天然产物绝对构型的测定
----------旋光色散光谱法
李力更 教授
河北医科大学药学院 天然药物化学教研室
Determination of Organic Stereoisomers by ORD
Li li-geng
Department of Medicinal Natural Product Chemistry
College of Pharmaceutical Science
Hebei Medical University
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“没有理论上的总结和提高，几乎 所有的研究工作都是低水平上的模仿 或简单的重复”。
LI Ligeng
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据文献报道，已确定结构的有机化合
物超过 2,000 万个。
现在每月公开报道约 ～7,000 个新化
合物。其中 90% 以上是有机化合物。
有机化合物的数量巨大、结构类型繁
多，原因在于其结构上的 加合性（同系 加合性 性）和异构性。 异构性
其中立体异构是最主要原因之一。
4
2
无论在有机合成、药物开发、天
然产物研究方面，还是在与生命有关 的化学问题等方面，都必须在三维空 间上明确分子的结构和性能。
5
正 确地确定一个有机化合物的立
体构型，是有机化学工作者，尤其是 药物研究工作者不可忽视、甚至是不 容推辞的工作！
6
3
测定手性化合物绝对构型的经典方法：
*化学相关法 *测定旋光度法 *紫外光谱法 *红外光谱法 *NMR 波谱法 *晶体 x-射线衍射法
? 旋光色散光谱和圆二色散光谱法
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尽管 NMR 技术在近三十年间取得迅
猛发展，但是对于确定一些仅仅在光学上 存在差异的异构体（对映异构体）的绝对 构型还是无能为力。
? 对 于光学（对映） 异构体而言，它们的 NMR 等数据基本相同， 差别仅仅表现在对光的 性质和生理活性上。
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4
随 之发展起来的 ORD、CD 光学鉴别方法
以及进一步发展出来的圆二色散激子手性法 （ECCD）对确定分子的绝对构型有了新突破。
ORD：旋光色散光谱（Optical Rotatory Dispersion） CD：园二色散光谱（Circular Dichroism）
? ORD 和 CD 均属手性光谱
（Chiroptical spectra）。
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ORD 和 CD 的特点
① 所需要样品量少。
一般进行化学方法需要的样品量往往要几 十毫克甚至上克，对于天然产物而言，那将是 十分“奢侈”的！而 ORD 和 CD 可以在毫克级 就对化合物进行测量。
② 与 x-单晶衍射方法相比， ORD 和 CD 可
以测定非晶体的立体构型。
③
此法比 x-衍射法更容易学习。
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旋 光 色 散 光 谱 Optical Rotatory Dispersion
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一、基 本 知 识 Introduction
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6
光学活性 or：旋光性（optical activeity）：
物质具有使偏振光
发生旋转的性质。
偏振光的旋转方向： 右 旋 = dextrorotation（顺时针旋转） 左 旋 = levorotation （逆时针旋转）
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旋光度（optical rotation）： 物质使偏振光偏转的角度，称为旋光度，用
a 表示。
? 旋 光度 受温度、光源、样品浓度、管长等
许多因素的影响。
比旋光度（specific rotation）： 被测物质在盛液管长为 1 分米、浓度为 1g/ml 时的旋光度，称为比旋光度，用 [a] 表示。
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7
旋光度的测定： [a] =
l
t
a
c×l
α 旋光仪测得试样的旋光度 c 试样的质量浓度，单位 g/ml l 盛液管的长度，单位 dm t 测定时的温度，一般为 25℃ l 测定用光源的波长（通常用钠光 589nm，以D表示）
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有 机化合物的 比旋光度 随用于测定的
偏振光的波长不同而变化。 ★ 如 果以测定的偏振光的波长λ（常用 范围为 200~600 nm）为横坐标，将各种波 长时物质的比旋光度 [α] 或 摩尔比旋光度 [φ] 为纵坐标作出的图谱，即称为 旋光色 散光谱（ORD）。
? 见下页例。
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例：下二化合物在测定波长范围内ORD谱图。
A
OH COOH
4
[φ] ×10-2
HO
2 0 -2 -4
A B
B
O O
λ(nm)
300 400 500 600
? 呈平坦谱带。 ? 称：A 显正性，B 显负性。
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例：下二化合物在测定波长范围内ORD谱图。
