对应于右旋圆偏振光.ppt

* * 旋光光谱和圆二色谱 旋光光谱（optical rotatory dispersion， ORD） 圆二色谱（circular sichroism， CD） 分别于20世纪50年代和60年代发展起来的仪器分析方法，都是利用电磁波和手性物质相互作用的信息来研究化合物的立体结构及其它有关问题。 偏振光与手性物质的相互作用 旋光光谱 圆二色谱 康顿效应及ORD、CD和UV间的关系 应用 注意事项 1、光的偏振态 （1）自然光与线偏振光（或平面偏振光） 普通光源中的原子和（或）分子能够独立发光，所发出的光 波中具有各个方向的光矢量，在与传播方向相垂直的平面 内，在所有可能的方向上，E的振幅都相等——自然光 如果光矢量只在一个固定的平面内，并沿一个固定方向振 动——线偏振光或平面偏振光 光矢量的振动方向与光的传播方向所构成的平面——振动面 一、偏振光与手性物质的相互作用 （2）圆偏振光 振幅保持不变，而方向周期变化， 电场矢量绕传播方向螺旋前进 可看成是两个相互垂直的振幅相等、相位差为±π/2的线偏振光的合成 ＋ π/2——对应于右旋圆偏振光 － π/2——对应于左旋圆偏振光 即圆偏振光中包含着两个频率和振幅相同的左旋和右旋圆偏振光 2、偏振光的获得 （1）布儒斯特定律 入射角为?0时 反射光与折射光相互垂直，此时?0为布儒斯特角或起偏角，反射光为线偏振光 若自然光从空气射到折射率为1.50的玻璃上，起偏角为56.3o，折射角为33.7o。 （2）晶体的双折射现象 当自然光射入双折射晶体时，两束折射光o和e都是线偏振光，并且它们的振动面通常接近于相互垂直 （3）二向色性晶体 有些透明晶体不仅具有双折射现象，而且对o光和e光有不同的吸收作用，这种晶体称为二向色性晶体，如电气石晶具有很强的二向色性，硫酸碘奎宁晶体 （4）波片——也称波晶片或相位延迟片 若让线偏振光的振动面与1/4波片的光轴成45o角，则分解后的o光和e光振幅相等，从晶片的另一表面出射的光则是圆偏振光。 3、圆偏振光在手性介质中传播时的特点： （1）左、右旋圆偏振光在手性介质中的传播速度不等，导致透射出的面偏振光与入射角成一α角，表现出旋光。 （2）手性介质对两种圆偏振光的吸光强度不同，由它们合成的出射光不再是一个平面的偏振光，而是一个右旋或左旋的椭圆偏振光。 二、旋光光谱（ORD） 1、当平面偏振光通过手性物质时，偏振面会发生旋转，即该物 质具有旋光性，旋转的角度——旋光度 2、原理 （1）介质为对称结构时，左右旋圆偏振光的传播速度相同， 则它们的折射率n相等 因n＝c/υ c:真空中光速 υ:介质中光速 Δn=nL-nR=0 偏振面保持不变 （2）介质为不对称结构时，nL≠nR Δn ≠0 偏振面发生旋转，随光程增大而增大——旋光现象 3、测定仪器 4、旋光度：α实 比旋光度：[α]D＝(α实/cl)×100 通常用钠光D线(≈589.3nm)测量α实 l:试样槽厚度（dm） c:100ml溶剂中溶液的g数 不同波长的[α]λ(比旋光度)为纵坐标， λ为横坐标可得ORD光谱 [Ф]λ:摩尔比旋光度，常用其代替[α]λ [Ф]λ= [α]λ·Mr/100(度·cm2·dmol-1) Mr:待测物质的摩尔质量 三、圆二色谱 1、手性物质对组成平面偏振光的左、右旋圆偏振光的吸光度不同，即εL ≠ εR 这种现象为圆二色性 CD谱： Δε为纵坐标，λ为横坐标 [θ]:摩尔椭圆度，常用其代替Δε 两者关系:[θ]=3300 Δε=3300(εL - εR) 2、 [θ] 的物理意义 当平面偏振光通过手性介质时，不仅左、右旋圆偏振光的传播速度不同，而且强度也不同。用箭头的长短代替强度。因而光在传播时，它的矢量和将产生的一椭圆轨道 长轴：矢量相位相同时的强度 短轴：矢量相位相反时的强度 θ：平面偏振光离开样品槽的 角度——椭圆度 [θ]= θ·M/100lc=3300Δε 3、测量装置 四、康顿效应(cotton effect)及ORD、CD和UV间的关系 1、在紫外和可见区内无发色团的饱和化合物，则ORD光谱呈现单调下降或上升的曲线，若手性化合物的紫外吸收在仪器测量范围内则出现S型曲线称cotton效应 即形成一个峰和一个谷组成的ORD谱线—简单的Cotton效应 正Cotton效应：波长由长波向短波移动时，ORD谱由峰向 谷变化 负Cotton效应：波长由长