Transcript Widma wibracyjnego dichroizmu kołowego i ramanowskiej

Jadwiga Konarska
Widma wibracyjnego dichroizmu
kołowego i ramanowskiej
aktywności optycznej
sec-butanolu:
Pomiary eksperymentalne i obliczenia
teoretyczne.
Wpływ rozpuszczalnika na widmo.
Kierownik pracy dr hab. Andrzej Kudelski
Plan prezentacji






Cel badań
Obiekt badań
Spektroskopia: IR i Raman
Technika VCD i ROA
Obliczenia
Widma w matrycach
Cel badań




Poznanie dokładnej struktury sec-butanolu i
jego oddziaływań z innymi molekułami
Poznanie wpływu rozpuszczalnika, na widma w
podczerwieni
Zbadanie mechanizmu indukowania chiralnych
efektów w achiralnych molekułach
Jednym z celów jest także porównanie technik
pomiarowych
Cel badań

Poznanie struktury związku pozwala na
dokładnie przewidzenie oddziaływań z
innymi molekułami.

Może być także możliwe indukowanie
optycznych chiralnych efektów w
cząsteczkach z natury achiralnych
Obiekt badań
Sec-butanol: prosta cząsteczka
 Miesza się z wieloma substancjami
 Dobry rozpuszczalnik
 Niedrogi, łatwo dostępny związek
 Chiralna molekuła – mogąca służyć do
indukcji efektu dichroizmu

Spektroskopia w podczerwieni
Warunkiem absorpcji promieniowania jest
dopasowanie energii do różnicy poziomów
oscylacyjnych molekuły, oraz niezerowy
moment przejścia
R = < Xi | μ | Xf dt >
 Dla IR przejścia są dozwolone gdy drgania
powodują zmianę momentu dipolowego

Spektroskopia ramanowska

Nie dotyczy absorpcji, ale rozpraszania
promieniowania z zakresu widzialnego. W
dalszym ciągu informację uzyskujemy na
temat struktury oscylacyjnej cząsteczki

Aby przejście było dozwolone musi być
spełniony warunek zmiany polaryzacji
chmury elektronowej w molekule
Wpływ rozpuszczalnika
Widma IR i ramanowskie są rejestrowane
w próbkach ciekłych
 Często pojawia się problem doboru
rozpuszczalnika
 Na widmie widać widmo pochodzące od
całego roztworu

Technika VCD
 Vibrational Circular Dichroizm


Dla cząsteczek posiadających
centra chiralne mogą być
zarejestrowane różne widma
dla poszczególnych
enancjomerów
Związki aktywne optycznie
mają różny współczynnik
absorpcji dla promieniowania
spolaryzowanego kołowo w
prawo i w lewo
Technika VCD

Rejestrowana jest różnica w absorpcji
światła spolaryzowanego kołowo w prawo
i w lewo przez daną cząsteczkę w funkcji
częstości.
∆I = IR ( + ) – IL ( – )
Schemat działania spektrometru
R L
źródło
monochromator
filtr polaryzator modulator
próbka
Ekran
CCD
Przykładowe widmo
Technika ROA
 Raman Optical Activity
Analogiczny efekt obserwujemy w
promieniowaniu rozproszonym
 Dwa sposoby rejestracji widma:

 Różnicowe,
ze źródłem spolaryzowanym
 Wiązka ze źródła jest zdepolaryzowana, w
promieniowaniu rozproszonym widoczna
jest w niewielkim stopniu polaryzacja
Technika ROA
Detekcja promieniowania
Mechanizm b)
Obliczenia teoretyczne
Widma VCD i ROA są skomplikowane
 Przewidywanie teoretyczne i obliczenia
umożliwiają poprawną identyfikację widma
 W obliczeniach wykorzystane będą
modele kwantowe opisujące strukturę
energetyczną molekuł i pozwalające
przewidywać oddziaływania

Widma w matrycach

W ramach osobnego projektu będę także
badać stabilność molekuł w matrycach na
Uniwersytecie w Coimbrze.

Zostaną także wykonane tą techniką
pomiary dla układów butanolu i achiralnych
molekuł, co pozwoli na dokładne pomiary
występujących pomiędzy nimi
oddziaływań.
Widma w matrycach
Cząsteczka po odparowaniu jest
wprowadzona do matrycy - gazu
szlachetnego w temperaturze bliskiej 0K
 Pozwala to na bardzo dokładne
zoptymalizowanie struktury molekuły, ze
względu na zmniejszenie drgań
termicznych.
 Możliwe jest także badanie oddziaływań

Podsumowanie

Znajomość struktury sec-butanolu pozwoli
na modelowanie i zrozumienie
oddziaływań tej cząsteczki z innymi.

Będzie ona także punktem wyjścia do
badań nad mechanizmem indukowanej
chiralności.
Podsumowanie

Charakterystyka rozpuszczalnika pomoże
projektować inne doświadczenia

Metody matrycowe i obliczenia
teoretyczne pomogą zweryfikować i
porównać metody pomiarowe.
Bibliografia

L.D. Barron et al. / Journal of Molecular
Structure 834–836 (2007) 7–16
Raman optical activity: An incisive probe of
molecular chirality and biomolecular structure.

http://btools.com/vcd_general.htm