C
O C8H17
10 8 6 4
[φ] ×10-2
D
C8H17
2 0 -2 -4 -6
C D
AcO
O
-8 300 400 500
λ(nm)
600
? 呈所谓 Cotton 效应谱带。 ? 称：C显正 Cotton 效应，D 显负 Cotton 效应。
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Cotton Effect（科顿效应）：
指某些化合物在比旋光度为 0 时的波长
（λ0）附近，其旋光光谱的谱线呈现波峰、 波谷交替不正常现象。
★
即：如果在所测波长范围内有吸收，其
旋光光谱则呈现所谓 Cotton 效应谱线。
? 此 现象为法国物理学家 A. Cotton 于 1895 年发现的。
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例：某化合物的旋光光谱。
[φ] ×10-2
10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8
P
a：称为振幅，指从峰尖 P 到峰谷 T 间的高度 。 b：称为宽幅，指从峰尖 P 到峰谷 T 的宽度。
a
λ0
b T
300 400 500
λ(nm)
600
P ＝ peak a ＝ amplitude
T ＝ trough b ＝ breadth
20
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在 ORD 吸收谱中从长波到短波，若谱线先经
过峰尖到峰谷，称 正性 Cotton 效应谱线；若谱线 先经过峰谷到峰尖，称 负性 Cotton 效应谱线。
例：
10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8
[φ] ×10-2
正性Cotton效应
λ0
λ0
负性Cotton效应
600
300
400
500
λ(nm)
★ 谱线与旋光零轴的交点对应的波长（λ0）常与
该化合物 UV 吸收光谱中最大吸收峰波长一致。
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在 ORD 吸收谱中，若只有一个峰尖和峰谷
的谱线，称谓 单纯 Cotton 效应谱线；若有几个 峰尖和峰谷的谱线，称 复合 Cotton 效应谱线。
例 ： 睾 丸 素 的 ORD 谱 为 一 条 有 两 个 负 性
Cotton 效应的谱线。
OH
20
[φ] ×10-2
P2
0
O
P1 T2
300
睾丸素 testosterone
-20
T1
λ(nm)
400 500 600 700
22
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注
意
只有在可见或紫外区存在光学吸收的手性分
子（光学吸收色群，optical chromophore），才 能在测定波长范围（ 200~600 nm ）内有 ORD Cotton 效应谱线。
没有光学吸收色群的分子只能在 ORD 中呈
现平坦谱线。平坦谱线在实际应用时意义不大。 ★ 具有光学活性吸收色群的分子才可作为 ORD 的研究对象。
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光学活性色群 可分为以下两大类：
① 色群本身是手性的。
例：六螺苯。
(-)-[6]-螺苯 (-)-[6]-hexahelicene
(+)-[6]-螺苯 (+)-[6]-hexahelicene
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② 色群本身是对称的，但受到邻近不对称环境
的干扰。 （★此类常做为被研究的对象）
例：α-甲基环已酮。
O CH3 *
? 在α-甲基环已酮 中，羰基 本身是 对称的，但是由于受到 邻近手性碳 的 影响，此羰基即成为光学活性色群。
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提
示：
由 于对一些甾体化合物的构型和
构象以及其分子结构与紫外吸收光谱 的关系已研究得比较清楚，因此 ORD 的研究最早集中于甾体类化合物。
? 以 下介绍一些有关 ORD 的经
验规律，多以甾体化合物为例。
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二、八 区 律 Octant Rule
X+
_ _ +
Z+
+ + + _ _ _
+
_
+
Y+
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八区律 （ Octant rule ）是研究手性化合物
构型和构象的一种经验规律，主要用于手性取代 环已酮等化合物。
? 对 推断手性环已酮衍生物的构型和构 象是一种相当简便和正确的方法。
★ 从取代基相对于羰基的空间关系，可预知 此类手性分子旋光谱 Cotton 效应的正、负性。
? 对称结构的酮，其酮羰基有两个对称面。 ? 非对称酮的羰基处于不对称的环境中。
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3D Model of Cyclohexanone
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如果在羰基的中点碳原子再作一个平面，且
与原来的两个对称面相互垂直，则将羰基周围的 空间可划分为 8 个区。
X+ YX+
R1
Z
+
O
C R2
Y+ X-
Z-
Z+
Y+
? ? ? ?
