1 / 23

Chiroptické metody a analýza chirálních léčiv Chiroptické metody Sylabus na www Literatura:

Chiroptické metody a analýza chirálních léčiv Chiroptické metody Sylabus na www Literatura: Urbanová M., Maloň P. : Circular Dichroism Spectroscopy v Analytical Methods in Supramolecular Chemistry ( Schalley C. A., Ed.), Wiley VCH: Weinheim , Germany, 2007, str. 265–304 ,

Download Presentation

Chiroptické metody a analýza chirálních léčiv Chiroptické metody Sylabus na www Literatura:

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Chiroptické metody a analýza chirálních léčiv Chiroptické metody Sylabus na www Literatura: Urbanová M., Maloň P.: Circular Dichroism Spectroscopy v Analytical Methods in Supramolecular Chemistry (Schalley C. A., Ed.), Wiley VCH: Weinheim, Germany, 2007, str. 265–304, 2nd edition, Wiley-VCH 2012, pp. 337-369. 8. kapitola (CD) http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9783527610273.ch8/pdf celá kniha http://onlinelibrary.wiley.com/book/10.1002/9783527610273 Analýza chirálních sloučenin (Tesařová E., Ed.), Pražské analytické centrum inovací: Praha, 2007, kapitoly 8-11. http://www.vscht.cz/anl/paci/PAC/skripta.htm CH M 2014 přednáška 1

  2. Chiroptické metody a analýza chirálních léčiv • Chiroptické metody • Literatura: • Setnička V., Urbanová M. Spektroskopie cirkulárního dichroismu v Moderní přístupy k farmaceutické analýze (Dohnal J., Jampílek J., Král V., Řezáčová A., Eds.), Farmaceutická fakulta Veterinární a farmaceutické univerzity Brno: Brno, 2010, kapitola 4.6. • Presentace přednášek + literatura na http://vscht.prague-cdlab.cz/ • Organizace semestru, zkouška • Kontakt: marie.urbanova@vscht.cz, tel. 22044 3036, B217 (pro e-mailový kontakt používat doménu @vscht) CH M 2014 přednáška 1

  3. Přednáška 1 • Úvod – chiroptické metody • Molekulární chiralita • 2.1 Definice molekulární chiralita na základě molekulární symetrie • 2.2 Absolutní konfigurace • 2.3 Enantioméry, diasteroméry, racemáty • Základní pojmy • 3.1 Polarizace elektromagnetického záření • 3.2 Definice optické aktivity • 3.3 Klasické formy optické aktivity • 3.4 Pozorovatelné veličiny CH M 2014 přednáška 1

  4. Úvod – chiroptické metody • Optická aktivita – všechny jevy spojené s odlišnou interakcí chirálních vzorků s vlevo a vpravo cirkulárně polarizovaným zářením • Metody, která studuji optickou aktivitu - chiroptické metody: • Cirkulární dichroismus (CD) • otická rotační disperze (ORD) • Ramanova optická aktivita (ROA) • Polarizované záření (vlevo a vpravo cirkulárně polarizované, LCP, RCP) – rozšiřují informace oproti konvenčním spektroskopiím • Aplikovatelné pouze na chirální vzorky • Výzkum 3-rozměrného stavu hmoty Chirální varianty konvenčních spektroskopických technik CH M 2014 přednáška 1

  5. Molekulární chiralita • Optická aktivita vs. molekulární chiralita • Optická aktivita měřitelná molekulární vlastnost, která vznikla při interakci hmoty a záření, zahrnuje všechny jevy spojené s rozdílnou interakcí objektu RCP a LCP • Molekulární chiralita je obecnější vlastnost, která je spojená s molekulou, nezávislá na interakci se zářením. • Řada úrovní definice • Molekula je chirální, pokud není ztotožnitelná se svým zrcadlovým obrazem • nejpreciznější def. pomocí anti-částic a slabých jaderných interakcí (přesný zrcadlový obraz navíc je tvořen antičásticemi) • historie: • 19. stol – stáčení lin. polar. světla 1811, • Pasteurova ruční separace tartrátových krystalů (1848), • 3D struktura asymetrického C (Le Bel, 1874), • termín chiralita, z řečtiny – Lord Kelvin 1904: • “I call any geometrical figure, or any group of points, chiral, and say that it has chirality, if its image in a plane mirror, ideally realized, cannot be brought to coincide with itself” CH M 2014 přednáška 1

