ramanova optická aktivita, proč a načalma.karlov.mff.cuni.cz/ooe012/roa prezentace.pdf · 2008....
TRANSCRIPT
1
Ramanova optická aktivita,
proč a nač
2
Ramanova optická aktivita (ROA)
jedna z metod vibrační optické aktivity (VOA) komplementární k vibračnímucirkulárnímu dichroismu (VCD) podobně jako je Ramanova spektroskopiikomplementární k IČ spektroskopii,
diferenční metoda – měříme rozdílnou odezvu chirální molekuly vůči pravo-a levotočivě kruhově polarizovanému záření,
spojuje stereochemickou citlivost konvenční optické aktivity s vyššímrozlišením a tudíž i bohatším strukturním obsahem a konformační citlivostívibrační spektroskopie,
v případě konformačně flexibilních molekul můžeme pomocí VOA rozlišitkonformace, jež jsou stabilní z hlediska časové škály vibračních pohybů (narozdíl od NMR, kde díky pomalejší časové škále (v porovnání s konformačníkonverzí) může dojít k vyrušení strukturních rysů, je vibrační spektrumváženým průměrem spekter jednotlivých konformerů).
3
wavenumbers (cm-1)
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
IR+I
L (x10
-8)
0
20
40
60
80
IR-IL (x
10-5
)
-20
-10
0
10
20 L-Alanyl-L-Alanine
D-Alanyl-D-Alanine
L-alanyl-L-alanin D-alanyl-D-alanin
ROA
Raman
ROA, která je ve své podstatě technikou diferenční spektroskopie, měří rozdíl v odezvě chirální molekulyvůči pravo- a levotočivě kruhově polarizovanému záření. Výsledkem měření ROA jsou vždy dvě spektra –vlastní ROA (tedy diferenční) spektrum a zdrojové Ramanovo (sumární) spektrum. Zrcadlová symetrie dvouenantiomerů se odráží v zrcadlové symetrii jejich ROA spekter.
Ramanova optická aktivita - princip
vlnočet (cm-1)
4
Rozdílnou odezvu chirální molekuly k levo- a pravotočivě kruhově polarizovanému záření charakterizujeme v případě absorpčních měření anizotropním poměrem
L R L Rg ε ε ε ε ε ε⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠
≡Δ = − +
a v případě rozptylových měření diferenční cirkulární intenzitou
R L R LI I I I⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠
Δ ≡ − +
Anizotropní poměr Δε /ε a diferenční cirkulární intenzita Δ jsou úměrné d /λ(d je typická mezijaderná vzdálenost v molekule a λ je vlnová délka záření)
v blízké UV oblasti je Δε /ε typicky 10-3 (ECD),
v IČ oblasti je Δε /ε typicky 10-4 ÷ 10-5 (VCD),
ve VIS oblasti je Δ typicky 10-3 ÷ 10-4 (ROA).
4Im .4 2mRg D
μ
μ
⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠= =
Optická aktivita - srovnání
5
Úhel rozptylu ξ může nabývat obecně hodnot mezi 0º a 180º,zpravidla však měříme
zpětný rozptyl (ξ = 180º , backscattering),
pravoúhlý rozptyl (ξ = 90º, right-angle scattering),
přímý rozptyl (ξ = 0º, forward scattering).
Ramanův rozptyl je dvoufotonový proces⇒ ROA je ve srovnání s VCD mnohem komplexnější – jak teoreticky, tak
experimentálně. ⇒ možnost volby
geometrie experimentu (úhlu rozptylu),
modulačního schématu.
ROA experiment
Čtyři varianty ROA experimentu. (a) v ICP ROA měříme IR-IL, kde IR a IL jsou intenzity rozptýleného záření(nepolarizované) pro dopadající pravo- respektive levotočivě kruhově polarizované záření. (b) v SCP ROAměříme IR-IL, kde IR a IL jsou intenzity pravo- a levotočivě kruhově polarizované komponentyv rozptýleném záření, zatímco dopadající záření je buď lineárně polarizované nebo případně nepolarizované(jak je ukázáno zde). (c) v DCPI ROA měříme a (d) v DCPII ROA měříme (tzv. duálnívarianty). Podle užívané konvence horní indexy označují polarizaci dopadajícího záření a dolní indexypolarizaci rozptýleného záření.