X、Y、Z 轴将空间分成 8 个部分。 羰基上的氧指向 Z+ 方向。 XY 平面垂直处于羰基双键的中心。 与羰基直接相连的原子置于 YZ 平面。
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在 8 个分区中，一般以 XY 平面为界，Z+ 所在
4 个分区为前分区，Z- 所在 4 个分区则为后分区。
X+ YX+
R1
Z+
O
C R2
Y+ X-
Z-
Z+
Y+
? 一般取代基很少位于羰基的前方，所以主要 讨论取代基在后四区的分布。 31
八 区律 还规定前四区和后四区 Cotton 效应
正、负性（旋光分担， optical response ），并通 过实验事实得到了证明 。
X+
上左 X+Y-Z+ _
+
上右 X+Y+Z+
+ _
_ _ +
Z+
+ + + _ _ _
上左 X+Y-Z+ _
上右 X+Y+Z_
下左 X-Y-Z+
下右
X-Y+Z+
+
+
_
下左 X-Y-Z-
下右 X-Y+Z-
+
Y+
XY 平面前分区
XY 平面后分区
? 见下页表。
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表：八区律中各分区的旋光分担
分 X+ X+ XXX+ X+ XXY+ YY+ YYY+ Y+ Y区 Z+ ZZZ+ Z+ ZZ+ Z旋光分担 + + + + 33
3D Model of Cyclohexanone
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图：环已酮的后四区投影
+
X+ Y2 3 5 4 3 4 5
_
Z+
O
1
Z6
2
_
1 6
Y+ X-
+
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图：环已酮的后四区投影
+ _ + _
_
+
_
+
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环已酮衍生物的后四区投影说明
* 位于分割面上的取代基对 Cotton 效应无贡献。 * C-4 与其所连的取代基正好处在 XZ 平面中，无旋 光分担。 * C-2、C-6 所连的 e 向取代基处于 YZ 平面中，均 无旋光分担。 * C-2 上 a 向取代基在 X-Y-Z- 区，负性分担。 * C-6 上 a 向取代基在 X-Y+Z- 区，正性分担。 * C-3 上 a、e 向取代基均在 X+Y-Z- 区，正性分担。 * C-5 上 a、e 向取代基均在 X+Y+Z- 区，负性分担。
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构型分析方法 按 规则将 环已酮衍生物 的稳定构象 以羰基
碳处于椅式构象上平面形式置于八区中，此时根 据基团或原子所在分区的旋光分担，可知该环已 酮衍生物 ORD 谱线 Cotton 效应的符号。
★ 反之，可根据实测 ORD 谱线 Cotton 效应
的符号也可推知有关基团的所在区域，即可知该 化合物的构型或构象。
? 见下页例。
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例： (+)-3-甲基环已酮的 ORD 谱显正性效应，
通过八区律分析可知其为 (R)-构型。
H3C * O CH3 O + H3C _ _
(R)
+
后分区简式图
_ CH3 _ +
H 3C
+ * O CH3 O
(S)
O
CH3
后分区简式图
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例：(+)-异薄荷酮 ORD 中，在接近 300 nm 处有
（n→π*）强正性 Cotton 效应，推测其正确构象。
O
O
两种可 能构象
a b
O O
? 按 八区律分析：构象 a 显正性 Cotton 效 应，构象 b 显负性 Cotton效应。 ? 所以正确的构象应为 a 。
