分离成带电的“碎片"，并根据“碎片"的某些特征谱分析有机物结构的方法。 质谱仪 [讲述]它是用高能电子流等轰击样品分子，使该分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。这些不同离子具有不同的质量，质量不同的离子在磁场作用下达到检测器的时间有差异，其结果被记录为质谱图。
明确：由最大分子和离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间最长，因此谱图中的质荷比最大的就是未知物的相对分子质量。乙醇的质谱图【思考与交流】
1、质荷比是什么？
2、如何确定有机物的相对分子质量？
H＋的质荷比为β，则有机物样品的质荷比也就越大（假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子多少有关）谱图中的质荷比最大的就是未知物的相对分子质量。[例2]．2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机物分子进行结构分析的质谱法。其方法是让极少量的（10－9g）化合物通过质谱仪的离子化室使样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子。如C2H6离子化后可得到C2H6＋、C2H5＋、C2H4＋……，然后测定其质荷比。设H＋的质荷比为β，某有机物样品的质荷比如右图所示（假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关），则该有机物可能是（ ）
A 甲醇 B 甲烷 C 丙烷 D 乙烯
[练习]某有机物的结构确定：
①测定实验式：某含C、H、O三种元素的有机物，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%, 则其实验式是（ ）。
②确定分子式：下图是该有机物的质谱图，则其相对分子质量为（ ），分子式为（ ）。C4H10O74C4H10O（二）分子结构的测定 有机物的性质结构式
（确定有机物的官能团）分子式计算不饱和度推测可能的官能团
写出可能的同分异构体[指出]当化合物结构比较复杂时，若用化学方法，时间长、浪费试剂，因此科学上常常需要采取一些物理方法。与鉴定有机物结构有关的物理方法有质谱、红外光谱、核磁共振谱等。1、红外光谱（知道不要求分析）
[讲述]由于有机物中组成化学键、官能团的原子处于不断振动状态，且振动频率与红外光的振动频谱相当。所以，当用红外线照射有机物分子时，分子中的化学键、官能团可发生震动吸收，不同的化学键、官能团吸收频率不同，在红外光谱图中将处于不同位置。因此，我们就可以根据红外光谱图，推知有机物含有哪些化学键、官能团，以确定有机物的结构。
限于在知道红外谱图中的化学键和官能团可以确定有机物的结构，大学有机化学将专门专门学习。[例一]下图是一种分子式为C4H8O2的有机物的红外光谱谱图,则该有机物的结构简式为：C—O—CC=O不对称CH3CH3CH2COOCH3或CH3COOCH2CH3[练习1]有一有机物的相对分子质量为74，确定分子结构，请写出该分子的结构简式 C—O—C对称CH3对称CH2CH3CH2OCH2CH3核磁共振(NMR，nuclear magnetic resonance) 在核磁共振分析中，最常见的是对有机化合物的1H核磁共振谱(1H-NMR)进行分析。有机物分子中的氢原子核，所处的化学环境(即其附近的基团)不同，表现出的核磁性就不同，代表核磁性特征的峰在核磁共振谱图中横坐标的位置(化学位移，符号为δ)也就不同。
分子式为C2H60的两种有机化合物的1H核磁共振谱图，你能分辨出哪一幅是乙醇的1H-NMR谱图吗?请与同学交流你作出判断的理由。 分子式为C2H6O的两种有机物的1H核磁共振谱图 核磁共振氢谱对于CH3CH2OH、CH3—O—CH3这两种物质来说，除了氧原子的位置、连接方式不同外，碳原子、氢原子的连接方式也不同、所处的环境不同，即等效碳、等效氢原子的种数不同。