6
ROA experiment
R LR LI I− R L
L RI I−
7
ROA spektrometr na FÚUK
Optické schéma
Blokové schéma
ICP modulační schémageometrie zpětného rozptylu
spektrograf HoloSpec (světelnost f/1.4)zpětně osvětlovaný CCD detektor 1340x100 pixelůvšechny optické prvky jsou přesně nastavitelné
8
Elipsoid indexu lomu(bez napětí ⇒ rotační elipsoid,
přiložené napětí ⇒ trojosý elipsoid)
Elektrooptický modulátor (EOM)
EOM – podélná Pockelsova celakrystal KD*P (dideuterofosforečnandraselný), který pro generováníkruhově polarizovaného zářenívyžaduje čtvrtvlnové napětí ~1,5 kV.
30 0 63
12x
Un n n rd
= ±
Pockelsův jev - lineární elektrooptický jev
min
max
arc tg II
η =
Cílem je dosáhnout hodnoty η co nejbližší k 45°.
1 2
30 63
30 63
2 2 4
n r U Un r
π π λδλ
= = ⇒ =
Reziduální elipticita
9
zpětně osvětlovaný CCD detector (1340x100 pixelů)
vysoce světelný spektrografHoloSpec f/1.4
EOM
stabilní – umožňuje dlouhé akumulace signálu (~100 h)
spektra lze měřit již od 100 cm-1 !!!
ROA spektrometr na FÚUK
10
Optický design SCP ROA spektrometru ChiralRaman™ (BioTools)
Komerční ROA spektrometr
Hug & Hangartner J. Raman Spectrosc. 30, 841 (1999).
11
ROA spektra
ROA( I
R -
IL ) x
10-6
-1
0
1 (1S)-(-)-trans-pinan(1R)-(+)-trans-pinan
Raman
vlnočet [ cm-1]
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
( IR +
IL ) x
10-9
0.0
0.5
1.0
1.5
ROA
( IR -
IL ) x
10-6
-1
0
1 součet ROA spekter obou enantiomerů
ROA
Raman
(1R)-trans-pinan
J. Hrudíková, Bakalářská práce (2007).
12
ROA spektra
Korigovaná ROA spekter obou enantiomerů
ROA( I
R -
IL ) x
10-6
-1
0
1 (1S)-(-)-trans-pinan(1R)-(+)-trans-pinan
Raman
vlnočet[cm-1]
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
( IR +
IL ) x
10-9
0.0
0.5
1.0
1.5
J. Hrudíková, Bakalářská práce (2007).
ROA
Raman
13wavenumber (cm-1)
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
IR-IL (x
10-6
)2nd step - baseline correction
wavenumber (cm-1)
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
IR+I
L (x10
-9)
0
5
10
15sample spectrum after solvent subtractionsample spectrum after baseline correction
1st step - solvent subtraction
IR+I
L (x10
-9)