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圆二色光谱实验 一、实验目的 1、了解圆二色（CD）光谱的原理和使用方法。 2、学会用圆二色光谱检测蛋白质二级构象的基本原理和方法，并学会分析物质的手性。 3、了解圆二色光谱仪的基本构造，并学会使用。 二、实验原理 1.CD光谱的基本知识 圆二色性是研究分子立体结构和构象的有利手段。在一些物质的分子中，没有任意次旋转反映轴，不能与镜像相互重叠，具有光学活性。电矢量相互垂直，振幅相等，位相相差四分之一波长的左和右圆偏振光重叠而成的是平面圆偏振光。 平面圆偏振光通过光学活性分子时，这些物质对左、右圆偏振光的吸收不相同，产生的吸收差值，就是该物质的圆二色性。 圆二色性用摩尔系数系数差ΔεM来度量，且有关系式：ΔεM = εL –εR，其中，εL 和εR分别表示左和右偏振光的摩尔吸收系数。如果εL –εR >0，则ΔεM为“+”，有正的圆二色性，相应于正Cotton效应；如果εL –εR<0，则ΔεM为“-”，有负的圆二色性，相应于负Cotton效应。 由于这种吸收差的存在，造成了矢量的振幅差，因此从圆偏振光通过介质后变成了椭圆偏振光。圆二色性也可用椭圆度θ或摩尔椭圆度[θ]度量。[θ]和ΔεM之间的关系式：[θ]=3300*Δε 圆二色光谱表示的[θ]或ΔεM与波长之间的关系，可用圆二色谱仪测定。一般仪器直接测定的是椭圆度θ，可换算成[θ]和ΔεM：[θ] = 100θ/cl，ΔεM= θ/33cl 其中，c表示物质在溶液中的浓度，单位为mol/L；l为光程长度（液池的长），单位为cm。输入c和l的值，一般仪器能自动进行换算，给出所需要的关系。 2.定性分析原理 圆二色光谱仪需要将平面偏振调制成左、右圆偏振光，并用很高的频率交替通过样品，因而设备复杂，完成这种调制的是电致或压力致晶体双折射的圆偏振光发生器（也称Pocker池或应力调制器）。圆二色谱仪一般采用氙灯作光源，其辐射通过由两个棱镜组成的双单色器后，就成为两束振动方向相互垂直的偏振光，由单色器的出射狭缝排除一束非寻常光后，寻常光由CD调制器制成交变的左圆偏振光、
图1 汞光谱得色散 摘要:复色光分解为单色光而形成得光谱现象叫做光得色散。色散可以利用分光计与三棱镜作为“色 散系统”得仪器来实现。复色光进入三棱镜后,由于它对各种频率得光具有不同得折射率,各种色光得传播方向有不同程度得偏折,因而在离开棱镜时就各自分散,形成光谱。本实验就是利用分光计与三棱镜将汞光分散形成光谱。来测出汞光通过三棱镜得折射率,来研究汞光得光谱。了解分光计得结构,学习调节分光计。用最小偏向角法测玻璃得折射率,研究汞光谱得色散现象及折射率与频率得关系。 关键词:汞光 色散 光谱 三棱镜 偏折 让汞光射到棱镜上,光线经过棱镜折射以后就在另一侧面得白纸屏上形成一天彩色得光带,其颜色得排列就是靠近棱镜顶角端就是黄光(1),靠近底边得一条就是紫光,中间依次就是黄光(2)、绿光、蓝紫光,这样得光带叫光谱,光谱中每一种色光不能再分解出其她光色,称它为单色光。由单色光混合而成得光叫复合光,自然界中得太阳光、白炽灯与日光灯发出得光都就是复色光。在光照到物体上时,一部分被物体反射,一部分光被物体吸收。如果物体就是透明得,还有一部分透过物体。不同物体,对不同颜色得反射、吸收与透过得情况不同,因此呈不同得色彩。光波都有一定得频率,光得颜色就是由光波得频率决定得,在可见光区域,红光频率最小,紫光得频率最大,各种频率得光在真空中传播得速度都相同、等于。但就是不同频率得单色光,在介质中中传播时由于受介质得作用,传播速度都比在真空中得速度小,并且速度大小互不相同,红光速度大,紫光得传播速度小。因此介质对红光得折射率小,对紫光得折射率大。当不同色光以相同得入射角射到三棱镜上,红光得偏折最小,它在光谱中处在靠近顶角得一端。紫光频率大,在介质中得折射率大,在光谱中也就排列在最靠近棱镜底边得一端。 理论依据: (1)测量玻璃材料折射率得理论依据 如图1所示,三角形ABC 表示三棱镜得主截面,AB 与AC 就是透光面(又称为折射面)。设有一束单色光LD 入射到棱镜得AB 面上,经过两次折射后从AC 面沿ER 方向射出。入射线LD 与出射线ER 间得夹角δ称为偏向角。 对于给定得棱镜来说,顶角 就是固定得。可知,δ随i 1与 i 4而变化。其中,i 4与i 3、i 2、i 1依次相关,由折射率决定。因此,i 4就是i 1得函数。归结到底,偏向角δ也就仅随i 1变化。由实验中可以观察到,当i 1变化时,δ有一极小值,称为最小偏向角δmin 。于就 是,棱镜对该单色光得折射率为 可知,实验上只要测得三棱镜得顶角与某单色光通过三棱镜后所对应得最小偏向角,则该单色光在玻