引导学生自己分析、观察核磁共振氢谱的谱图，然后与其它同学交流如何根据核磁共振氢谱确定有机物的结构。
明确：不同化学环境的氢原子（等效氢原子）因产生共振时吸收的频率不同，被核磁共振仪记录下来的吸收峰的面积不同。所以，可以从核磁共振谱图上推知氢原子的类型及数目。[例2]一个有机物的分子量为70,红外光谱表征到碳碳双键和C＝O的存在，核磁共振氢谱列如下图：①写出该有机物的分子式：
②写出该有机物的可能的结构简式：C4H6OCH3- CH=CH –CHO
或CH2=CH-CH2-CHO[练习2]2002年诺贝尔化学奖表彰了两项成果，其中一项是瑞士科学家库尔特·维特里希发明了“利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”。在化学上经常使用的是氢核磁共振谱，它是根据不同化学环境的氢原子在氢核磁共振谱中给出的信号不同来确定有机物分子中的不同的氢原子。下列有机物分子在核磁共振氢谱中只给出一种信号的是
A HCHO B CH3OH
C HCOOH D CH3COOCH3D[练习3] 分子式为C3H6O2的二元混合物，如果在核磁共振氢谱上观察到氢原子给出的峰有两种情况。第一种情况峰给出的强度为1︰1；第二种情况峰给出的强度为3︰2︰1。由此推断混合物的组成可能是（写结构简式） 。C3H6O2可能的结构为
⑴CH3CH2COOH
⑵ CH3COOCH3
⑶ HCOOCH2CH3氢谱峰值类型
3:2:1
1:1
1:2:3⑴⑵或⑵⑶ 拓展视野
历史上许多科学家因在物质结构分析方面的突出贡献而获得诺贝尔化学奖。2002年诺贝尔化学奖授予了美国科学家芬恩(J．B．Fenn)、日本科学家田中耕一(Koichi Tanaka)和瑞士科学家维特里希(K．Wuthrich)，以表彰他们发明对生物大分子进行识别和结构分析方法所作出的巨大成就。
“看清”DNA、蛋白质等生物大分子的真面目曾经是科学家们的梦想，如今这一梦想已成为现实。芬恩和田中耕一发明了“对生物大分子的质谱分析法”；维特里希发明了“利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”。前一项成果解决了“看清”生物大分子是“谁”的问题，后一项成果则解决了“看清”生物大分子是“什么样子”的问题。这些分析方法可对溶液中的蛋白质进行分析，因而能对活细胞中的蛋白质进行分析，获得“活”蛋白质的结构。1985年，科学家利用这种方法第一次绘制出蛋白质的结构图。
自人类基因组图、水稻基因组草图以及其他一些生物基因组图成功绘制后，生命科学和生物技术已进入后基因组时代。这一时代的重点课题是研究蛋白质的结构和功能，破译基因怎样控制和合成蛋白质，蛋白质又是如何发挥生理作用等。在这些课题中，判定生物大分子的“身份”，“看清”它们的结构非常重要。因此，三位诺贝尔化学奖得主发明的分析方法，对生物化学的发展将发挥重要作用。
手性分子
在化学物质的“海洋"中，是否存在分子组成和原子连接方式完全相同的两种分子，由于分子中的原子在空间排列 j不同，而互为同分异构体?是否存在两种分子，它们犹如一个人的左右手，其中一只手只有在镜像中才能与另一只手完全重叠?
研究发现，在丙氨酸( )分子中有1
个碳原子分别连有4个不同的原子或原子团(-H、-CH3、-NH2、-COOH)，当这4个原子或原子团以不同的空间排列方式与该碳原子相连时，就会得到如图1—1 4所示的两种分子，分别命名为D-丙氨酸和L-丙氨酸。这两种分子犹如人的左右手，它们互为镜像且不能重叠。我们把像D-丙氨酸和L-丙氨酸分子这样，分子不能与其镜像重叠者，称为手性分子(chiral molecule)；两个互为镜像且不能重叠的异构体称为对映异构体(enantiomer)；与4个不同的原子或原子团相连的碳原子称为手性碳原子(chiral carbon atom)。 手性分子丙氨酸的结构模型 左右手的镜像关系 这些物质还具有神奇的光学特性。当一束偏振光通过它们时，光的偏振方向将被旋转，被旋转的角度称旋光度。 L-丙氨酸可使偏振光向右旋转，D-丙氨酸则可使偏振光向左旋转。
镜像，不仅仅是你熟悉的一个生活现象。 用于测手性化合物旋光性的偏振计及其原理
