1 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

2 Plan prezentacji Cel badań Obiekt badań Spektroskopia: IR i RamanTechnika VCD i ROA Obliczenia Widma w matrycach

3 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

4 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

5 Obiekt badań Sec-butanol: prosta cząsteczkaMiesza się z wieloma substancjami Dobry rozpuszczalnik Niedrogi, łatwo dostępny związek Chiralna molekuła – mogąca służyć do indukcji efektu dichroizmu

6 Spektroskopia w podczerwieniWarunkiem 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

7 Spektroskopia ramanowskaNie 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

8 Wpływ rozpuszczalnikaWidma IR i ramanowskie są rejestrowane w próbkach ciekłych Często pojawia się problem doboru rozpuszczalnika Na widmie widać widmo pochodzące od całego roztworu

9 Technika VCD  Vibrational Circular DichroizmDla 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

10 Technika VCD Rejestrowana jest różnica w absorpcji światła spolaryzowanego kołowo w prawo i w lewo przez daną cząsteczkę w funkcji częstości. ∆I = IR ( + ) – IL ( – )

11 Schemat działania spektrometruźródło monochromator filtr próbka Ekran CCD modulator polaryzator R L

12 Przykładowe widmo

13 Technika ROA  Raman Optical ActivityAnalogiczny 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

14 Technika ROA

15 Detekcja promieniowaniaMechanizm b)

16 Obliczenia teoretyczneWidma 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

17 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.

18 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

19 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.

20 Podsumowanie Charakterystyka rozpuszczalnika pomoże projektować inne doświadczenia Metody matrycowe i obliczenia teoretyczne pomogą zweryfikować i porównać metody pomiarowe.

21 Bibliografia http://btools.com/vcd_general.htmL.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.

22