圆二色光谱分析法 引言 五十年代初，生物学研究从宏观领域深入到微观领域，开创了分子生物学的新时代。随着研究的不断深入和发展，生物学已发展成最活跃的学科之一。 手性(Chirality)是物质结构中的重要特征．即具有不能重叠的三维镜像对映异构体，它们的分子式完全相同，但其中原子或原子基团在空间的配置不同，互为镜像。凡手性分子都具有光学活性，即可使偏振光的振动面发生旋转。生物基础分子一般都具有手性，也都具有光学活性。在自然界中，氨基酸有L型和D型两种对映异构体，组成蛋白质的20种氨基酸，除最简单的甘氨酸不具有手性外，其余都是L型的[1]。 手性分子都具有光学活性。当单色左旋与右旋的圆偏振光通过某一种手性样品时，该样品对左、右旋圆偏振光的吸收不同，这叫做圆二色性(Circular Dichroism)。其差值△A=△A L-△A R称为圆二色值，按波长扫描就得到了圆二色谱(CD谱)。CD谱是特殊的吸收谱，它比一般的吸收谱弱几个量级，但由于它对分子结构 十分敏感，因此近十几年来，CD已成为研究分子构型(象)和分子间相互作用的最重要的光谱实验之一。利用CD研究生物大分子和药物分子，具有重要的科学意义和实用价值[2,3]。 一、蛋白质的圆二色性 蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的具有特定结构的生物大分子。蛋白质一般有一级结构、二级结构、超二级结构、结构域、三级结构和四级结构几个结构层次[4-6]。在蛋白质或多肽中，主要的光活性基团是肽链骨架中的肽键、芳香氨基酸残基及二硫桥键。当平面圆偏振光通过这些光活性的生色基团时，光活性中心对平面圆偏振光中的左、右圆偏振光的吸收不相同，产生的吸收差值，由于这种吸收差的存在，造成了偏振光矢量的振幅差，圆偏振光变成了椭圆偏振光，这就是蛋白质的圆二色性。圆二色性的大小常用摩尔消光系数差△ (M-1 ·cm-1 )来度量。蛋白质的CD光谱一般分为两个波长范围，即178—250 nm为远紫外区CD
天然产物有效成分提取新技术探讨 邬元娟１，王文亮２，岳 晖１，谷小红１，姜国华１，尚燕３ （１山东省农科院中心实验室，济南 ２５０１００；２山东省农科院原子能农业应用研究所，济南 ２５０１００； ３ 莱芜市产品质量监督检验所，莱芜 ２７１１００） 作者简介：邬元娟（１９７７～），女，山东济南人，助理研究员，主要从事食品安全与营养方面的研发。 通讯作者：王文亮 摘要：本文介绍了几种天然产物有效成分提取的新技术，分析了这些新技术在有效成分提取工艺中的研究应用现状，并对它们的应用前景进行了展望。 关键词：天然产物；提取；新技术 中国食物与营养Food and Nutrition in China Ｎｏ．２，２００８ ２００８年第２期 天然产物活性成分是指从再生资源中提取的具有独特功能和生物活性的化合物，其中许多有效成分是疾病防治、强身健体的物质基础。天然产物安全性高，已成为医药、食品及饲料的重要来源。天然产物活性成分包括有黄酮、多酚、萜类等几百种，其分子主要特点有：相对分子质量较低，从几百到几千；具有一定的极性，可溶于许多有机溶剂中。在天然产物分离纯化上取得突破，开发高效的天然产物分离方法对彻底改变中国天然产物开发层次低、生产方式粗放、技术落后等有重要作用，对我国中药现代化及改造和提升传统中药行业有重要意义［１，２］。 １超临界萃取 １．１超临界萃取的原理 超临界萃取技术（Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ＳＦＥ）一般采用ＣＯ２作为萃取剂，具有工艺简单、无有机溶剂残留、操作条件温和、不易破坏有效成分的优点。