0
50
100
150
raw sample spectrum"solvent" spectrumsample spectrum after solvent subtraction
raw spectrum
final spectrum (after baseline correction)A B
"solvent" spectrum
after "solvent" subtraction
Zpracování spekter
J. Kapitán, Dizertační práce (2006).
wavenumber (cm-1)
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
IR-IL (x
10-6
)
2nd step - baseline correction
wavenumber (cm-1)
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
IR+I
L (x10
-9)
0
1
2 sample spectrum after solvent subtractionsample spectrum after baseline correction
1st step - solvent subtraction
IR+I
L (x10
-9)
0
10
20 raw sample spectrum"solvent" spectrumsample spectrum after solvent subtraction
raw spectrum
FT filtered spectrum
final spectrum ("solvent" subtracted)A B
"solvent" spectrum
14
ROA - nástin teorie
Obecná teorie ROA je velmi komplikovaná, praktický význam mají dvě aproximace:nerezonanční (FFR - far from resonance)silná rezonance s jedním elektronovým stavem (SES – single electronic state)
Ramanův rozptyl a ROA – dvoufotonové jevy ⇒ popis tenzorovými veličinami
ROA – při popisu musíme jít za rámec dipólové aproximace a zahrnout kromě elektrického dipólu i magnetický dipólový a elektrický kvadrupólový člen
Intenzity Ramanova rozptylu a ROA lze vyjádřit pomocí lineární kombinace invariantů tenzorůpolarizovatelnosti ααβ (Raman) a ROA tenzorů (magnetického dipólového G´αβ a elektrického kvadrupólového Aαβγ)
Ramanův rozptyl – v obecném případě 3 invarianty, v nerezonančním přiblížení 2ROA – v obecném případě 10 invariantů, v nerezonančním přiblížení 3 respektive 2(v případě zpětného rozptylu)
15
2 22 Rejn
j n jnn j j nααβ β
ωα μ μ
ω ω
⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠⎜ ⎟⎝ ⎠
≠=
−∑
2 22 Im
j n jnG n j j m nααβ β
ω μω ω
⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠⎜ ⎟⎝ ⎠
≠=′ −∑
2 22 Rejn
j n jnA n j j nααβγ βγ
ωμ
ω ω
⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠⎜ ⎟⎝ ⎠
≠= Θ
−∑
tenzor polarizovatelnosti
magnetický dipólový ROA tenzor
elektrický kvadrupólový ROA tenzor
izotropní invariant tenzoru polarizovatelnosti amagnetického dipólového tenzoru
anizotropní invariant
magnetického dipólového ROA tenzoru
elektrického kvadrupólového ROA tenzoru
1 13 3G Gαα ααα α= =′ ′
( )2 1 32 αααβ αβ βββ α α α α α⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠
= −
V nerezonančním přiblížení:
tenzoru polarizovatelnosti2 1 32G G Gαααβ αβ βββ α α⎛ ⎞⎛ ⎞
⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠= −′ ′ ′
2 12A Aαβ αγδ γδββ ωα ε⎛ ⎞
⎜ ⎟⎝ ⎠
=
ROA - nástin teorie
16
( ) ( )( )
( ) ( )( )
2 2
22
48 3180180
180 2 45 7
R Lu u uu R L
u uu
G AcI I II II
β β
α β α
⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦
+′Δ −Δ ≡ = =+ +
diferenční cirkulární intenzita pro nepolarizovanou ICP variantu ROA v geometrii zpětného rozptylu
diferenční cirkulární intenzita pro DCPI variantu ROA v geometrii zpětného rozptylu
( ) ( )( )
( ) ( )( )
2 2
2
48 3180180
180 2 6
R LI R L
I R LR LI
G AcI I II II
β β
β α
⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦
⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦
+′Δ −Δ ≡ = =
+
ROA - nástin teorie
ROA
Raman
ROA
Raman
17
DCPIICP
Srovnání ICP (vlevo) a DCPI (vpravo) ROA a Ramanových spekter (-)-trans pinanu měřených v geometrii zpětného rozptylu.
**
vlnočet (cm-1) vlnočet (cm-1)
Ramanova optická aktivita
Che et al., Chem. Phys. Lett. 189 (1992) 35.
18
(e) společné depolarizované Ramanovospektrum tvořené pouze anizotropníminvariantem polarizovatelnosti .
(a) anizotropní elektrický kvadrupólový ROAinvariant a (b) anizotropní magnetickýdipólový ROA invariant separované z (c)ICP/SCP(90°) a (d) DCPI(180°).
ROA – separace invariantů
vlnočet (cm-1)
Che et al., Chem. Phys. Lett. 189 (1992) 35.
(b)
(a)
(c)
(d)
(e)
19
Různé úrovně interpretace:
Empirická – identifikace strukturních markerů
Interpretace ROA spekter
20
vibrace páteře proteinu(Cα-C, Cα-Cβ, Cα-N valenční)
~ 870 – 1150 cm-1
rozšířená oblast amidu III(N-H deformační, Ca-N valenční+ Cα-H deformační)
~ 1230 – 1340 cm-1
amid I (C=O valenční vibrace)
~ 1630 – 1700 cm-1
X-Ray PDB:
69,2% α-helix
1,7% 310-helix
43,5% β-sheet
1,7% α-helix
1.3% 310-helix
28,7% α-helix
10,9% 310-helix
6,2% β-sheet
Proteiny
Blanch et al., Vib. Spectrosc. 35 (2004) 87. vlnočet (cm-1)
21
Různé úrovně interpretace:Empirická – identifikace strukturních markerůStatistické metody – např. analýza hlavní komponenty (PCA)
Interpretace ROA spekter
22Blanch et al., Vib. Spectrosc. 35 (2004) 87.