怎样研究有机化合物人类对有机物的研究经历的三个阶段;
1.从天然的动植物中提取分离出一些纯净物;
2.研究有机化合物的结成、结构、性质和应用；
3.根据需要对有机化合物分子进行设计和合成。科学家如何研究有机化合物?有机物（不纯）有机物（纯净）分离 提纯有机物的性质结构式
（有哪些官能团）确定分子式有机物（纯净）确定 分子式？首先要确定有机物中含有哪些元素如何利用实验的方法确定有机物中C、H、O各元素的质量分数？李比希法现代元素分析法[例1]某含C、H、O三种元素的未知物A，经燃烧分析实验测定该未知物中碳的质量分数为52.16%，氢的质量分数为13.14%。
（1）试求该未知物A的实验式（分子中各原子的最简单的整数比）。
（2）若要确定它的分子式，还需要什么条件？1、归纳确定有机物分子式的步骤是什么？
[方法一]有机物的分子式 ← 有机物的实验式和相对分子质量原子个数的最简整数比C2H6O一、元素分析最早测定有机化合物中碳氢元素质量分数
-李比希 1831年李比希利用氧化铜在高温条件下氧化有机物生成二氧化碳和水，然后分别用高氯酸镁和烧碱石棉吸收水和二氧化碳，测定出碳和氢的质量分数。
——碳、氢元素的分析法（氧化法或李比希法) (2)氮、硫、卤素的分析法——钠融法。将有机样品与金属钠混合熔融，氮元素变成氰化钠(NaCN)、氯元素变成氯化钠(NaCl)、溴元素变成溴化钠、硫元素变成硫化钠的形式存在，再用无机定性分析法测定，即可确定有机物中是否存在氮、氯、溴、硫等元素。
(3)卤素的分析法——铜丝燃烧法。将一根纯铜丝加热至红热，蘸取待测的试样，放在火焰(如酒精灯火焰、氢氧焰等)上灼烧。如果火焰为绿色，则证明有机化合物中存在卤素。
[例1]某同学为测定维生素C（可能含C、H或C、H、O）中碳、氢的质量分数，取维生素C样品研碎，称取该样品0.352 g，置于铂舟并放入燃烧管中，不断通入氧气流。用酒精喷灯持续加热样品，将生成物先后通过无水硫酸铜和碱石灰，两者分别增重0.144g和0.528g，生成物完全被吸收。试回答以下问题：
（1）维生素C中碳的质量分数是 ，氢的质量分数是 。
（2）维生素C中是否含有氧元素？为什么？
（3）试求维生素C的实验式：
（3）若维生素C的相对分子质量为176，请写出它的可能结构简式C3H4O3 40.9%4.5%有,因为两者的质量分数相加不等于100%(或氢碳元素的质量总和不等于样品质量其分子式为C6H8O6归纳确定有机化合物的分子式的方法有哪些?
[方法一]有机物
燃烧产物碳氢等元素质量分数实验式
(最简式)相对分子质量有机物的分子式[方法二]有机物分子式 ← 知道一个分子中各种原子的个数 ← 1mol物质中的各种原子的物质的量 ← 1mol物质中各原子（元素）的质量除以原子的摩尔质量 ←1mol物质中各种原子（元素）的质量等于物质的摩尔质量与各种原子（元素）的质量分数之积 。） [练习]（96试测题）吗啡和海洛因都是严格查禁的毒品。吗啡分子含C 71.58%、H 6.67%、N 4.91%、其余为O。已知其分子量不超过300。试求：⑴吗啡的分子量；⑵吗啡的分子式。
已知海洛因是吗啡的二乙酸酯。试求：⑴海洛因的分子量；⑵海洛因的分子式。3、确定相对分子质量的方法有哪些？
（1）M = m/n
（2）M1 = DM2
（3）M = 22.4L/mol ?ρg/L元素分析仪 速度快，可以同时对碳、氢、氧、硫等多种元素进行分析，分析试样可以是易挥发或难熔物质。元素分析仪与计算机连接，可进行存储和统计分析,并可根据要求生成各种形式的分析报告。
结论准确，精度高，速度快 现在人们常借助元素分析仪来确定有机化合物的组成.元素分析仪是在不断通入氧气流的条件下,把样品加热至950-1200℃，使之充分燃烧，再对燃烧产物进行自动分析，元素分析仪自动化程度高，分析元素含量所需的样品质量小,分析元素分析仪分析法——测定元素组成及相对分子质量。 测定相对分子质量的方法很多， 质谱法是最精确、最快捷的方法。（一）相对分子质量的确定——质谱法三、用物理方法确定有机化合物的结构质谱法是用高能电子束轰击有机物分子，使之分离成带电的“碎片"，并根据“碎片"的某些特征谱分析有机物结构的方法。 质谱仪 [讲述]它是用高能电子流等轰击样品分子，使该分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。这些不同离子具有不同的质量，质量不同的离子在磁场作用下达到检测器的时间有差异，其结果被记录为质谱图。
