Колебательный круговой дихроизм

Колебательный круговой дихроизм (VCD) — это спектроскопический метод измерения разницы в интенсивности поглощения света с левой и правой круговой поляризацией, как показано на рисунке 1. Преимущество колебательного кругового дихроизма заключается в том, что его можно применять практически ко всем органическим соединениям. аналогично инфракрасной (ИК) спектроскопии. Кроме того, абсолютная конфигурация образца может быть определена путем сравнения измеренных значений с результатами ab-initio расчетов молекулярных орбиталей. Однако, поскольку пиковая интенсивность спектров VCD в 1000–10 000 раз слабее, чем у стандартных ИК-спектров, требуются спектроскопические приборы с высокой чувствительностью и стабильностью, с очень малыми флуктуациями базовой линии. Спектрометр спектрометра колебательного кругового дихроизма FVS -6000 включает в себя узкополосные детекторы MCT с высочайшей чувствительностью в сочетании с технологией оптических фильтров и термостатируемым фотоупругим модулятором (PEM) для точного измерения очень слабых пиков VCD. Здесь представлены результаты нескольких типичных хиральных соединений и гемоглобина в качестве модельного белка с использованием спектрометра колебательного кругового дихроизма FVS-6000.

Обычно считается, что хиральные соединения обладают различной биологической активностью в зависимости от абсолютной конфигурации каждого соединения. Некоторые известные примеры включают глутаминовую кислоту и талидомид. L-глутаминовая кислота демонстрирует вкус « умами »* ¹ , а D-глутаминовая кислота имеет горький вкус, аналогично, R-форма талидомида оказывает седативное действие, а S-форма обладает тератогенной активностью. Таким образом, разделение и изучение хиральных соединений имеет решающее значение по многим причинам.

Функциональные возможности хиральных соединений были изучены для разработки передовых молекул для многих различных применений. Эти исследования распространились на новые области, такие как натуральные продукты, фармацевтические препараты и другие функциональные молекулы. Структурный анализ хиральных соединений является очень важной темой, при этом в качестве основных методов структурного анализа используются рентгеновская дифракция (РД), ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и электронный круговой дихроизм (ЭЦД) с использованием УФ-видимого света. В этой статье будет представлен дальнейший анализ хиральных соединений с использованием колебательного кругового дихроизма (VCD) с использованием инфракрасного света.

* ¹ Умами считается пятым вкусовым ощущением в дополнение к сладкому, кислому, соленому и горькому вкусам.

Рисунок 1: Принципы спектроскопии VCD Рисунок 2: Внешний вид FVS-6000

Результаты

Результаты измерений

На рисунках с 3 по 6 показаны результаты измерения альфа-пинена; 1,1-Би-2-нафтол; пролина и гемоглобина соответственно. С помощью FVS-6000 можно получить как ИК-, так и VCD-спектры. Анализ молекулярной структуры и абсолютной конфигурации хиральных соединений можно проводить как по ИК-спектру, так и по спектру VCD.

На рис. 3 показаны ИК-спектры и спектры VCD альфа-пинена, который является типичной стандартной молекулой, используемой для проверки прибора VCD. ИК-спектры R- и S-форм альфа-пинена полностью перекрываются, тогда как их спектры VCD симметричны, четко идентифицируя каждый энантиомер альфа-пинена. Поскольку измеренные спектры VCD точно коррелируют с типичными спектрами альфа-пинена, подтверждается, что с помощью FVS-6000 можно получить спектры VCD высокого качества.

На рис. 4 представлены результаты измерения 1,1-Би-2-нафтола, который используется в качестве лиганда для асимметричного синтеза, катализируемого переходными металлами, и является предшественником хиральных лигандов, таких как BINAP. Отчетливо показаны небольшие пики, обусловленные значением фактора анизотропии g (пик VCD/пик IR) около 1600 и 1500 см ^{-1 , приписываемые бензольному кольцу.} Эти результаты показывают, что спектрометр колебательного кругового дихроизма FVS-6000 является очень эффективной системой для оценки хиральных соединений, имеющих сходную структуру.

Фигура 5 иллюстрирует результаты измерения аминокислоты пролина. Хорошие симметричные спектры VCD были получены как для D-, так и для L-форм. Поскольку аминокислоты демонстрируют разную биологическую активность между D- и L-формами, исследования структуры и биологической активности становятся все более популярными. Жидкие образцы можно легко измерить с помощью VCD, поэтому структурный анализ аминокислот можно проводить в типичных физиологических условиях.

Рисунок 6 содержит результаты измерения гемоглобина. Гемоглобин представляет собой сферический белок, богатый структурами альфа-спиралей, его спектр VCD сильно отличается от спектра конканавалина А, который богат структурами бета-листов.

Корреляция спектральных результатов VCD с информацией, полученной с помощью ECD и IR, может обеспечить гораздо более точный анализ вторичной структуры белков в растворителях. Мы также считаем, что VCD также может быть мощным инструментом для анализа других хиральных макромолекул, таких как ДНК и хиральные полимеры.

В этой статье приведены стандартные характеристики и результаты измерений типичных хиральных соединений с использованием FVS-6000, и мы считаем, что FVS-6000 может быть важным и незаменимым инструментом для анализа хиральных соединений.

Условия измерения

Наименование модели:	ФВС-6000
Разрешение:	4 см-1
Детектор:	МСТ-В
Накопление:	1000 (альфа-пинен и 1,1?-Би-2-нафтол), 2500 (пролин), 2000 (гемоглобин)

Рисунок 3: Спектры альфа-пинена (чистая жидкая ячейка
BaF _{2 с длиной оптического пути 50 мкм)} Рисунок 4: Спектры 1,1-Би-2-нафтола
(растворитель: CHCl ₃ , концентрация: 0,162 М, длина пути 50 мкм, жидкая ячейка BaF _{2 )} Рисунок 5: Спектры пролина
(растворитель: D ₂ O, концентрация: 0,9 М, длина оптического пути 25 мкм, жидкая ячейка CaF _{2 )} Рисунок 6: Спектры гемоглобина
(растворитель: D ₂ O, концентрация: 50 мг/мл, жидкая ячейка
CaF _{2 с длиной оптического пути 25 мкм)}