超临界流体萃取技术是２０世纪６０年代兴起的一种新型提取分离技术。２０世纪８０年代中期，超临界萃取技术特别是超临界二氧化碳萃取技术逐步应用于中药有效成分的提取分离及分析，是研究和应用较为成功的一项新技术。其原理是利用超临界流体的独特溶解能力和物质在超临界流体中的溶解度对压力、温度的变化非常敏感的特性，通过升温、降压手段（或两者兼用）将超临界流体中所溶解的物质分离出来，达到分离提纯的目的，它兼有精馏和萃取两种作用［１］。 １．２超临界萃取的特点与应用 超临界二氧化碳萃取技术应用于中草药有效成分的提取具有一系列优点：一是选择性好，可通过对温度、压力的调控改变物质在超临界二氧化碳的溶解度，有针对性地萃取天然产物的有效部位或有效成分。二是操作温度低，能有效防止中药中热敏成分和化学不稳定成分的高温分解和氧化。三是可调节萃取物的粒度，使萃取物达到期望的粒度和粒度分布。四是萃取率高，萃取周期短，溶剂回收方便简单，可循环使用，无污染。 超临界二氧化碳对挥发性成分、低分子质量、低极性和脂溶性成分表现出良好的溶解性能，因而用超临界萃取技术提取上述成分具有明显的优越性。对于相对分子质量较大、极性较强的物质的提取，可以通过在萃取时加人夹带剂，提高这些物质在超临界二氧化碳中的溶解度，提高和维持萃取的选择性。 随着研究的不断深入，发现全氟聚醚碳酸铵能使二氧化碳与水形成分散性很好的微乳液，从而把超临界二氧化碳萃取技术的应用范围扩展到水溶液体系，现已经使强极性化合物蛋白质的提取成为可能。超临界流体萃取设备属高压设备，一次性投资较大，运行成本高，因此这一技术目前在工业生产中较难普及。但随着国产化、工业化超临界二氧化碳萃取生产设备的开发，超临界萃取技术将在中药提取领域发挥巨大的作用［１，２］。 ２超声波提取技术 ２．１超声波提取的原理
大学物理实验设计性实验 实验目的： 1.进一步掌握分光计的调整技术，学习用分光观察棱镜光谱 2.握用分光仪测量棱镜的顶角的方法 3.握用最小偏向角法测量棱镜的折射率 4.会用分光仪观察光谱，研究光的色散 实验仪器： 分光仪、平面镜、三棱镜、高压汞灯 摘要：根据…..做了….结果… 关键词：色散最小偏向角 原理： 平行光从棱镜的一个折射面，如AB面入射，经过两次折射后从折射面AC出射，LD是入射光线，ER是岀射光线，σ是这两条光线的夹角，称为偏向角。实验中发现，改变入射角i1时，偏向角σ也随之改变。当入射角i1等于岀射角i4时，偏向角有最小值，称为最小偏向角，记为σm。可以证明，样品的折射率与最小偏向角有如下 关系： n= sin (A+ σm)/(sinA/2) 只要测出顶角A和最小偏向角σm，便可求出n，顶角A的理论值60.但因工艺水平的限制，顶角A的实际值会有所偏离，一般不应以理论
值带入。 数据与数据处理： σ =1/2[ (Φ左- Φ左′)+(Φ右-Φ右′) ] σ =1/nΣσi n= sin(θ+σi)/sin(θ /2) f= v/ λ
σ=1/2[∣Φ左- Φ左′∣+∣Φ右-Φ右′∣] =1/2[∣214°10 ′- 265°20 ′∣+ ∣34°12 ′- 85°14 ′∣] =51°12′ σ=1/2[∣Φ左- Φ左′∣+∣Φ右-Φ右′∣] =1/2[∣214°11 ′- 265°18 ′∣+ ∣34°10 ′- 85°15 ′∣] =51°6′ 因此黄光1最小偏向角= 51°6′+ 51°12′=51°9 ′ 同理可得 δ=51°9′ 黄色（1）谱线的最小偏向角min δ=51°1.3′ 黄色（2）谱线的最小偏向角min 绿色谱线的最小偏向角=51°27.5′ 蓝紫色谱线的最小偏向角=53°26′ 绿色谱线的最小偏向角=51°27.5′ 蓝紫色谱线的最小偏向角=53°26′ 三棱镜对于不同光谱的折射率 黄光1 n1=1.6497 黄光2 n2=1.6485 绿光n3=1.6528 蓝紫光n4=1.6719 f= v/ λ 黄光1 f=v/λ=3×10^8/(579×10^11)= 5.18×10^11 黄光2 f=v/λ=3×10^8/(579×10^11)= 5.20×10^11 绿光1 