ROA proteiny – aplikace PCA
23
Různé úrovně interpretace:Empirická – identifikace strukturních markerůStatistické metody – např. analýza hlavní komponenty (PCA)
Ab initio metody (HF, DFT)
Velké biomolekuly
Malé modelové systémy
GAP
Interpretace ROA spekter
24
Hlavní omezení:
velikost studovaných systémů
interakce s rozpouštědlem (zwitterionické molekuly)
flexibilita systému (reálný systém versus model)
Ab initio výpočty
25
• in internal coordinates (standard procedure)• in normal modes1 (useful for flexible molecules or clusters with
water; normal modes with energies lower than a threshold can be constrained)
• methods involving electron correlation (DFT, MP2)
Frequencies
Intensities
Geometry Optimisation
Conformer selection
Comparison with Experiment
• same level as above (COSMO/B3LYP/6-31++G**)
• derivatives of polarizability and optical activity tensorscomputationally very demanding (vacuum/HF/6-31G)
Ab initio výpočty - přehled
1Bouř et al., J. Chem. Phys. 117 (2002) 4126.
26
ROA a Ramanova spektra (1S)-(-)-α-pinenu: (a) zjednodušený (tzv. polární model)výpočtu ROA intenzit, (b) standardní model výpočtu ROA intenzit, (c) experimentální ROAspektrum, (d) simulované a (e) experimentální Ramanovo spektrum.
(1S)-(-)-α-pinen
Bouř et al., CCCC 62 (1997) 1384.
exp
exp
vlnočet (cm-1)
inte
nzita
Ram
anov
a ro
zpty
luin
tenz
ita R
OA
(a)
(b)
(d)
(e)
(c)
Simulovaná versus měřená spektra
27
COSMO cavity around proline molecule; colors correspond to charge induced on the surface by the molecule
Onsager dipole model (the simplest)
COSMO (COnductor like Screening MOdel) more flexible and more realistic
solvation with explicit molecules of water
4 conformations of proline calculated with explicit water molecules
spherical cavity in dielectrics
Implicit solvent models
Explicit solvent models
Zahrnutí rozpouštědla do výpočtu
28
stanovení absolutní konfigurace bez krystalizace(v roztoku)
ROA – základní aplikace
29
ROA – určení absolutní konfiguraceChirálně deuterovaný neopentan (R)-[2H1, 2H2, 2H3]-neopentan
Haesler et al., Nature 446, 526 (2007).
Ramanova a ROA spektra (R)-[2H1,2H2,2H3]-neopentanu. Dvě horní křivky ukazují změřená spektra. Spodní křivkyukazují jednotlivá vypočítaná spektra devíti rotamerů R1 to R9 a zprůměrované spektrum směsi všech rotamerů.
vlnočet (cm-1) vlnočet (cm-1)
30
stanovení absolutní konfigurace bez krystalizace(v roztoku)
přímé měření enantiomerního přebytku bez nutnosti separace enantiomerů
ROA – základní aplikace
31
Měření enantiomerní čistoty
wavenumber [cm-1]
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
( IR-IL ) x
10-6
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
vlnočet (cm-1)
ROA [ ] %R SEE
R S
c cfc c−
=+
Soubor ROA spekter 19 vzorků trans-pinanu o různé enantionerní čistotě.
enantiomerní čistota
from ROA data
enantiomeric excess (%)-100 -50 0 50 100
scor
e V i1
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.99912R =
Lineární regrese
J. Hrudíková, Bakalářská práce (2007).Korelace mezi hodnotami fEE* určenými z ROAspekter a hodnotami fEE stanovenými vážením.
fEE (%)100 -50 0 50 100
fEE* (%)
-100
-50
0
50
100
32
wavenumber [cm-1]
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
( IR-IL ) /
( IR
+IL ) x
103
-2
-1
0
1
2
vlnočet (cm-1)
podíl ROA/Raman
Měření enantiomerní čistoty
Soubor podílových (ROA/Raman) spekter diferenční cirkulární intenzity Δ 19 vzorků trans-pinanu o různé enantionerní čistotě.
