第2章-折射旋光和圆二色性法省名师优质课赛课获奖课件市赛课百校联赛优质课一等奖课件

第二章

折射、旋光和圆二色性法1/36参考文件赵藻藩等编，仪器分析，高等教育出版社，北京，1990何金兰，仪器分析原理，科学出版社，北京，刘骥等编，医用生物物理学，人民卫生出版社，1997RichardA.Paselk,TheEvolutionoftheAbbeRefractometer,BulletinoftheScientificInstrumentSociety,1999,62,19-22,/~scimus/Essays/EvolAbbeRef/EvolAbbeRef.htm2/36目录2-1折射法

2-1-1折射法基本原理 2-1-2折射仪 2-1-3折射法应用2-2旋光和圆二色性法

2-2-1旋光法基本原理 2-2-2旋光法和圆二色性法仪器 2-2-3旋光法和圆二色性法应用3/362-1折射法折射法(Refractometry)是经过测量物质折射率来取得一些分析信息方法。这种方法优点是快速，设备简单。但因为折射率是物质一个非专一性质，所以在分析化学中应用受到很大限制。4/362-1-1折射法基本原理1.折射现象真空：n=1空气：n=1.000275/362.影响折射率测量原因温度n20波长n20D压力对气体折射率影响大6/363.比折射度与摩尔折射度辐射光束在介质中传输速度，与其中电子密度及电子周围环境相关。这一情况能够经过比折射度这一参数来表征。混合溶液比折射度含有加合性：比折射度：d：密度摩尔折射度：Mr：相对分子量m、m1、m2分别为混合液、组分1组分2质量7/364.色散系数nD:钠黄光589.3nmnF:氢蓝光486.1nmnc:氢红光656.3nm8/362-1-2折射仪1.折射计9/36np：棱镜折射率光源为单色光10/36阿贝折射计光源为白光，利用Amici棱镜作赔偿器，消除钠黄光以外光线干扰。1869年，ErnstAbbe搭建了第一台折射仪。11/36阿贝折射仪2W.2WAJ主要技术规格 2W 2WAJ折射率ND测量范围 1.300-1.700 1.300-1.700折射率ND测量准确度 0.0003 0.0002折射率ND最小分度值 0.001 0.0005糖量浓度(%)测量范围 0-95 0-95糖量浓度(%)最小分度值 0.5 0.25是测量透明,半透明液体或固体折射率ND和平均色散Nf-Nc仪器。并能测出糖溶液内含糖量浓度百分数。接上恒温器则可测定液体温度在0-70℃范围内折射率ND。上海光学仪器五厂12/362.干涉仪利用光干涉原理进行测量。精度高，无可动部件，能够连续测定某一样品，适合于动力学研究。参考液体折射率应该已知。13/362-1-3应用1．定性分析依据已知折射率数据，判断有机化合物纯度食品检验，如牛奶是否被掺水。2．定量分析二元混合物分析简单体系微量杂质测定3．有机物结构判定依据色散系数进行判定蔗糖溶液质量分数0-95%，相当于折射率为1.333-1.531。14/36目录2-1折射法 2-1-1折射法基本原理 2-1-2折射仪 2-1-3折射法应用2-2旋光和圆二色性法

2-2-1旋光法基本原理 2-2-2旋光法和圆二色性法仪器 2-2-3旋光法和圆二色性法应用15/362-2旋光和圆二色性法旋光法(Polarimetry)是一个很早就出现并应用广泛研究分子非对称性结构光学方法。伴随旋光色散(或称旋光光谱OpticalRotatoryDispersion，ORD)和圆二色谱(CircularDichroism，CD)这些灵敏方法出现，使得人们有可能从这些试验技术中得到一些新结构信息，为更深入地研究分子立体化学和电子结构提供了条件．ORD和CD在测定手性化合物构型和构象、确定一些官能团(如羰基)在手性分子中位置方面有独到之处，是其它光谱无法代替。16/362-2-1旋光法基本原理1.旋光及旋光光谱平面偏振光能够分解成左右圆振光。17/36叠加原理一束自然光能够分解或看作两束相互垂直而没有相位关系平面偏振光加和。

平面偏振光能够分解成两束相位相等而旋转方向相反圆偏振光加和。当振幅相等，并同时左、右圆偏振光相加，则产生平面偏振光；假如这两束圆偏振光振幅不等则产生椭圆偏振光(ellipticallypolarizedlight)