  6. 2.1 Molekulární chiralita na základě molekulární symetrie Prvky symetrie: n-četná rotační osa Cn rovina symetrie s střed symetrie i n-četná rotačně-inverzní osa SnS1 ≡ s, S2 ≡ i Tvrzení: Molekule je chirální tehdy a jen tehdy, jestliže nemá žádnou rotačně inverzní osu Sn asymetrická molekula – žádný prvek symetrie, je chirální disymetrická molekula – jen rotační osu, je chirální Bodové grupy symetrieC1– asymetrická molekula, je chirální Cn, n > 1 – disymetrickámolekula, je chirální Dn– disymetrická, je chirální T,O, I - tetrahedral, octahedral, icosahedral CH M 2014 přednáška 1

  7. 2.2 Absolutní konfigurace • vyjadřována vzhledem k strukturním elementům: • Chiraliní centrum, C-I-P systém S a R (sinister, rectus) • šroubovice, helix, P -helicita, M -helicita • Def.: Od bližší části k vzdálenější části po směru hod. ručiček – P –helicita • chirální osa, buď R, S systém, nebo helicitaP, M • chirální rovina M -helicita P -helicita

  8. 2.3 Enantioméry, diasteroméry, racemáty • Enantiomér - jeden člen páru chirálních molekul, které jsou svým zrcadlovým obrazem, avšak jinak jsou stejné. • „Opačný smysl chirality“ • Stejné fyzikální vlastnosti? • Diastereoméry– týká se molekul s více než jedním strukturním prvkem chirality; liší se konfigurací alespoň jednoho chirálního prvku, ale nejsou zrcadlovými obrazy • ? Všechny isomery se dvěma chirálními centry, stejné vlastnosti ? • Racemát – vztahuje se k souboru molekul, nevztahuje se k jedné molekule • enantiomerní přebytek - ee , ee(čistý enantimér) = ?, ee(racemát) = ?, • Perfektní racemát? • energie chirální molekuly a jeho enantioméru– 10-17 částicelkové energierozdíl způsoben slabými jadernými interakcemi, “parity violation” (Quack, Stohner, 2005, Barron 1994) • „true pair ofenantiomers“ CH M 2014 přednáška 1

  9. Základní pojmy • 3.1 Polarizace elektromagnetického záření • záření  elektromagnetické vlnění, elektromag. vlnění – příčné • Pro příčné vlnění můžemem zavést pojem polarizace • Př. elektromagnetické vlnění lineárně polarizované šířící se podél osy x: • kolmé k • k popisu stačí jen jeden vektor • intenzita (energie přenesená jedn pl. za jedn. času) Lineárně polarizované vlnění: Nepolarizované vlnění : CH M 2014 přednáška 1

  10. Lineárně polarizované vlnění, způsob polarizace • Polarizační filtry • Malusův zákon: • zkřížené polarizátory I0 …intenzita dopadajícího lineárně polarizovaného záření I …intenzita prošlého a … úhel mezi rovinou kmitů dop. zář. a směrem polarizace filtru

  11. Lineárně polarizované vlnění, způsob polarizace • Polarizace odrazem při odrazu dochází vždy k částečné polarizaci Brewsterův úhel– úhel dopadu, kdy odražený a lomený paprsek jsou kolmé → odražený paprsek je úplně polarizován CH M 2014 přednáška 1

  12. Lineárně polarizované vlnění, způsob polarizace • Polarizace použitím dvojlomu anizotropní prostředí – vstupující paprsek v jiném směru než tzv. optická osa se štěpí na řádný (o) a mimořádný (e), ty jsou lineárně polarizované v kolmých směrech oddělení obou paprsků → polarizace Nicolův polarizační hranol CH M 2014 přednáška 1

  13. Skládání lineárně polarizovaného vlnění v kolmých směrech vlnová rovnice tabule vlnění v rov. xy: vlnění v rov. xz: • fázový rozdílf = 0, p, ... tabule →lineárně polarizované CH M 2014 přednáška 1

  14. CH M 2014 přednáška 1

  15. Skládání lineárně polarizovaného vlnění • E1,max=E2,max= E0, fázový rozdíl f = p/2 – vlevo cirkulárně polarizované LCPf= - p/2 – vpravo cirkulárně polarizované RCL CH M 2014 přednáška 1

