光學活性聚合物

光學活性聚合物(英文名稱optical active polymer)又名旋光性聚合物或旋光性高分子。一種物質旋轉偏振光震動平面的能力稱為光學活性(optical activity)。具有這種活性的聚合物名為光學活性聚合物。要深入了解其物理化學的意義,需要明了以下概念:

偏振光原理

偏振光又稱平面偏振光,光的本質是電磁波,普通光線含有各種波長的光波,而且在各個不同的平面上振動。平面偏振光可分左旋和右旋圓偏振光兩個組分。當偏振光通過普通物質時,左旋和右旋圓偏振光在此介質中傳播速度相同,此偏振光仍在原振動平面內振動。當偏振光通過光學活性物質時,左旋和右旋圓偏振光在此介質中傳播速度不相等,使此偏振光的振動平面偏離原振動平面而被旋轉了一個角度,此角度稱作此光學活性物質的旋光度。向右旋轉以“+”表示,向左旋轉以“-”表示。

手性聚合物的旋光性

自然界中有許多物質對偏振光的振動面不發生影響,例如水、乙醇、丙酮、甘油及氯化鈉等;還有另外一些物質卻能使偏振光的振動面發生偏轉,如某種乳酸及葡萄糖的溶液。能使偏振光的振動面發生偏轉的物質具旋光性,叫做旋光性物質,也即光活性物質;

當一個化合物分子具有與它的鏡像不可重疊的性質時,其具有的性質稱為手性,稱該分子為手性分子,如連線有四個不同基團碳原子的乳酸分子;它們像人的手一樣,相像而不能重疊。中間的碳原子稱為手性碳原子。

光學活性聚合物 光學活性聚合物

分子就像人手一樣沒有鏡面和中心對稱的化合物,有互為鏡面不能疊合的兩種形式,稱作手性異構體,這種異構體對偏光有不同的旋光性,稱作旋光異構體。如果使聚合物含有手性碳原子,該聚合物就能使偏振光的偏振面旋轉,具有旋光性,這種聚合物就具有了光學活性,成為光活性聚合物。

要使聚合物具有光學活性,一般採取兩種措施

(1)改變手性碳原子C*的近鄰環境;一種等量R和S的外消旋單體,聚合後得到也是等量外消旋聚合物的混合物,無旋光活性。若採用一種光學活性引發劑,可改變R和S的比例,就使其具有旋光活性。

(2)與側基中含有手性碳原子C*的雙鍵發生聚合。

光學活性聚合物的套用

光學活性的旋光性高分子聚合物可以用於旋光異構體的化學拆分,也可以用作氣相色譜、液相色譜的固定相,用於色譜拆分。

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