河北医科大学药学院 圆二色散光谱 Circular Dichroism 一、基本知识 Introduction 上多 天然药物化学教研室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药物化学教研室 李力更 教授 3 5 圆 二 色 散 光 谱 Circular Dichroism 6 一、基 本 知 识 Introduction
河北医科大学药学院 平面偏振光实际是由两个相反的圆形偏振光组 成，即：左旋圆形偏振光和右旋圆形偏振光。 光源单色器 起偏器磁光调节器样品 检测器 0+☒→☑0图 米 单色光直线偏振光左右圆偏光产无葫老 ★偏振光实际为：左旋圆偏振光与右旋 圆偏振光的矢量合！ 左旋、右旋圆偏振光通过手性分子时， 手性分子对它们的吸收是不同的。 即：左旋、右 。如果仅考虑速 旋圆偏振光通过手 度（或折射率）的 性分子的速度和吸 差，两者合成的矢 光度或吸光系数是 量相当于在倾斜a 不同的，当再矢量 度（称为旋光角） 合成平面偏振光时 的直线上移动。 就变成椭圆的了。 。见下页图 天然药物化学教研室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药物化学教研室 李力更 教授 4 7 平面偏振光实际是由两个相反的圆形偏振光组 成，即：左旋圆形偏振光和右旋圆形偏振光。 光源 单色器 起偏器 磁光调节器 样 品 检测器 单色光 直线偏振光 左右圆偏光 产生左右 圆偏光的差 ★ 偏振光实际为：左旋圆偏振光与右旋 圆偏振光的矢量合！ 8 ☞ 如果仅考虑速 度（或折射率）的 差，两者合成的矢 量相当于在倾斜α 度（称为旋光角） 的直线上移动。 左旋、右旋圆偏振光 通过手性分子时， 手性分子对它们的吸收是不同的。 ☞ 见下页图 ☞ 即：左旋、右 旋圆偏振光 通过手 性分子的速度和吸 光度或吸光系数是 不同的，当再矢量 合成平面偏振光时 就变成椭圆的了
河北医科大学药学院 左旋、右旋圆偏振光的合成矢量和偏光面示意图 E、ER表示左 右圆偏光的电子 矢量振幅 a称为旋光角， 表示倾斜角度 通件 当圆偏振光的速度（或折射率）和光吸收率 同时随左旋、右旋圆偏光的不同而变化时，两者 合成的矢量在“接近直线”的椭圆圆周上移动。 ◆椭圆的长轴为左、右旋圆偏光的矢量和。 椭圆的长轴为左、右旋圆偏光的矢量差。 ◆圆二色性的大小为椭圆长轴和短轴之比， 即椭圆度(0)。 。见下页图 天然药物化学教研室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药物化学教研室 李力更 教授 5 9 E 原来的 偏光面 通过手性溶液 后的偏振面 ER ER ER EL EL EL E VL VR EL 、ER 表示左 右圆偏光的电子 矢量振幅 VL 、VR 表示左 右圆偏光的速度 左旋、右旋圆偏振光的合成矢量和偏光面示意图 α称为旋光角， 表示倾斜角度 10 当圆偏振光的速度（或折射率）和光吸收率 同时随左旋、右旋圆偏光的不同而变化时，两者 合成的矢量在“接近直线”的椭圆圆周上移动。 ▶ 椭圆的长轴为左、右旋圆偏光的矢量和。 ▶ 椭圆的长轴为左、右旋圆偏光的矢量差。 ▶ 圆二色性的大小为椭圆长轴和短轴之比， 即椭圆度（θ）。 ☞ 见下页图
河北医科大学药学院 左旋、右旋圆偏振光的合成矢量和偏光面示意图 VR ER 因为吸收光，故振幅：EL<ER 此时通过的光速 VL<VR 短轴：ER~E 长轴：ER+E 短轴：ERE 长轴：ER+EL ▲椭圆度0随样品浓度、样品池厚度而变化！ 测出椭圆度0后，可通过下列公式计算出 比椭圆率川和摩尔椭圆率。 [0]=0/c·1[=I0M/100 []:比椭圆率(specific ellipticity) [:摩尔椭圆率(molecular ellipticity) c：样品浓度，单位为gml 1：样品池厚度，单位为dm M:样品的分子量 ★以偏振光的波长为横坐标、以0】或 [w1为纵坐标绘图，即得圆二色散谱图。 天然药物化学教研室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药物化学教研室 李力更 教授 6 11 VL VR 长轴：ER+EL 短轴：ER - EL ER EL 因为吸收光,，故振幅：EL<ER 此时通过的光速：VL<VR 短轴：ER - EL 长轴：ER+EL θ 左旋、右旋圆偏振光的合成矢量和偏光面示意图 ▲ 椭圆度θ 随样品浓度、样品池厚度而变化！ 12 [θ ] = θ / c · l [ψ] = [θ ]· M / 100 c ：样品浓度，单位为 g/ml l ：样品池厚度，单位为 dm M ：样品的分子量 ★ 以偏振光的波长为横坐标、以 [θ ] 或 [ψ ] 为纵坐标绘图，即得圆二色散谱图。 测出椭圆度θ 后，可通过下列公式计算出 比椭圆率 [θ]和摩尔椭圆率[ψ] 。 [θ]：比椭圆率（specific ellipticity） [ψ] ：摩尔椭圆率（molecular ellipticity）
河北医科大学药学院 例：3p-羟基-5a-雄甾-17-酮的UV和CD谱。 ★手性分子在不同波长下对左、右两个 圆形偏振光的不同吸收有关，所以只在 UV最大吸收波长附近呈现CD谱线。 ORD谱：仅不正常谱线部分呈Cotton效应。 CD谱：整条谱线均呈Cotton效应（吸收峰向 上为正Cotton效应，向下为负Cotton效应)。 例： 正Cotton效应 负Cotton效应 天然药物化学教研室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药物化学教研室 李力更 教授 7 13 260 280 300 320 0 3 6 9 12 UV CD 0 10 20 30 40 波长 nm [ψ]×10-3 例：3β-羟基-5α-雄甾-17-酮的UV和CD谱。 ★ 手性分子在不同波长下对左、右两个 圆形偏振光的不同吸收有关，所以只在 UV 最大吸收波长附近呈现 CD 谱线。 H HO O H 14 0 + _ ORD CD 人 nm 负Cotton效应 0 + _ ORD CD 人 nm 正Cotton效应 ORD 谱：仅不正常谱线部分呈 Cotton 效应。 CD 谱：整条谱线均呈 Cotton 效应（吸收峰向 上为正Cotton效应，向下为负Cotton效应）。 λ0 λ0 例：