Ramanova optická aktivita

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání

Ramanova optická aktivita (ROA) (Raman optical activity) je technikou vibrační diferenční spektroskopie, která pomocí Ramanova jevu měří rozdíl v odezvě chirální molekuly vůči pravo- a levotočivě kruhově polarizovanému záření. Výsledkem měření Ramanovy optické aktivity jsou vždy dvě spektra – vlastní (diferenční) ROA spektrum a zdrojové (sumární) Ramanovo spektrum.

Společně s komplementární technikou vibračního cirkulárního dichroismu (VCD) jsou souhrnně tyto metody označovány termínem vibrační optická aktivita (VOA).

Historie[editovat | editovat zdroj]

ROA byla teoreticky předpovězena v roce 1969 Atkinsem a Barronem v článku nazvaném „Rayleighův rozptyl polarizovaných fotonů molekulami“.[1] Následné zpřesnění teoretické předpovědi a zavedení bezrozměrné veličiny, tzv. diferenční cirkulární intenzity (circular intensity difference) popisující ROA provedl Barron a Buckingham v roce 1971.[2] S ohledem na experimentální obtížnost (ROA má nejméně o tři řády slabší signál než Ramanův rozptyl) se první skutečné ROA spektrum podařilo změřit až v roce 1973 Barronovi, Bogaardovi a Buckinghamovi v Cambridge,[3][4] přičemž toto měření bylo nezávisle potvrzeno Hugem a dalšími v Berkeley až v roce 1975.[5] První měření pokrývala pouze úzký spektrální rozsah ~300–400 cm–1 a týkala se dvou enantiomerů 1-fenylethylaminu a 1-fenylethanolu, které mají v této spektrální oblasti dvojici spřažených pásů ROA.

Další rozvoj ROA byl těsně spjat s pokrokem v citlivosti užívané detekční přístrojové techniky. Nejdříve, koncem 70. let, s přechodem od fotonásobičů k diodové řádce [6] a posléze především s nástupem CCD detektorů počátkem let 90.[7], které umožnily získávat spektra ROA od biologicky důležitých molekul.[8][9] Pokrok se však nevyhnul ani samotnému experimentálnímu uspořádání aparatur ROA. Až do konce 80. let byla ROA experimentálně realizována v pravoúhlé geometrii.[10] V roce 1989 se ale na University Glasgow podařilo experimentálně potvrdit teoretický předpoklad, že geometrie zpětného rozptylu je pro získávání spekter ROA nejvýhodnější. [11]

Teorie[editovat | editovat zdroj]

Experimentální uspořádání[editovat | editovat zdroj]

Současný typický spektrometr ROA se skládá z budícího kontinuálního laseru, vysoce světelného zobrazovacího spektrografu a chlazeného CCD detektoru. ICP spektrometr má navíc v excitační větvi elektrooptický modulátor (Pockelsovu celu), pomocí kterého přepínáme mezi pravo- a levotočivou kruhovou polarizací dopadajícího laserového záření. Naopak SCP spektrometr užívá polarizační dělič, který dokáže prostorově oddělit pravo- a levotočivě kruhově polarizované komponenty v rozptýleném záření a pomocí vláknové optiky je přivést na vstup spektrografu a obě současně nad sebe zobrazit na CCD detektor. Spektrum ROA v obou případech získáme odečtením Ramanových spekter získaných pro pravo- resp. levotočivě kruhově polarizovanou složku.

Modulační schéma[editovat | editovat zdroj]

Aplikace[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. P. W. Atkins, L. D. Barron: Rayleigh scattering of polarized photons by molecules. Molecular Physics 16 (1969) 453.
  2. L. D. Barron, A. D. Buckingham: Rayleigh and Raman scattering from Optically active molecules. Molecular Physics 20 (1971) 1111.
  3. L. D. Barron, M. P. Bogaard, A. D. Buckingham: Raman-scattering of circularly polarized-light by optically-active molecules. Journal of the American Chemical Society 95 (1973) 603-605.
  4. L. D. Barron, M. P. Bogaard, A. D. Buckingham: Differential Raman-scattering of right and left circularly polarized-light by asymmetric molecules. Nature 241 (1973) 113-114.
  5. W. Hug, S. Kint, G. F. Bailey, J. R. Scherer: Raman circular intensity differential spectroscopy - spectra of (-)-alpha-pinene and (+)-alpha-phenylethylamine. Journal of the American Chemical Society 97 (1975) 5589-5590.
  6. H. Boucher, T. R. Brocki, M. Moskovits, B. Bosnich: Vibrational optical-activity - circular differential Raman-scattering from series of chiral sulfoxides. Journal of the American Chemical Society 99 (1977) 6870-6873.
  7. L. D. Barron, L. Hecht, W. Hug, M. J. Macintosh: Backscattered Raman optical-activity with CCD detector. Journal of the American Chemical Society 111 (1989) 8731-8732.
  8. L. D. Barron, A. R. Cargaro, Z. Q. Wen: Vibrational Raman optical-activity of peptides and proteins. Journal of the Chemical Society - Chemical Communications 15 (1990) 1034-1036.
  9. L. D. Barron, A. R. Cargaro, Z. Q. Wen: Vibrational Raman optical-activity of carbohydrates. Carbohydrate Research 210 (1991) 39-49.
  10. W. Hug, H. Surbeck: Vibrational Raman optical-activity spectra recorded in perpendicular polarization. Chemical Physics Letters 60 (1979) 186-192.
  11. L. Hecht, L. D. Barron, W. Hug: Vibrational Raman optical activity in backscattering. Chemical Physics Letters 158 (1989) 341-344.

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • L. D. Barron: Molecular light scattering and optical activity. Cambridge University Press, 2004.
  • L. D. Barron: Structure and behaviour of biomolecules from Raman optical activity. Current Opinion in Structural Biology 16 (2006) 638–643.
  • L. D. Barron, L. Hecht, I. H. McColl, E. W. Blanch: Raman optical activity comes of age. Molecular Physics 102 (2004) 731-744.
  • L. D. Barron: Compliments from Lord Kelvin. Nature 446 (2007) 505-506.
  • L. D. Barron, L. Hecht, E. W. Blanch, A. F. Bell: Solution structure and dynamics of biomolecules from Raman optical activity. Progress in Biophysics & Molecular Biology 73 (2000) 1-49.
  • V. Kopecký Jr., V. Baumruk: Kam kráčí Ramanova optická aktivita aneb ohlédnutí za uplynulými 40 lety. Chemické listy 105 (2011) 162–169.

Související články[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]