溶液和固体的圆二色(CD)光谱测试注意事项

(2008年5月29日)

(1) 在标准操作时,谱带宽度选为1 nm。对于高分辨率测量,要用较窄的狭缝宽度,此时光电倍增管的电压较高,谱的信噪比差。虽然对于正常测量最佳谱带宽度是1~2 nm,但是在下列情况下要牺牲分辨率而需要较宽的狭缝宽度。当样品的吸光度很高但CD信号很弱时,一方面要尽量保证测定CD峰所需要的足够浓度,另一方面要设置较宽的狭缝。不过此时要特别小心,因为样品在吸光度过高(A>2)的情况下可能存在荧光或杂散光引起的某些假象。另外,在固体CD光谱测试时也需要较大的狭缝宽度(一般要求 > 2 nm)。

(2) 椭圆率和摩尔椭圆率都依赖于测量条件。因此,温度、波长和样品浓度总是应该特别注明的。

(3) 当用压片法或石蜡油研磨法进行固体粉末样品测试时,要尽可能地研磨获得细小均匀的样品颗粒。采用石蜡油糊方法时,必须注意某些憎水有机化合物可能溶于石蜡油中,这时所得CD光谱在某种意义上应视为溶液CD光谱。采用压片法测试固体CD时,在保证手性样品的定性浓度达到CD光谱仪检测要求的同时,片越薄越透明越好(但切忌破损)。在某些情况下,压片法不适用于手性抗衡阴离子存在下的固体诱导CD光谱的测定。

使用压片机须注意:
① FW-4型压片机极限压力24吨,对应压力表读数37.5 MP,超过此极限容易损坏机器,请不要随意加压。
② 一般用途的压片,加压至8吨(12.5 MP)即可,当KBr(或KCl)用量约50 mg时能获得较光滑均匀的片膜。
③ 使用压片机时如感觉压油手柄有压力,而压力表读数为0,请立即旋松油阀,检查压力表是否损坏。
④ 机器放置一段时间未使用,在使用前可旋紧放油阀,加压至15 MP,再旋松放油阀。如此反复几次,即可正常使用。
⑤ 压片完成后,请用棉花蘸取少量酒精将压片模具和研钵洗干净,置于红外灯下烘干后再将压片模具放回干燥器中。压片剩余的固体粉末和使用过的棉花倒入垃圾桶中。

(4) 在紫外区进行光谱扫描时,J-810型CD光谱仪的耗氮量为:3 L/min(190~400 nm);3~5 L /min(185 nm);10 L/min(180 nm);30~50 L/min(175 nm);60~70 L/min(170 nm)。因此当测定蛋白等样品的远紫外光谱时,必须增加氮气的流量,以避免臭氧对紫外光产生的吸收干扰光谱的测定。

(5) 对获取理想的溶液或固体CD谱图的建议:


手性样品符合CD光谱测试的条件(在给定波长范围内有较强的CD信号和合适的吸收值)。必须事先测定手性样品的UV-Vis吸收光谱(溶液或固体漫反射),预测CD谱峰的可能位置和选择合适的制样浓度(对于溶液吸收光谱,A ≈ 1)。
② 提供高对映纯度的手性样品。
③ 根据样品的性质选择测定方式(溶液、固体、单晶或荧光CD)。
④ 对溶液样品应选用合适的溶剂(见附表)、浓度和光程(与测定UV-Vis光谱类似)。对于在紫外区测试的样品建议选用较小的光程(≤0.5 cm)和截止波长足够低的溶剂,最好为高纯水或醇类溶剂(见附表)。
⑤ 对固体样品的压片法测试,应视样品的不同选用合适百分比浓度及合适的稀释剂( KBr、KCl或 CsI 等)研磨压片后进行透射扫描。
⑥ 选择适当的测定参数(波长范围、扫描速度、灵敏度和狭缝等)。
⑦ 对于同一个样品,在可能的条件下,建议同时做其溶液和固体CD光谱加以比较。
⑧ 如果可能,最好同时做一对对映体的CD光谱,以检查其CD信号的真伪和在定量的条件下互相印证其对映纯度。

附表: 在紫外区适用的CD光谱溶剂截止波长(nm)一览表

溶剂

1 cm cell

1 mm cell

0.1 mm cell

     Water

185

180

175

10 mM Sodium phosphate

 

182

 

0.1 M Sodium phosphate

 

190

 

0.1 M Sodium chloride

 

195

 

0.1 M Tris-HCl

 

200

 

0.1 M Ammonium citrate

 

220

 

n-Hexane

210

185

180

Trifluoroethanol

 

177

170

   Cyclohexane

210

185

180

Isoctane

210

185

180

Dioxane

220

210

202

Benzene

280

275

270

Carbon tetrachloride

250

240

230

Dichloromethane

235

 

 

Chloroform

240

230

220

1,2-Dichloroethane

220

210

200

Methanol

210

195

185

     Ethanol

220

200

190

Trifluoroacetic acid

260

250

240

THF

265

230

204

Acetonitrile

191

 

 

主要参考文献

  1. 章慧. 配位化学—原理与应用. 北京: 化学工业出版社, 2008, 待出版.
  2. 章慧等. 实验41和43的原理部分. 见: 王尊本主编. 综合化学实验. 第二版. 北京: 科学出版社, 2007. 335-352, 358-377.
  3. 章慧, 陈渊川, 王芳, 邱晓明, 李丽, 陈坚固. 固体CD光谱研究及其应用于手性席夫碱M(II)配合物, 物理化学学报, 2006, 22(6): 666-671.
  4. Circular Dichroism of Proteins—A Basic Practical Introductory Training School. 可索取PDF文件.
  5. Berova N, Nakanishi K, Woody R E. Circular Dichroism. 2nd Ed. New York: John Wiley & Sons, Inc., 2000. 厦大图书馆有原版书
  6. 金斗满, 朱文祥编著. 配位化学研究方法. 北京: 科学出版社, 1996. 第七章.
  7. [美] 伊莱尔E L, 威伦S H, 多伊尔M P著. 基础有机立体化学. 邓并主译. 北京: 科学出版社, 2005.
  8. Legran M, Rougier M J著. 旋光谱和圆二色光谱. 陈荣峰, 胡靖, 田瑄等译. 开封: 河南大学出版社. 1990.
  9. 赵藻藩, 周性尧, 张悟铭, 赵文宽编. 仪器分析. 北京: 高等教育出版社, 2001, 第十章.