比旋光本领(比旋光度)检测
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发布时间:2025-07-20 06:04:20 更新时间:2025-07-19 06:04:21
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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比旋光本领,也称为比旋光度,是表征光学活性物质使平面偏振光偏振面旋转能力的一个特征物理常数。它是旋光性物质(如糖类、氨基酸、某些药物、香料等)的重要物理参数,在化学、药学、食品科学、生物化学等领域具有广泛的应用。通过测量样品的比旋光度,可以用于物质的定性鉴别、纯度检查、含量测定以及结构研究。其定义为:在一定波长(通常为钠光灯D线,589.3 nm)和温度(通常为20°C或25°C)下,单位浓度(通常为1 g/mL)和单位光路长度(通常为1 dm)的溶液所引起的旋光角度。比旋光度是一个强度性质,与样品浓度和光路长度无关。
比旋光本领检测的核心项目就是测定特定条件下(波长、温度)物质的比旋光度值 [α]。具体项目通常包括:
1. 定性鉴别:将实测的比旋光度值与已知纯物质的标准值进行比对,作为物质真伪和种类的判断依据之一。
2. 纯度检查:光学纯度(对映体过量率,e.e.%)可以通过测定的比旋光度与其理论最大比旋光度计算得到。旋光度偏离标准值可能表明存在消旋体或杂质。
3. 含量测定:在已知纯品比旋光度的情况下,通过测量待测溶液的旋光度,结合其浓度和光程长度,即可计算出待测物质的含量(常用于旋光性物质的定量分析,如糖度测定)。
4. 溶液浓度确定:对于已知比旋光度的物质,可以通过测量其溶液的旋光度反推溶液的浓度。
5. 构型与构象研究:比旋光度值与分子的立体化学结构密切相关,可用于辅助判断手性分子的绝对构型或研究溶液中的构象变化。
测量比旋光度的核心仪器是旋光仪。现代旋光仪通常是自动数字显示或连接计算机进行数据处理的仪器。主要类型和关键部件包括:
1. 光源: 通常使用钠光灯(发射589.3 nm的D线),或汞灯(有特定谱线),部分仪器使用LED光源。
2. 偏振器: 产生平面偏振光。
3. 样品管: 即旋光管,盛放待测样品(液体或溶液)。通常为两端具有平行光学窗口(如石英或玻璃)的圆筒形容器,长度精确(常见有10 cm,20 cm, 1 dm等)。
4. 检偏器/分析器: 用于检测偏振光振动方向旋转角度的部件。
5. 探测器: 光电检测器(如光电倍增管、光电二极管)接收通过检偏器的光信号。
6. 读数系统:
* 目视旋光仪(圆盘旋光仪): 通过人眼观察视野等亮度(三分视野或二分视野重合)确定零点,再旋转检偏器找到样品管放入后的新零点,旋转角度即为旋光度。精度相对较低,操作繁琐。
* 自动旋光仪/数字旋光仪: 利用光电检测器和电子系统自动测量偏振面旋转角度,直接显示旋光度值。具有精度高(可达±0.001°)、速度快、操作简便、可连接电脑等优点。是现代实验室的主流设备。
7. 恒温系统: 高级旋光仪通常配备恒温样品室或循环水浴接口,以精确控制样品温度(因旋光度受温度影响)。
比旋光度检测遵循国际通用的旋光仪法,主要步骤如下:
1. 仪器校准: * 打开旋光仪预热,使光源稳定(尤其钠光灯需预热20-30分钟)。 * 用纯溶剂(通常是蒸馏水或配制溶液所用的溶剂)装入洁净干燥的旋光管中,排除气泡,旋紧管帽。 * 将旋光管放入仪器样品室,调零(自动旋光仪通常按“零”键)。 * (可选)使用已知比旋光度的标准石英片校准仪器精度。
2. 样品准备: * 准确称取一定量的待测物质。 * 用适当溶剂(通常是水,有时需特定溶剂如乙醇、氯仿,并在结果中标明)溶解,定量转移到容量瓶中,定容至刻度,摇匀,得到指定浓度(通常为g/100mL或mg/mL)的待测溶液。
3. 测量旋光度: * 用待测溶液润洗旋光管2-3次。 * 将待测溶液注入旋光管(避免气泡),旋紧管帽(注意勿过紧以免产生应力双折射)。 * 用擦镜纸擦干旋光管两端光学窗口。 * 将旋光管正确(注意方向标记)放入恒温(或室温稳定)的旋光仪样品室。 * 读取旋光度值α(自动旋光仪读数)。通常测量3次取平均值。
4. 计算比旋光度: 使用以下公式计算: [α]λt = 100α / (l * c) * [α]λt: 在温度t(°C)和波长λ(nm)下的比旋光度 (通常λ指钠D线,省略不写)。 * α: 实测的旋光度(度)。 * l: 旋光管的长度(光程长度,单位:dm)。 * c: 溶液的浓度(单位:g/100mL)。 * 注意: 如果浓度单位是g/mL,则公式变为 [α] = α / (l * c)。结果报告时需注明温度、波长、浓度和溶剂(如 [α]D25 = +52.5° (c=1, in H2O))。
比旋光度检测遵循严格的标准,以确保结果的准确性和可比性。主要参考标准包括:
1. 《中国药典》 (ChP): 对各论中规定具有旋光性的药品,列出了其比旋光度的要求和具体的测定方法(通则0621 旋光度测定法)。这是药品检验最核心的标准。
2. 国家标准: * GB/T 613-2007 《化学试剂 比旋光本领(比旋光度)测定通用方法》: 规定了化学试剂比旋光度测定的方法原理、仪器、测定条件和步骤、结果计算等通用要求。
3. 国际标准: * ISO 1743:1982 《葡萄糖浆 干物质含量的测定 折光法和旋光法》(涉及旋光法测糖浓度)。 * 各国药典(如美国药典USP, 欧洲药典EP, 日本药典JP)中均有专门的旋光度测定通则和对具体药品的要求,其原理和操作方法基本一致。
4. 行业/产品标准: 食品、香料、糖业等行业标准中,对特定产品(如蔗糖、香精香料)的比旋光度也有相应规定。
这些标准的核心要求通常包括:规定使用的光源波长(一般为钠D线)、标准测量温度(20°C或25°C)、旋光管的长度(通常为1dm或2dm)、溶液浓度的要求、溶剂的选择、仪器校准方法以及结果的计算和报告格式。严格遵守这些标准是获得可靠、可比较的比旋光度数据的前提。
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
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