两束相互垂直而相位相差1/4波长平面偏振光能够加和成一束圆偏振光18/36平面偏振光经过旋光活性介质后，因为左、右圆偏振光折射率不一样，振动方向发生改变，转了一个角度。这种现象称为旋光，

为旋光度。朝光源看，偏振面按顺时针方向旋转，称为右旋，用“+”号表示；偏振面按逆时针方向旋转，称为左旋，用“-”号表示比旋光度摩尔旋光度T：温度 ：波长l：介质厚度 ：介质密度c：g/100mL Mr：相对分子量19/36测量不一样波长下，得到旋光色散曲线。两种类型旋光色散曲线：平坦型：旋光度随波长单调上升或下 降。科顿效应曲线：存在波峰或波谷，普通 在吸收带附近。统称旋光光谱。20/36

化合物无发色团时，对旋光度为负值化合物，ORD谱线从紫外到可见区呈单调上升；而旋光值为正化合物是单调下降。两种情况下都趋向和迫近[φ]λ=O线，但不与O线相交，即谱线只是在一个相内延伸，没有峰也没有谷。这类ORD谱线称为正常或平坦旋光谱线，。21/36分子中有一个简单发色团(如羰基)ORD谱线，ORD曲线在紫外光谱λmax处越过零点，进入另一个相区。形成一个峰和一个谷组成ORD谱线，称为简单科顿效应(Conntoneffect,CE)谱线。当波长由长波一端向短波一端移动时，ORD谱由峰向谷改变称为正康顿效应；而ORD谱线由谷向峰改变则称为负康顿效应。而ORD与零线相交点波长称为λK。谷至峰之间高度称为振幅。22/362.圆二色性（CircularDichroism，CD）光学活性分子对左、右圆偏振光吸收也不一样，使左、右圆偏振光透过后变成椭圆偏振光，这种现象称为圆二色性。椭圆度

比椭圆度

摩尔椭圆度23/36圆二色性表示吸收(率)差

=L-

R

A=AL–AR

椭圆度，摩尔椭圆度[]

=2.303(AL–AR)/4

[]=3298(L-

R)3300(L-

R)

在蛋白质研究中，惯用平均残基摩尔椭圆度24/3625/36旋光色散与圆二色相互转换旋光色散和圆二色是同时产生，他们包含一样分子结构信息，而且能够由Kronig-Krammers转换方程相互转换。26/362-2-2旋光法和圆二色性法仪器旋光计 普通得到钠黄光处旋光度27/36数显自动旋光仪WZZ-2A经过对样品旋光度测量，能够分析确定物质浓度、含量和纯度等。主要技术规格：测量范围：±45°不准确度：±(0.01°+测量值×5/10000)可测样品最低透过率：10%（对钠光）显示器：自动数字显示，最小读数值0.005°试管长度：100mm/200mm上海光学仪器五厂28/362.分光旋光计

绘制旋光光谱29/363.圆二色计(圆二色谱仪)30/36圆二色谱仪J-810日本分光企业（JASCO）Applications:Protein/PeptideconfirmationstudiesThermalandchemicaldenaturationstudiesStructuraldeterminationTheJ-810isthelatestintroductiontothelonglineofCircularDichroisminstrumentationfromJasco.UnparalleledopticalperformanceandoptionallyavailablemeasurementmodesarecombinedinamannertomaketheJ-810true"chiroopticalspectroscopyworkbench".31/362-2-3旋光法和圆二色性法应用1.单波长旋光法蔗糖+水葡萄糖+果糖酸还原简单体系分析和纯度判定，动力学研究反应机理研究32/362.旋光色散法有机物结构分析33/363.圆二色性法用于蛋白质折叠、蛋白质构象研究,DNA/RNA反应，酶动力学，光学活性物质纯度测量，药品定量分析。天然有机化学与立体有机化学，物理化学，生物化学与宏观大分子，金属络合物，聚合物化学等相关科学研究。34/36例1：(+)-天然樟脑构型确实定天然樟脑(+)-樟脑可能有两种绝对构型，W.HVekel曾人为指定它为A那样构型，而Fredge等人却确定它为B那样构型。最终依据(+)-樟脑CD和ORD谱，构型确定为A。AORDCD300400500600700/nm35/36例2：鼠肝组蛋白与尼古丁作用后构象改变采取紫外差谱、荧光光谱和圆二色性光谱法对鼠肝组蛋白H1和H3与尼古丁作用后构象改变进行