圆二色谱仪简介及其技术参数对比分析

一.简介

圆二色光谱(简称CD)是应用最为广泛的测定蛋白质二级结构的方法，是研究稀溶液中蛋白质构象的一种快速、简单、较准确的方法。它可以在溶液状态下测定，较接近其生理状态。而且测定方法快速简便，对构象变化灵敏，所以它是目前研究蛋白质二级结构的主要手段之一，并已广泛应用于蛋白质的构象研究中。

用于推断非对称分子的构型和构象的一种旋光光谱。光学活性物质对组成平面偏振光的左旋和右旋圆偏振光的吸收系数(ε)是不相等的，εL≠εR，即具有圆二色性。如果以不同波长的平面偏振光的波长λ为横坐标，以吸收系数之差Δε=εL-εR为纵坐标作图，得到的图谱即是圆二色光谱，简称CD。如果某手性化合物在紫外可见区域有吸收，就可以得到具有特征的圆二色光谱。由于εL≠εR，透射光不再是平面偏振光，而是椭圆偏振光，摩尔椭圆度[θ]与Δε的关系为：[θ]=3300Δε。圆二色谱也可以摩尔椭圆度为纵坐标，以波长为横坐标作图。由于△ε有正值和负值之分，所以圆二色谱也有呈峰的正性圆二色谱和呈谷的负性圆二色谱。在紫外可见光区域测定圆二色谱与旋光谱，其目的是推断有机化合物的构型和构象。

二．原理

光是横电磁波，是一种在各个方向上振动的射线。其电场矢量E 与磁场矢量H 相互垂直，且与光波传播方向垂直。由于产生感光作用的主要是电场矢量，一般就将电场矢量作为光波的振动矢量。光波电场矢量与传播方向所组成的平面称为光波的振动面。若此振动面不随时间变化，这束光就称为平面偏振光，其振动面即称为偏振面。平面偏振光可分解为振幅、频率相同，旋转方向相反的两圆偏振光。其中电矢量以顺时针方向旋转的称为右旋圆偏振光，其中以逆时针方向旋转的称为左旋圆偏振光。两束振幅、频率相同，旋转方向相反的偏振光也可以合成为一束平面偏振光。如果两束偏振光的振幅(强度) 不相同,则合成的将是一束椭圆偏振光。

光学活性物质对左、右旋圆偏振光的吸收率不同,其光吸收的差值ΔA ( Al - Ad) 称为该物质的圆二色性(circular dichroism ,简写作CD) 。圆二色性的存在使通过该物质传播的平面偏振光变为椭圆偏振光,且只在发生吸收的波长处才能观察到。所形成的椭圆的椭圆率θ为:θ= tg- 1 短轴/长轴

根据Lambert-Beer 定律可证明椭圆率近似地为：θ= 0. 576 lc (εl - εd) = 0. 576 lcΔε 公式中l 为介质厚度, c 为光活性物质的浓度,εl 及εd分别为物质对左旋及右旋圆偏振光的吸收系数。测量不同波长下的θ(或Δε) 值与波长λ之间的关系曲线,即圆二色光谱曲线。在此光谱曲线中,如果所测定的物质没有特征吸收,则其Δε值很小,即得不到特征的圆二色光谱。当εl >εd 时,得到的是一个正的圆二色光谱曲线,即被测物质为右旋,如果εl 2)的情况下可能存在荧光或杂散光引起的某些假象。另外，在固体CD光谱测试时也需要较大的狭缝宽度(一般要求 > 2 nm)。

2、椭圆率和摩尔椭圆率都依赖于测量条件。因此，温度、波长和样品浓度总是应该特别注明的。

3、当用压片法或石蜡油研磨法进行固体粉末样品测试时，要尽可能地研磨获得细小均匀的样品颗粒。采用石蜡油糊方法时，必须注意某些憎水有机化合物可能溶于石蜡油中，这时所得CD光谱在某种意义上应视为溶液CD光谱。采用压片法测试固体CD时，在保证手性样品的定性浓度达到CD光谱仪检测要求的同时，片越薄越透明越好(但切忌破损)。在某些情况下，压片法不适用于手性抗衡阴离子存在下的固体诱导CD光谱的测定。

五．各品牌圆二色谱仪参数对比

英国应用光物理公司Chirascan

法国Bio-logic MOS500

型号

Chirascan

MOS500

生产商

Applied Photophysics

法国Bio-logic

波长分辨率

优于0.1nm

波长范围: 163 - 950 nm (可扩展至1250nm)

波长准确度:±0.1 nm （163nm - 950nm）

扫描模式

全波长范围扫描模式

最高12000nm/min

数据采集

自动优化数据采集氮气吹扫

主要功能

应用于蛋白质折叠﹑蛋白质构象, DNA/RNA 反应,酶动力学 ,天然有机化合物与立体有机化学，配位化合物、金属络合物 , 聚合物化学、超分子化学、手性化合物等研究

圆二色光谱, 紫外吸收光谱, 荧光圆二色光谱,线二色谱及荧光各向异性谱

主要用于手性光学活性物质的研究。可用于有机立体化学研究、光学活性物质纯度测试、药物定量分析、天然有机化学、生物化学与宏观大分子、金属络合物化学、聚合物化学、蛋白质折叠研究、蛋白质构象研究、物理化学等

市场价/元

100万+

100万+

目前圆二色光谱仪的主流产品包括：法国Bio-Logic MOS-500，美国Olis DSM-17，日本Jasco J-1500，英国Chirascan qCD