from CID data
enantiomeric excess (%)-100 -50 0 50 100
scor
e V i1
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.99938R =
1288917854
Lineární regrese
Korelace mezi hodnotami fEE* určenými z CID spekter a hodnotami fEE stanovenými vážením.
fEE (%)100 -50 0 50 100
fEE* (%)
-100
-50
0
50
100
J. Hrudíková, Bakalářská práce (2007).
33
stanovení absolutní konfigurace bez krystalizace(v roztoku)
přímé měření enantiomerního přebytku bez nutnosti separace enantiomerů
určení konformace biologických molekul v roztoku(proteinů, nukleových kyselin, cukrů, virů …)
ROA – základní aplikace
34Kapitán et al., J. Phys. Chem. 110 (2006) 4689.
L-Alanin - plocha potenciální energie
B3LYP/COSMO/6-31++G**
1D scan
2D scan
Dependencies of molecular energy (E, left) and dihedral angles (right) on the angles ϕ, ψ, and χ. The remaining coordinates in the one-dimensional scans were allowed to fully relax.
35
Wavenumber
400 800 1200 1600
IR +
IL
0
4
Wavenumber
400 800 1200 1600
(IR -
IL ) × 1
04
-1
0
1
Wavenumber
400 800 1200 1600
IR +
IL
0
4
Wavenumber
400 800 1200 1600
(IR -
IL ) × 1
04
-1
0
1
Wavenumber
400 800 1200 1600
IR +
IL
0
4
vlnočet (cm-1)
400 800 1200 1600
(IR -
IL ) × 1
04
-1
0
1
3 4 5 6 7 8 9 11 12,1310 14,15 16 1718,1920,21
22,23 24 25,26
68 128153
98
175
128
180140113
88
135
105138
65 to 85
173 135
113 85
-60-35
25 15
-80
20
-15
6015
60
70
-5
0
70
40
-55
0
70
10-65
60
-25
70
-25
10 -40 to -90
20-75 -55
25
2510
-40-15
-30
60
85
25-60
1525
65 -3525 60
-35 45
20
55 to 90-90 to -30
Číslo módu:
60
105
600
115
25
95
25
10 75 115
55
25 60
60
520
70
20
85105
5530
30
8085
35
15
ϕ (NH3+)
ψ (COO-)
χ (CH3)
NH3+
COO-
CH3
Kapitán et al., J. Phys. Chem. 110 (2006) 4689.
Simulovaná spektra L-Alaninu
36
Wavenumber
400 800 1200 1600
IR +
IL
Wavenumber
400 800 1200 1600
IR -
IL
12,13 24
20,2
1
25,26
22,2
3
12,13
17
20,21
Wavenumber
400 800 1200 1600
IR +
IL
vlnočet (cm-1)400 800 1200 1600
IR -
IL
Experiment
Výpočet
114
89
10
12,13 16
17
19
181415
22
23
20,21
2,3
4 56 8 9
10
11 12,1314 17 24
18
20,21 25,26
22,2
3
1915 16
7
4 65
7
8 9 11
10
1415
1718
19
4
8 910
11
1415
16
18
19 22
23
Srovnání experimentálních Ramanových a ICP ROA spekter 1,6M roztoku zwitterionického L-alaninu ve vodě se simulovanými spektry (ab initio DFT, implicitní model rozpouštědla, Boltzmannovo konformační středování).
Raman
ROA
Simulovaná versus změřená spektra
L-Alanin
Kapitán et al., J. Phys. Chem. 110 (2006) 4689.
37
ROA a flexibilita molekul
Gly-Pro Pro-Gly
×ψ ψϕ ϕ
rigidita versus flexibilita
vlnočet (cm-1) vlnočet (cm-1)
Kapitán et al., J. Phys. Chem. 110 (2006) 4689.
38
ROA a flexibilita molekul
vlnočet (cm-1) vlnočet (cm-1)
Ala-Pro Pro-Ala
rigidita versus flexibilita
ψ × ψϕ ϕ
Kapitán et al., J. Phys. Chem. 110 (2006) 4689.
39
L-prolin
proline exhibits two major conformations with very similar energies (ΔE < 0.3 kcal/mol)
conformational space of proline was investigated in detail by rotating the COO- group and ring puckering
checked influence of water molecules
Conformation A Conformation B
40
L-prolin - zkrabacení kruhu
Dependent rotation of COO- group:
ring puckering phase1
ring puckering amplitude1
1Altona et al., JACS 94 (1972) 8205
Kapitán et al., JACS 128 (2006) 13451.