明确：由最大分子和离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间最长，因此谱图中的质荷比最大的就是未知物的相对分子质量。乙醇的质谱图【思考与交流】
1、质荷比是什么？
2、如何确定有机物的相对分子质量？
H＋的质荷比为β，则有机物样品的质荷比也就越大（假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子多少有关）谱图中的质荷比最大的就是未知物的相对分子质量。[例2]．2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机物分子进行结构分析的质谱法。其方法是让极少量的（10－9g）化合物通过质谱仪的离子化室使样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子。如C2H6离子化后可得到C2H6＋、C2H5＋、C2H4＋……，然后测定其质荷比。设H＋的质荷比为β，某有机物样品的质荷比如右图所示（假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关），则该有机物可能是（ ）
A 甲醇 B 甲烷 C 丙烷 D 乙烯
[练习]某有机物的结构确定：
①测定实验式：某含C、H、O三种元素的有机物，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%, 则其实验式是（ ）。
②确定分子式：下图是该有机物的质谱图，则其相对分子质量为（ ），分子式为（ ）。C4H10O74C4H10O（二）分子结构的测定 有机物的性质结构式
（确定有机物的官能团）分子式计算不饱和度推测可能的官能团
写出可能的同分异构体[指出]当化合物结构比较复杂时，若用化学方法，时间长、浪费试剂，因此科学上常常需要采取一些物理方法。与鉴定有机物结构有关的物理方法有质谱、红外光谱、核磁共振谱等。1、红外光谱（知道不要求分析）
[讲述]由于有机物中组成化学键、官能团的原子处于不断振动状态，且振动频率与红外光的振动频谱相当。所以，当用红外线照射有机物分子时，分子中的化学键、官能团可发生震动吸收，不同的化学键、官能团吸收频率不同，在红外光谱图中将处于不同位置。因此，我们就可以根据红外光谱图，推知有机物含有哪些化学键、官能团，以确定有机物的结构。
限于在知道红外谱图中的化学键和官能团可以确定有机物的结构，大学有机化学将专门专门学习。[例一]下图是一种分子式为C4H8O2的有机物的红外光谱谱图,则该有机物的结构简式为：C—O—CC=O不对称CH3CH3CH2COOCH3或CH3COOCH2CH3[练习1]有一有机物的相对分子质量为74，确定分子结构，请写出该分子的结构简式 C—O—C对称CH3对称CH2CH3CH2OCH2CH3核磁共振(NMR，nuclear magnetic resonance) 在核磁共振分析中，最常见的是对有机化合物的1H核磁共振谱(1H-NMR)进行分析。有机物分子中的氢原子核，所处的化学环境(即其附近的基团)不同，表现出的核磁性就不同，代表核磁性特征的峰在核磁共振谱图中横坐标的位置(化学位移，符号为δ)也就不同。
分子式为C2H60的两种有机化合物的1H核磁共振谱图，你能分辨出哪一幅是乙醇的1H-NMR谱图吗?请与同学交流你作出判断的理由。 分子式为C2H6O的两种有机物的1H核磁共振谱图 核磁共振氢谱对于CH3CH2OH、CH3—O—CH3这两种物质来说，除了氧原子的位置、连接方式不同外，碳原子、氢原子的连接方式也不同、所处的环境不同，即等效碳、等效氢原子的种数不同。
引导学生自己分析、观察核磁共振氢谱的谱图，然后与其它同学交流如何根据核磁共振氢谱确定有机物的结构。