  16. Cirkulárně polarizované vlnění http://www.enzim.hu/~szia/cddemo/ CH M 2014 přednáška 1

  17. Jak se v jednotlivých spektrálních metodách získává cirkulárně polarizované záření – v přednášce o metodologii CD CH M 2014 přednáška 1

  18. 3.2 Definice optické aktivity • molekulární chiralita + cirkulárně polarizované záření • Def.: Přirozená optická aktivita je rozdíl v interakci chirální molekuly s LCP a RCP zářením. • Tento rozdíl existuje, protože tato interakce je diastereomerní: • systém: (záření RCP a P-helikálnímolekula) ≠ systém: (záření LCP a P-helikálnímolekula) • symbolicky: (Prad, Pmol) ≠ (Mrad, Pmol) • (Prad, Pmol) má jiné fyzikální vlastnosti než (Mrad, Pmol) podobně jako (R,R) má jiné vlastnosti než (R,S) • Interakce molekuly a záření vede k přechodu mezi různými kvantovými stavy molekuly charakterizovanými absorpcí (nebo emisí energie, nebo nepružným rozptylem…) • odlišná absorpce (emise, rozptyl…) v systému (Prad, Pmol) a (Mrad, Pmol) • chiroptické metody CH M 2014 přednáška 1

  19. Popis interakce chirálního vzorku s cirkulárně polarizovaným zářením, dva nejpoužívanější případy • Experimentální fakt – chirální molekuly reagují odlišně s LCP a RCP: • odlišná absorpceenergie LCP a RCP, • odlišná rychlost šíření LCP a RCP, tj. odlišné indexy lomu nLa nR • Ad 1) Odlišná absorpce LCP a RCP je měřena jako cirkulární dichroismusDA= AL-ARnebo někdy vyjadřován jako elipticitaq,sledováno spektrálně • Ad 2) Odlišné nLa nRse se měří stáčením roviny lineárně polarizovaného vlnění tabule • - optická rotace, opticalrotation, je-li pozorováno u jedné vln. délky, zpravidla vlnová délka sodíkové čáry D (žlutá 589 nm) • - optická rotační disperze, opticalrotatorydispersion (ORD), je-li sledována spektrálně CH M 2014 přednáška 1

  20. 3.3 Klasické formy optické aktivity • historicky: • optická rotace (OR) • optická rotační disperze (ORD) • cirkulární dichroismus (CD) • v 70. letech objevena optická aktivita ve vibračním oboru (IČ) - vibrační optická aktivita (VOA) • proto se rozlišuje • elektronový cirkulární dichroismus (ECD), a vibrační cirkulární dichroismus (VCD) • elektronová rotační disperze (EORD), vibrační rotační disperze (VORD) • Jestliže sledujeme přechody mezi elektronovými hladinami – • elektronová optická aktivita (EOA) CH M 2014 přednáška 1

  21. Optická rotace a optická rotační disperze • historicky první optická aktivita (1935) • Důvody: • Instrumentální • lineárně polarizované záření, LP, snazší než cirkulárně polarizované záření, CP, • ve vid. oboru bezbarvých vzorků mimo absorpci v UV • často standard pro popis chirální látky • často měřeno pro sodíkovou čáru D (589 nm), kyveta 1 dm, vyjádřeno na jednotkovou hustotu (g cm-3) nebo koncentraci (g ml-1) při určité teplotě • OR při určité vlnové délce je výsledný jev, do něhož přispívají všechny přechody, spektrálně bližší přechody více než vzdálenější => ORD komplikovanáinterpretace • obtížněji počitatelná CH M 2014 přednáška 1

  22. Cirkulární dichroismus • měření rozdílu absorbance DA= AL-AR • dnes komerčně dostupné ve dvou spektrálních oborech – jako elektronový cirkulární dichroismus (ECD) a vibrační cirkulární dichroismus (VCD), CD se míní většinou ECD, pozor taky cyklodextrin • měří se v absorbanci nebo jako molární cirkulární dichroismus De • uvidíme, že elipticita používaná v ECD je jen historická • rutinní měření v začalo v 60. létech, • vztah ORD a CD objeven teprve v 60. létech min. století CH M 2014 přednáška 1

  23. 3.4 Pozorovatelné veličiny • Presentace na http://vscht.prague-cdlab.cz/ CH M 2014 přednáška 1

More Related