研究目的
开发用于测定手性分子中所有立体异构体比例的测量技术,尤其适用于无需色谱分离的复杂混合物。
研究成果
分子旋转光谱技术结合宽带仪器与手性标记或三波混频方法,无需色谱分离即可实现对复杂混合物中立体异构体的定量手性分析。该技术具有高分辨率和宽动态范围,能检测低丰度杂质并测定绝对构型与对映体过量,在分析化学及手性基础研究领域具有应用潜力。
研究不足
挑战包括:因配分函数增大导致大分子灵敏度降低;样品挥发时易分解的难题;多构象体和异构体引发的谱图复杂性;三波混频中所需的相位校准;以及对量子化学精度的依赖。部分技术可能尚未针对所有分子类型充分验证,且深度平均测量时样品消耗量较高。
1:实验设计与方法选择:
采用分子转动光谱技术(包括宽带啁啾脉冲傅里叶变换光谱仪和三波混频方法)实现高分辨率光谱分析以区分手性。理论模型运用刚性转子与沃森哈密顿量进行光谱拟合。
2:样本选择与数据来源:
样本包含莰醇、3-甲基环己酮、薄荷酮等手性分子,以及布枯油等复杂混合物。样本通过惰性气体(如氖气)脉冲射流膨胀实现挥发与冷却。
3:实验设备与材料清单:
啁啾脉冲傅里叶变换微波光谱仪、脉冲分子束源、螺线管喷嘴(如通用阀门系列9)、高速任意波形发生器、微波放大器、低噪声放大器、数字示波器,以及手性标记分子(如3-丁炔-2-醇、环氧丙烷)。
4:9)、高速任意波形发生器、微波放大器、低噪声放大器、数字示波器,以及手性标记分子(如3-丁炔-2-醇、环氧丙烷)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:样本加热挥发后载入运载气体,经脉冲射流膨胀冷却至1-10K。使用啁啾脉冲获取宽带光谱并进行信号平均。手性分析时添加对映纯或外消旋标记物形成复合物,通过特定脉冲序列实施三波混频循环。
5:数据分析方法:
采用SPFIT、SPCAT、JB95、PGOPHER、AABS、VMS ROT和AUTOFIT等软件进行谱图指认与拟合。量子化学计算(如B3LYP D3BJ泛函结合6-311++G(d,p)基组)提供理论转动常数与偶极矩用于比对。
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