41
in polyproline II (PPII) conformation (φ=-78°, ψ=149°) left-handed 31-helix
Schematic representation of thetensor transfer technique.Atomic property tensors in thetripeptides were obtained abinitio and transferred bypropagation of these smallerfragments along the longerpolypeptide chain.
Poly(L-prolin)
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR+IL
0
5
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR-IL
x103
-10
0
10
A B
generated 20-mer sequences with different A/B conformational content
averaging over 50 generated sequences
ROARaman
Poly(L-prolin)
42
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR+IL
0
5
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR-IL
x103
-10
0
10
A B
ROA
generated 20-mer sequences with different A/B conformational content
averaging over 50 generated sequences
Raman
Poly(L-prolin)
43
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR+IL
0
5
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR-IL
x103
-10
0
10
A B
ROARaman
Poly(L-prolin)
generated 20-mer sequences with different A/B conformational content
averaging over 50 generated sequences
44
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR+IL
0
5
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR-IL
x103
-10
0
10
A B
ROARaman
Poly(L-prolin)
generated 20-mer sequences with different A/B conformational content
averaging over 50 generated sequences
45
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR+IL
0
5
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR-IL
x103
-10
0
10
A B
ROA
generated 20-mer sequences with different A/B conformational content
averaging over 50 generated sequences
Raman
Poly(L-prolin)
46
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR+IL
0
5
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR-IL
x103
-10
0
10
A B
ROA
generated 20-mer sequences with different A/B conformational content
averaging over 50 generated sequences
Raman
Poly(L-prolin)
47
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR+IL
0
5
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR-IL
x103
-10
0
10
A B
ROA
generated 20-mer sequences with different A/B conformational content
averaging over 50 generated sequences
Raman
Poly(L-prolin)
48
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR+IL
0
5
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR-IL
x103
-10
0
10
A B
ROA
generated 20-mer sequences with different A/B conformational content
averaging over 50 generated sequences
Raman
Poly(L-prolin)
49
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR+IL
0
5
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR-IL
x103
-10
0
10
A B
ROA
generated 20-mer sequences with different A/B conformational content
averaging over 50 generated sequences
Raman
Poly(L-prolin)
50
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR+IL
0
5
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR-IL
x103
-10
0
10
A B
ROA
generated 20-mer sequences with different A/B conformational content
averaging over 50 generated sequences
Raman
Poly(L-prolin)
51
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR+IL
0
5
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600
IR-IL
x103
-10
0
10
A B
Raman ROA
generated 20-mer sequences with different A/B conformational content
averaging over 50 generated sequences
Poly(L-prolin)
52
53
Comparison of experimental data with simulated 20-mer A:B=1:1
Exp
Calc
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 16000
5
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 16000
2
1633
1452
1465
1349
1271
104873550
140
3314 12
00
533
876
978
929
1200
1215
953
886
532
Wavenumber (cm-1)
400 800 1200 1600-5
0
5
400 800 1200 1600-2
0
2
325
403
999
1327
1459
1481
1606
1622
945
921
1195
1207
IR+ILIR-IL × 103
144
72
198
989
Kapitán et al., JACS 128 (2006) 2438.
(+-++-)
(++-)
Poly(L-prolin) – velké finále
vlnočet (cm-1)
54
Ramanova optická aktivita představuje unikátní a dynamicky se rozvíjejícímetodu studia struktury chirálních molekul v roztoku s velkým aplikačnímpotenciálem nejen v základním výzkumu.
Sledování enantiomerní čistoty představuje jednu z možných analytickýchaplikací ROA, která může být zajímavá pro farmaceutický průmysl.
V kombinaci s ab initio výpočty je možné pomocí ROA stanovit absolutníkonfiguraci malých až středně velkých chirálních molekul v roztoku.
V České republice je dostupný nekomerční ROA spektrometr, vybudovaný naFyzikálním ústavu Univerzity Karlovy v Praze. Spektrometr umožňuje měřit iv dosud málo prozkoumaných oblastech nízkých vlnočtů (100-600 cm-1) avalenčních vibrací vodíkových atomů (2400-3500 cm-1).
Závěr