특정회전

화학에서 특정 회전(specific rotation, [α])은 카이랄 화합물의 특성입니다.^[1]^{: 244}단색 평면 편광 빛의 방향 변화는 빛이 용액에 있는 화합물의 샘플을 통과할 때 단위 거리-농도 곱당으로 정의됩니다.^[2]^{: 2–65}평면편광의 편광면을 시계방향으로 회전시키는 화합물은 복소회전이라 하고, 양의 특정 회전값과 대응되는 반면, 평면편광의 편광면을 반시계방향으로 회전시키는 화합물은 복소회전이라 하고, 음의 값과 대응되는 것입니다.^[1]^{: 245}만약 화합물이 평면 편광된 빛의 편광면을 회전시킬 수 있다면, 그것은 "광학적으로 활성"이라고 합니다.

특정 회전은 광 회전의 일반적인 현상과 구별되는 집중적인 특성입니다.이와 같이, 에난티오퓨어 화합물에 대한 특정 회전([α])이 알려져 있다면, 화합물 샘플의 관찰된 회전(α)은 해당 화합물의 에난티오머 초과를 정량화하는데 사용될 수 있습니다.파장에 따른 특정 회전의 변화(광학적 회전 분산으로 알려진 현상)는 분자의 절대적인 구성을 찾는 데 사용될 수 있습니다.^[3]^{: 124}벌크 설탕 용액의 농도는 때때로 관찰된 광 회전과 알려진 특정 회전의 비교에 의해 결정됩니다.

정의.

화학 및 물리학 CRC 핸드북에서는 특정 회전을 다음과 같이 정의합니다.

[α] = α/ γ로 정의되는 광학 활성 물질의 경우, 여기서 α는 평면 편광이 질량 농도 γ 및 경로 길이 l의 용액에 의해 회전되는 각도입니다.여기서 θ는 섭씨 온도이며 측정이 수행되는 빛의 파장을 λ합니다.

특정 회전에 대한 값은 deg·m 단위로 보고됩니다.L·g⁻¹·dm은⁻¹ 일반적으로 단지 정도로 단축되며, 장치의 다른 구성 요소는 암묵적으로 가정됩니다.^[4]이 값들은 항상 사용되는 빛의 온도, 용매, 파장에 대한 정보를 동반해야 합니다. 이 모든 변수들이 특정 회전에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다.위에서 언급한 바와 같이, 온도와 파장은 각각 위첨자와 첨자로 보고되는 경우가 많고, 용매는 가첨자로 보고되거나, 물일 경우 생략되는 경우가 많습니다.

측정.

예
복합명	[α]_D²⁰ [deg dm⁻¹ cmg³⁻¹]
(S-2-브로모부탄	+23.1
(R-2-브로모부탄	−23.1
D-프럭토오스	−92^[5]
디글루코스	+52.7^[5]
디수크로스	+66.37^[5]
디락토스	+52.3^[5]
장뇌	+44.26^[5]
콜레스테롤	−31.5^[5]
택솔A	−49^[6]
페니실린 5세	+223^[7]
프로게스테론	+172^[8]
테스토스테론	+109^[8]
(+)-캐비큘린	+168.2^[9]

광학적 회전은 편광계라고 불리는 기구로 측정됩니다.관찰된 회전과 시료 내 광학 활성 화합물의 농도 사이에는 선형 관계가 있습니다.관측된 회전과 사용된 빛의 파장 사이에는 비선형 관계가 있습니다.특정 회전은 샘플이 시험할 순수한 화학 물질인지 또는 용액에 용해된 화학 물질인지에 따라 두 개의 방정식 중 하나를 사용하여 계산됩니다.

순수 액체용

이 수식은 다음과 같이 사용됩니다.

[\alpha ]_{\lambda }^{T}={\frac {\alpha}{l\times \rho}}

이 식에서 α(그리스 문자 "알파")는 측정된 도수의 회전, l은 데시미터의 경로 길이, λ(그리스 문자 "rho")는 온도 T(섭씨 도수)와 파장 ρ(나노미터)에서 샘플의 g/mL 단위의 액체 밀도입니다.사용된 빛의 파장이 589 나노미터(나트륨 D선)일 경우 기호 "D"가 사용됩니다.회전(+ 또는 -) 기호는 항상 부여됩니다.

[\alpha ]_{D}^{20}=+6.2

[\alpha ]_{D}^{20}=+6.2

] D

[\alpha ]_{D}^{20}=+6.2

=

+

[\alpha ]_{D}^{20}=+6.2

{\displaystyle [\alpha ]_{D}^

}= +

6.2

솔루션의 경우

솔루션의 경우 다음과 같은 약간 다른 방정식을 사용합니다.

