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圆二色光谱CircularDichroism CD 1 主要内容 CD的发展 1 CD的基本原理 2 3 与CD的连用技术 4 CD的应用 2 16世纪Newton光谱17世纪Huggens偏振光1881年Biot石英能使偏振光的偏振面旋转 圆二色性1896年Cotton发现了Cottoneffect 为ORD和CD的出现奠定了理论基础20世纪的六 七十年代 ORD和CD已逐渐成为研究分子结构的主要手段至今CD已广泛的应用到生物医药领域 一 CD的发展 3 二 CD的基本原理 椭圆偏振光的产生圆二色性的产生CD的Cottoneffect圆二色光谱仪 4 1 椭圆偏振光的产生 5 X Y 线偏振光 频率相同 方向相反振幅相同 相位相同 6 y y a x x R L 椭圆偏振光 频率相同 方向相反振幅不同 相位不同 参照面 2 1 tg 1 El Er El Er 7 UV Plane linearly polarizedlight Chiral 椭圆偏振光 OpticallyActiveSample 8 椭圆偏振光 OpticallyActiveSample Chiral Plane linearly polarizedlight RightandLefthandcircularlypolarizedlight Preferentialabsorptionoflefthandpolarized 2 圆二色性的产生 9 A lgI0 I 1 2 303 lnI0 I CL Beer LanmbertLaw 2 303 A 4 弧度 A AL AR CL L Opticalactiveobject 圆二色性 10 3 CD的Cottoneffect CD的Cottoneffect曲线 曲线曲线具有极大值或极小值 11 Cottoneffect l0 e l0 l0 Positivecottoneffect 右旋 Negativecottoneffect 左旋 12 Cottoneffect产生原因 1 由固有的手性发色团产生 2 原有发色团是对称的 但处在手性环境当中而被歪曲 3 分子中轨道不互相交叠的发色团耦合相互作用 正负Cottoneffect的意义 Cottoneffect的正负与特定的发色团及其所处的环境相关 它包含有手性化合物结构方面的信息 结合一定的理论可以对手性对映体的绝对构型进行判定 13 CD光谱与UV光谱的比较 14 2020 1 3 15 在出现紫外 可见光吸收峰的情况下才可能出现圆二色谱的吸收峰 即Cottoneffect CD光谱反映了光和分子之间的能量交换目前 英 美等一些发达国家的国家实验室都建有专门的圆二色生物光谱实验站 将会使圆二色技术以其更为完善的功能和更为精确的结果成为科学工作者的得力工具 注意 16 4 圆二色光谱仪 17 18 圆二色光谱的应用 研究生物大分子结构在医药和环境领域中手性物质的测定 19 研究生物大分子结构 推测蛋白质的二级结构及构象 研究小分子与DNA的相互作用方式 嵌入作用 沟槽作用和静电结合推测寡糖 或多糖 的一级结构和空间构象等结构信息 20 在医药和环境领域中手性物质的测定 在医药中 对对映体进行分析及其纯度的测定是当前手性药物的合成 生产过程的质量监控以及药理学研究等的重要任务 在环境中 对手性农药的对映体选择性和水样中对映异构体含量的测定已成为研究的热点 CD是测定手性物质的一种重要方法 能快速提供手性分子的绝对构型 构象 有关反应机理以及手性物质对映纯度的信息 21 螺旋含量变化率计算公式 为BSA的 螺旋含量变化率 0 为无吸附剂时天然BSA的 螺旋含量 为在TiO2上吸附后BSA的 螺旋含量 22 四 与CD联用技术 HPLC CD振动圆二色谱法 23 1 HPLC CD 1980年 Drake等首次使用圆二色检测器 用HPLC实现了手性化合物的分离及纯度的测定 HPLC CD的检出限为7 2ng 线性范围2 5 10 5mol L 2 5 10 3mol L 24 HPLC CD技术的应用 在非手性色谱条件下测定对映体纯度手性化合物绝对构型测定复杂基质中手性化合物分析 25 HPLC CD技术的优点 不需要对样品进行高温气化和衍生化处理不需要手性固定相直接测定对映体纯度被用于不对称合成中高通量的筛选催化剂HPLC CD技术的局限性 不能实现分析的自动化仪器比较昂贵灵敏度相对比较低 26 2 振动圆二色谱 将经典的圆二色性技术 一种与可见和紫外光区电子跃迁有关的光谱技术 延伸至红外光区的分子振动跃迁 不需要经过化学预处理 从一简单溶液中就可以获取很多典型的跃迁谱图不