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Enantiomers behave like mirror and mirror image

Instrument

Das PMA 50 ist speziell für die polarisations-modulierte IR-Spektroskopie entwickelt worden. Es bietet die Möglichkeit, zirkular-dichroistische (wie z.B. in der VCD-Spektroskopie) oder aber auch linear-dichroistische Untersuchungen (wie z.B. im PM-IRRAS-Experiment) durchzuführen. Die Polarisations-Modulation wird mit Hilfe eines integrierten Photoelastischen Modulators (PEM) umgesetzt. Das PMA 50-Modul kann mit Bruker FT-IR-Spektrometern aus der TENSOR-/VERTEX-Serie betrieben werden. Alle optischen und elektronischen Komponenten sind speziell für die Polarisations-Modulation optimiert. In Verbindung mit einem Bruker FT-IR-Spektrometer bietet das PMA 50 eine unerreichte Messempfindlichkeit und Flexibilität. Das FT-IR-Spektrometer steht dabei nach wie vor für alle weiteren Applikationen zur Verfügung.

Methode

Die Bezeichnung "VCD" leitet sich aus dem Englischen "Vibrational Circular Dichroism" ab. Im Gegensatz zur klassischen IR-Spektroskopie, bei der Absorptionsspektren aufgrund von Schwingungsanregungen mit unpolarisierter IR-Strahlung registriert werden, wird bei der VCD-Spektroskopie der Absorptionsunterschied zwischen rechts- und links-zirkular polarisierter IR-Strahlung ΔA = AL-AR optisch aktiver Verbindungen detektiert. Alle chiralen Moleküle sind optisch aktiv. Chirale (="händige") Moleküle existieren in zwei unterschiedlichen, spiegelbildlichen Formen, die nicht zur Deckung zu bringen sind. Diese beiden spiegelbildlichen Formen werden als Enantiomere bezeichnet. Sie verhalten sich wie die linke und rechte menschliche Hand.

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Treten chirale Moleküle mit Licht in Wechselwirkung, zeigen sie ein unterschiedliches Absorptionsverhalten in Abhängigkeit von der zirkularen Polarisation des Lichtes. Die Absorption von rechts-zirkular polarisiertem Licht AR und links-zirkular polarisiertem Licht AL ist bei optisch aktiven Verbindungen von unterschiedlicher Größe. Die Differenz ΔA = AL-AR  ist für alle chiralen Moleküle ungleich Null. Dieses Verhalten wird als zirkularer Dichroismus bezeichnet.

Im Gegensatz dazu gilt für alle nicht chiralen Verbindungen, wie z.B. razemische Gemische oder isotrope Moleküle: Die Differenz ΔA = AL-AR ist gleich Null, d.h. die optische Aktivität wird aufgehoben bzw. es ist keine optische Aktivität vorhanden.

Die Intensität des generell in Transmission aufgenommenen VCD-Signals liegt typischer Weise in Größenordnungen zwischen 10-4 und 10-5 Absorptionseinheiten. Hieraus wird deutlich, dass höchste Ansprüche an das FT-IR-Spektrometer gestellt werden, um die entsprechende Empfindlichkeit zu erreichen. Bruker Optik bietet mit dem PMA 50-Modul in Verbindung mit einem Bruker FT-IR-Spektrometer der TENSOR-/VERTEX-Serie ein unübertroffen leistungsfähiges und flexibles System an.

Software

Die Messungen werden über die auch für das FT-IR-Spektrometer verwendete leistungsfähige OPUS Spektroskopie-Software gesteuert. Die Berechnung und Normierung der VCD-Spektren wird voll automatisiert durchgeführt. Mit OPUS steht Ihnen ein umfangreiches Auswertepaket zur Verfügung. So können z.B. quantitative und qualitative Auswertungen, genauso wie eine Bibliothekssuche oder sogar die Erstellung einer eigenen Bibliothek sehr einfach durchgeführt werden.

Probenvorbereitung

Proben für die VCD-Spektroskopie können sowohl in flüssiger (reine Form, Feststoffe in Lösung) als auch in fester Form (Verreibung, Pressling) in Transmission untersucht werden. Bruker Optik bietet zu diesem Zweck verschiedene Flüssigkeitszellen mit diversen Fenstermaterialien und unterschiedlichen Schichtdicken an. Selbstverständlich sind auch temperierbare Flüssigkeitszellen erhältlich, um beispielsweise temperatur-induzierte Konformationsänderungen an Proteinen zu untersuchen.