[\alpha ]_{\lambda }^{T}={\frac {\alpha}{l\times c}

이 식에서 α(그리스 문자 "알파")는 측정된 도수의 회전, l은 경로 길이(데시미터), c는 g/mL의 농도, T는 측정된 온도(섭씨의 단위), λ는 나노미터의 파장입니다.

실제적이고 역사적인 이유로, 농도는 종종 g/100mL 단위로 보고됩니다.이 경우 분자 내 보정 계수가 필요합니다.^[1]^{: 248}^[3]^{: 123}

[\alpha ]_{\lambda }^{T}={\frac {100\times \alpha}{l\times c}

이 식을 이용할 때, 농축액과 용매는 회전 후 괄호 안에 제공할 수 있습니다.회전은 도(degree)를 사용하여 보고되며, 농도 단위는 제공되지 않습니다(g/100mL로 가정함).회전(+ 또는 -) 기호는 항상 부여됩니다.사용된 광의 파장이 589 나노미터(나트륨 D선)일 경우 기호 "D"가 사용됩니다.온도를 생략할 경우 표준 실온(20°C)으로 가정합니다.

예를 들어, 화합물의 구체적인 회전은 다음과 같이 과학 문헌에 보고됩니다.^[11]

[

2}

(

[\alpha ]_{D}^{20}+6.2

c 1.00, EtOH)

크고 작은 회전수 처리

화합물의 비회전이 매우 크거나 시료가 매우 농축되어 있는 경우 시료의 실제 회전은 180°보다 클 수 있으므로, 단일 편광계 측정으로는 이러한 현상이 발생한 시점을 감지할 수 없습니다(예를 들어 +270° 및 -90° 값은 구별할 수 없으며 361° 및 1° 값도 구별할 수 없습니다).이러한 경우, 여러 가지 다른 농도에서 회전을 측정하면 실제 값을 확인할 수 있습니다.또 다른 방법은 더 짧은 경로 길이를 사용하여 측정을 수행하는 것입니다.

각도가 매우 작거나 매우 큰 경우에는 측정을 용이하게 하기 위해 파장이 있는 특정 회전의 변화를 사용할 수도 있습니다.파장 전환은 특히 각도가 작은 경우에 유용합니다.이를 위해 (나트륨 램프 외에도) 수은 램프가 장착된 극지계가 많습니다.

적용들

엔티오머 과량

${[\alpha ]_{\lambda }}$ 카이랄 화합물의 특이 ${[\alpha ]_{\lambda }}$ 회전 ${\$ 을(를 ${[\alpha ]_{\lambda }}$ ${[\alpha ]_{\lambda }}$ 있는 경우, 관찰된 특이 회전 ${[\alpha ]_{\text{obs}}}$ ${\$ 를 사용하여 ${[\alpha ]_{\text{obs}}}$ 화합물의 시료의 에난티오머 과량(eee) 또는 "광학 순도"를 결정할 수 있습니다.^[3]^{: 124}

{\displaystylee(\%)={\frac {[\alpha ]_{\text{obs}}\times 100}{[\alpha ]_{\lambda }}}

예를 들어, 표준 조건에서 측정된 브로모부탄 샘플의 특정 회전수가 -9.2°이면 순 효과가 (9.2°/23.1°)(100%) = Renantiomer의 40% 때문임을 나타냅니다.샘플의 나머지는 관찰된 회전에 순 기여가 없는 에난티오머(30% R 및 30% S)의 라세믹 혼합물입니다.enantiomeric 과량은 40%이고 R의 총 농도는 70%입니다.

그러나 실제로는 적은 양의 고회전 불순물의 존재가 주어진 샘플의 회전에 크게 영향을 미칠 수 있기 때문에 이 방법의 유용성은 제한적입니다.또한, 화합물의 광학적 회전은 용액 내의 응집(aggregation) 때문에 그것의 엔티오머 초과에 비선형적으로 의존할 수 있습니다.이러한 이유로 가스 크로마토그래피 또는 HPLC(chiral column)와 같은 다른 에난티오머 비율을 결정하는 방법이 일반적으로 선호됩니다.

절대구성

파장에 따른 특정 회전의 변화를 광학적 회전 분산(ORD)이라고 합니다. ORD는 특정 화합물의 절대적인 배열을 결정하기 위한 계산 방법과 함께 사용될 수 있습니다.^[12]

참고문헌

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