旋光光谱

原理

旋光现象是由于平面偏振光通过旋光性物质时组成平面偏振光的左旋圆偏光和右旋圆偏光在介质中的传播速度不同(即折射率不同nL≠nR)，使平面偏振光的偏振面旋转了一定的角度造成。

假如用不同波长的平面偏振光来测量化合物的比旋光度[a]λ，并以[a]λ,或有关量作纵坐标，波长为横坐标，得到的图谱就叫旋光谱(简称ORD)。

实际的ORD测量工作中常用摩尔旋光度[Ф]λ 来代替比旋光度[a]λ，它们之间的关系为:

[Ф]λ=[a]λ·M/100

这个100是人为指定的，为的是使摩尔旋光度的值不致过大。

[a]λ:比旋光度;

M:待测物质分子量;

[Ф]λ的量纲为:度·cm2.dmol-1

化合物无发色团时，对旋光度为负值的化合物 ORD谱线从紫外到可见区呈单调上升;而旋光值为正的化合物是单调下降。两种情况下都趋向和逼近[Ф]λ=O的线，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谱线称为正常的或平坦的旋光谱线。

圆二色谱概述主要用于测定蛋白质的立体结构 圆二色性(circular dichroism, CD) 对R和L两种圆偏振光吸收程度不同的现象。这种吸收程度的不同与波长的关系称圆二色谱，是一种测定分子不对称结构的光谱法。在分子生物学领域中主要用于测定蛋白质的立体结构，也可用来测定核酸和多糖的立体结构。原理光是一种电磁波，假如用电矢量来表示，光的前进就是由矢量端点在一特定的平面里沿正弦波运动的轨迹。对于自然光讲，正弦波振动的平面是随机的。如有一束光，它所有的电矢量的振动平面都是相互平行的，这种光称为平面偏振光。当线偏振光沿某些晶体(如石英)的光轴方向传播，或通过某些溶液(如蔗糖、酒石酸溶液)时，它的振动面将以光的传播方向为轴旋转，若电矢量的绝对值不变，则运动轨迹的投影是一个圆，这时就变成圆偏振。面对光前进的方向看去，电矢量端点的圆运动可以是顺时针方向的，也可以是逆时针方向的，因此圆偏振有R与L两种。波长的L光和R光的光强度相等，L与R两束圆偏振光在一起辐射。假如L与R两束圆偏振光在一起辐射，强度、速度、频率和位相都相同，它们就会叠合成一束平面偏振光。如波长的L光和R光的光强度相等，在光学各向异性物质中传播某一距离后，它们的综合光将变成椭圆偏振光，椭圆的长轴处于两个圆偏振的电矢量相叠合的地方。假如两个圆偏振的传播速度也不相同，而所经的途径与上述相同，则叠合的椭圆偏振光的长轴与上面所述的椭圆偏振光的长轴相夹θ角(图1[两束圆偏振光，旋转方向相反，电矢量长度不同时，合成光是椭圆偏振光])。某一波长有吸收，由不对称分子组成的物质是光学各向异性的，即L与R两束圆偏振光在这类物质中的传播速度不相等。假如光学各向异性物质在某一波长有吸收，那将在该时对L光和R光有不同的吸收，如该物质的吸光率是A，而对L光和R光的吸光率是AL和AR，AL和AR的差ΔA=AL-AR，称为圆二色性。影响因素1.溶剂和浓度效应；2.温度效应:振动或转动能级的变化，溶剂-溶质间的互相代，平衡态中不同构象比例的变化，凝聚作用和微晶化;3.手性环境诱导不对称。当一个发色团是非手性分子的一部分时，可以因外部环境诱导产生手性，这时的吸收谱叫诱导圆二色性。ORD、CD、UV之间的关系旋光谱(ORD)，圆二色谱(CD)是同一现象的二个方面，它们都是光与物质作用产生的。在紫外可见区域，用不同波长的左、右旋圆偏振光测量CD和ORD的主要目的是研究有机化合物的构型或构象。在这方面，ORD和CD所提供的信息是等价的，实际上它们互相之间有固定的关系。

应用1.在立体结构化学研究中的应用对于羰基化合物，特别是环酮类化合物的研究较多，并形成了半经验的“八区律”来推测其立体结构:八个区域的划分如下图所示:

2.生物大分子构型、构象的研究1)蛋白质或多肽中主要得光活性基团是肽链骨架中的肽键、芳香氨基酸残基及二硫桥键可产生CD光谱，因而可用于蛋白质二、三级结构和氨基酸微环境的检测。蛋白质CD谱

2) 研究蛋白质三级结构3)研究氨基酸残基的微环境