Widma wibracyjnego dichroizmu kołowego i ramanowskiej aktywności optycznej sec-butanolu:

Pomiary eksperymentalne i obliczenia teoretyczne.Wpływ rozpuszczalnika na widmo.

Jadwiga Konarska

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

źródłomonochromator

filtr próbkaEkran CCD

modulatorpolaryzator

R L

Przykładowe widmo

Technika ROA Raman Optical Activity

Analogiczny efekt obserwujemy w promieniowaniu rozproszonym

Dwa sposoby rejestracji widma:Różnicowe, ze źródłem spolaryzowanymWiązka ze źródła jest zdepolaryzowana, w

promieniowaniu rozproszonym widoczna jest w niewielkim stopniu polaryzacja

Technika ROA

Detekcja promieniowaniaMechanizm 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

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

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