圆二色光谱(简称cd)是应用最为广泛的测定蛋白质二级结构的方法,是研究稀溶液中蛋白质构象的一种快速、简单、较准确的方法。它可以在溶液状态下测定,较接近其生理状态。而且测定方法快速简便,对构象变化灵敏,所以它是目前研究蛋白质二级结构的主要手段之一,并已广泛应用于蛋白质的构象研究中。
用于推断非对称分子的构型和构象的一种旋光光谱。光学活性物质对组成平面偏振光的左旋和右旋圆偏振光的吸收系数(ε)是不相等的,εl≠εr,即具有圆二色性。如果以不同波长的平面偏振光的波长λ为横坐标,以吸收系数之差δε=εl-εr为纵坐标作图,得到的图谱即是圆二色光谱,简称cd。如果某手性化合物在紫外可见区域有吸收,就可以得到具有特征的圆二色光谱。由于εl≠εr,透射光不再是平面偏振光,而是椭圆偏振光,摩尔椭圆度[θ]与δε的关系为:[θ]=3300δε。圆二色谱也可以摩尔椭圆度为纵坐标,以波长为横坐标作图。由于△ε有正值和负值之分,所以圆二色谱也有呈峰的正性圆二色谱和呈谷的负性圆二色谱。在紫外可见光区域测定圆二色谱与旋光谱,其目的是推断有机化合物的构型和构象。
二.原理
光是横电磁波,是一种在各个方向上振动的射线。其电场矢量e 与磁场矢量h 相互垂直,且与光波传播方向垂直。由于产生感光作用的主要是电场矢量,一般就将电场矢量作为光波的振动矢量。光波电场矢量与传播方向所组成的平面称为光波的振动面。若此振动面不随时间变化,这束光就称为平面偏振光,其振动面即称为偏振面。平面偏振光可分解为振幅、频率相同,旋转方向相反的两圆偏振光。其中电矢量以顺时针方向旋转的称为右旋圆偏振光,其中以逆时针方向旋转的称为左旋圆偏振光。两束振幅、频率相同,旋转方向相反的偏振光也可以合成为一束平面偏振光。如果两束偏振光的振幅(强度) 不相同,则合成的将是一束椭圆偏振光。
光学活性物质对左、右旋圆偏振光的吸收率不同,其光吸收的差值δa ( al - ad) 称为该物质的圆二色性(circular dichroism ,简写作cd) 。圆二色性的存在使通过该物质传播的平面偏振光变为椭圆偏振光,且只在发生吸收的波长处才能观察到。所形成的椭圆的椭圆率θ为:θ= tg- 1 短轴/长轴
根据lambert-beer 定律可证明椭圆率近似地为:θ= 0. 576 lc (εl - εd) = 0. 576 lcδε 公式中l 为介质厚度, c 为光活性物质的浓度,εl 及εd分别为物质对左旋及右旋圆偏振光的吸收系数。测量不同波长下的θ(或δε) 值与波长λ之间的关系曲线,即圆二色光谱曲线。在此光谱曲线中,如果所测定的物质没有特征吸收,则其δε值很小,即得不到特征的圆二色光谱。当εl >εd 时,得到的是一个正的圆二色光谱曲线,即被测物质为右旋,如果εl 2)的情况下可能存在荧光或杂散光引起的某些假象。另外,在固体cd光谱测试时也需要较大的狭缝宽度(一般要求 > 2 nm)。
2、椭圆率和摩尔椭圆率都依赖于测量条件。因此,温度、波长和样品浓度总是应该特别注明的。
3、当用压片法或石蜡油研磨法进行固体粉末样品测试时,要尽可能地研磨获得细小均匀的样品颗粒。采用石蜡油糊方法时,必须注意某些憎水有机化合物可能溶于石蜡油中,这时所得cd光谱在某种意义上应视为溶液cd光谱。采用压片法测试固体cd时,在保证手性样品的定性浓度达到cd光谱仪检测要求的同时,片越薄越透明越好(但切忌破损)。在某些情况下,压片法不适用于手性抗衡阴离子存在下的固体诱导cd光谱的测定。
