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 źródło monochromator filtr próbka Ekran CCD modulator polaryzator R L
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 http://btools.com/vcd_general.htm 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