明确：不同化学环境的氢原子（等效氢原子）因产生共振时吸收的频率不同，被核磁共振仪记录下来的吸收峰的面积不同。所以，可以从核磁共振谱图上推知氢原子的类型及数目。[例2]一个有机物的分子量为70,红外光谱表征到碳碳双键和C＝O的存在，核磁共振氢谱列如下图：①写出该有机物的分子式：
②写出该有机物的可能的结构简式：C4H6OCH3- CH=CH –CHO
或CH2=CH-CH2-CHO[练习2]2002年诺贝尔化学奖表彰了两项成果，其中一项是瑞士科学家库尔特·维特里希发明了“利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”。在化学上经常使用的是氢核磁共振谱，它是根据不同化学环境的氢原子在氢核磁共振谱中给出的信号不同来确定有机物分子中的不同的氢原子。下列有机物分子在核磁共振氢谱中只给出一种信号的是
A HCHO B CH3OH
C HCOOH D CH3COOCH3D[练习3] 分子式为C3H6O2的二元混合物，如果在核磁共振氢谱上观察到氢原子给出的峰有两种情况。第一种情况峰给出的强度为1︰1；第二种情况峰给出的强度为3︰2︰1。由此推断混合物的组成可能是（写结构简式） 。C3H6O2可能的结构为
⑴CH3CH2COOH
⑵ CH3COOCH3
⑶ HCOOCH2CH3氢谱峰值类型
3:2:1
1:1
1:2:3⑴⑵或⑵⑶ 拓展视野
历史上许多科学家因在物质结构分析方面的突出贡献而获得诺贝尔化学奖。2002年诺贝尔化学奖授予了美国科学家芬恩(J．B．Fenn)、日本科学家田中耕一(Koichi Tanaka)和瑞士科学家维特里希(K．Wuthrich)，以表彰他们发明对生物大分子进行识别和结构分析方法所作出的巨大成就。
“看清”DNA、蛋白质等生物大分子的真面目曾经是科学家们的梦想，如今这一梦想已成为现实。芬恩和田中耕一发明了“对生物大分子的质谱分析法”；维特里希发明了“利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”。前一项成果解决了“看清”生物大分子是“谁”的问题，后一项成果则解决了“看清”生物大分子是“什么样子”的问题。这些分析方法可对溶液中的蛋白质进行分析，因而能对活细胞中的蛋白质进行分析，获得“活”蛋白质的结构。1985年，科学家利用这种方法第一次绘制出蛋白质的结构图。
自人类基因组图、水稻基因组草图以及其他一些生物基因组图成功绘制后，生命科学和生物技术已进入后基因组时代。这一时代的重点课题是研究蛋白质的结构和功能，破译基因怎样控制和合成蛋白质，蛋白质又是如何发挥生理作用等。在这些课题中，判定生物大分子的“身份”，“看清”它们的结构非常重要。因此，三位诺贝尔化学奖得主发明的分析方法，对生物化学的发展将发挥重要作用。
手性分子
在化学物质的“海洋"中，是否存在分子组成和原子连接方式完全相同的两种分子，由于分子中的原子在空间排列 j不同，而互为同分异构体?是否存在两种分子，它们犹如一个人的左右手，其中一只手只有在镜像中才能与另一只手完全重叠?
研究发现，在丙氨酸( )分子中有1
个碳原子分别连有4个不同的原子或原子团(-H、-CH3、-NH2、-COOH)，当这4个原子或原子团以不同的空间排列方式与该碳原子相连时，就会得到如图1—1 4所示的两种分子，分别命名为D-丙氨酸和L-丙氨酸。这两种分子犹如人的左右手，它们互为镜像且不能重叠。我们把像D-丙氨酸和L-丙氨酸分子这样，分子不能与其镜像重叠者，称为手性分子(chiral molecule)；两个互为镜像且不能重叠的异构体称为对映异构体(enantiomer)；与4个不同的原子或原子团相连的碳原子称为手性碳原子(chiral carbon atom)。 手性分子丙氨酸的结构模型 左右手的镜像关系 这些物质还具有神奇的光学特性。当一束偏振光通过它们时，光的偏振方向将被旋转，被旋转的角度称旋光度。 L-丙氨酸可使偏振光向右旋转，D-丙氨酸则可使偏振光向左旋转。
镜像，不仅仅是你熟悉的一个生活现象。 用于测手性化合物旋光性的偏振计及其原理