פולארימטר

הקוטב הוא שיטה כמותית המשמשת לקביעת הסיבוב האופטי של מולקולת כיראלית. מולקולה נחשבת כיראלית אם היא אינה ניתנת למנוחה בתמונת המראה שלה. ליתר דיוק, מולקולות כיראליות שהן תמונות מראה זו של זו נקראות אננטיומרים(איור 2). Enantiomers יש את אותם תכונות פיזיות כגון נקודת התכה, נקודת רתיחה, מסיסות; עם זאת, הם שונים במידה שבה הם מקוטבים את האור. טהור (R) - enantiomer של תרכובת יסובב אור בכיוון שווה אך הפוך כמו שלה (S) -enantiomer. אם תערובת של תרכובות היא racemic, כלומר הוא מכיל תערובת שווה של (R)- ו -( S)-enantiomers, אז הסיבוב האופטי שלה יהיה אפס. לכן, פולארימטריה היא דרך לאפיין ולהבחין את הזהות בין זוג אננטיומרים.

קוטב פועל על ידי אור מונוכרומטי מאיר דרך מקוטב, אשר מייצר קרן של אור מקוטב ליניארי. לאחר מכן, האור המקוטב יסתובב לאחר שהוא יעבור דרך תא קוטבי המכיל את הדגימה. לאחר מכן, מנתח יסתובב נגד כיוון השעון או בכיוון השעון כדי לאפשר לאור לעבור ולהגיע לגלאי(איור 1). באמצעות מכשיר זה, ניתן לחשב את הסיבוב הספציפי של האור, המקשר את הסיבוב האופטי הנצפה עם ריכוז הפתרון ואורך הנתיב של התא. הסיבוב הספציפי מוגדר על-ידי המשוואה הבאה:

כאשר α_obs הוא ערך הסיבוב האופטי הנצפה שניתן על ידי polarimeter, l הוא אורך הנתיב התא ב- dm, ו- c הוא ריכוז הפתרון ב- g/ mL.

יתר על כן, עודף enantiomeric (ee), שהוא מדידה של כמה של enantiomer אחד קיים על השני בתערובת, ניתן לקבוע באמצעות סיבוב ספציפי. החישוב של ee ניתן על-ידי המשוואה הבאה:

כאשר_תערובת α היא הסיבוב הספציפי של תערובת האננטיומרים α_טהור הוא הסיבוב הספציפי של האננטיומר הטהור. בדרך כלל, אם שניים מתוך שלושה ערכים במשוואה ידועים (כלומר, ee ותערובת α ) אז ניתן לחשב את הערך השלישי (α_טהור).

איור 1. קונספט מאחורי הקוטב.

איור 2. מולקולות כיראליות שהן תמונות מראה זו של זו הן אננטיומרים.

תוצאות מייצגות למדידה וחישוב של סיבוב ספציפי עבור נהלים 1-4.

טבלה 1. תוצאות מייצגות להליכים 1-4.

בניסוי זה הדגמנו את העקרונות שמאחורי הקוטב וכיצד למדוד ולחשב את הסיבוב הספציפי של תרכובת פעילה אופטית.

הקוטב הוא מכשיר חשוב בתעשיות הכימיקלים והתרופות כדי להעריך את הזהות, הטוהר והאיכות של תרכובת. הוא משמש במיוחד למדידה של סיבוב אופטי של תרכובות כיראליות, אשר ניתן להשתמש בו כדי להבחין בין זהותם של שני enantiomers על ידי אישור אם זה (R) או (S) תרכובת. זה חשוב במיוחד בסינתזת תרופות כי אננטיומר אחד אחראי בדרך כלל על ההשפעות הביולוגיות בעוד האננטיומר האחר הוא לעתים קרובות פחות פעיל יכול להיות תופעות לוואי. בנוסף, ניתן ליישם את הקוטב כדי לקבוע את ה- ee הלא ידוע של מדגם. אם ערך ה- ee אינו ידוע, ניתן לחשב זאת באמצעות הקוטב על-ידי קביעת הסיבוב הספציפי.