f=v/λ=3×10^8/(579×10^11)= 5.49×10^11 蓝紫光1 f=v/λ=3×10^8/(579×10^11)= 6.89×10^11 结论： 参考文献 【1】李学慧大学物理实验【M】高等数学出版社 2005年6月 P88~P95 【2】吴强光学【M】科学出版社 2006年 70~78 【3】刘劲松物理光学与基础光学【M】西安电子科技大学出版社 295~322 【4】梁宝社大学物理实验北京理工大学出版社【M】2006年8月 110~115 【5】申德稀有金属的光谱研究【J】中国光学与应用光学文摘 2008 22（2）
图1 汞光谱的色散 辽宁科技大学 电子与信息工程学院 测控技术与仪器10级 摘要：复色光分解为单色光而形成的光谱现象叫做光的色散。色散可以利用分光计和三棱镜作为“色 散系统”的仪器来实现。复色光进入三棱镜后，由于它对各种频率的光具有不同的折射率，各种色光的传播方向有不同程度的偏折，因而在离开棱镜时就各自分散，形成光谱。本实验是利用分光计和三棱镜将汞光分散形成光谱。来测出汞光通过三棱镜的折射率，来研究汞光的光谱。了解分光计的结构，学习调节分光计。用最小偏向角法测玻璃的折射率，研究汞光谱的色散现象及折射率与频率的关系。 关键词：汞光 色散 光谱 三棱镜 偏折 让汞光射到棱镜上，光线经过棱镜折射以后就在另一侧面的白纸屏上形成一天彩色的光带，其颜色的排列是靠近棱镜顶角端是黄光（1），靠近底边的一条是紫光，中间依次是黄光（2）、绿光、蓝紫光，这样的光带叫光谱，光谱中每一种色光不能再分解出其他光色，称它为单色光。由单色光混合而成的光叫复合光，自然界中的太阳光、白炽灯和日光灯发出的光都是复色光。在光照到物体上时，一部分被物体反射，一部分光被物体吸收。如果物体是透明的，还有一部分透过物体。不同物体，对不同颜色的反射、吸收和透过的情况不同，因此呈不同的色彩。光波都有一定的频率，光的颜色是由光波的频率决定的，在可见光区域，红光频率最小，紫光的频率最大，各种频率的光在真空中传播的速度都相同、等于。但是不同频率的单色光，在介质中中传播时由于受介质的作用，传播速度都比在真空中的速度小，并且速度大小互不相同，红光速度大，紫光的传播速度小。因此介质对红光的折射率小，对紫光的折射率大。当不同色光以相同的入射角射到三棱镜上，红光的偏折最小，它在光谱中处在靠近顶角的一端。紫光频率大，在介质中的折射率大，在光谱中也就排列在最靠近棱镜底边的一端。 理论依据： （1）测量玻璃材料折射率的理论依据 如图1所示，三角形ABC 表示三棱镜的主截面，AB 和AC 是透光面（又称为折射面）。设有一束单色光LD 入射到棱镜的AB 面上，经过两次折射后从AC 面沿ER 方向射出。入射线LD 和出射线ER 间的夹角δ称为偏向角。
色散型红外光谱仪的原理可用图5—12说明之。从光源发出的红外辐射，分成二束，一束通过试样他，另一束通过参比他，然后进入单色器。在单色器内先通过以一定频率转动的扇形镜(斩光器)，其作用与其它的双光束光度计一样，是周期地切割二束光，使试样光束和参比光束交替地进入单色器中的色散棱镜或光栅，最后进人检测器。随着扇形镜的转动，检测器就交替地接受这二束光。 假定从单色器发出的为某波数的单色光，而该单色光不被试样吸收，此时二束光的强度相等，检测器不产生交流信号；改变波数，若试样对该波数的光产生吸收，则二束光的强度有差异，此时就在检测器上产生一定频率的交流信号(其频率决定于斩光器的转动频率)。通过交流放大器放大，此信号即可通过伺服系统驱动参比光路上的光楔(光学衰减器)进行补偿，此时减弱参比光路的光强，使投射在检测器上的光强等于试样光路的光强。试样对某一波数的红外光吸收越多，光楔也就越多地遮住参比光路以使参比光强同样程度地减弱，使二束光重新处于平衡。试样对各种不同波数的红外辐射的吸收有多有少，参比光路上的光楔也相应地按比例移动以进行补偿。记录笔与光楔同步，因而光楔部位的改变相当于试样的透射比，它作为纵坐标直接被描绘在记录纸上。由于单色器内棱镜或光栅的转动，使单色光的波数连续地发生改变，并与记录纸的移动同步，这就是横坐标。这样在记录纸上就描绘出透射比T对波数(或波长)的红外光谱吸收曲线。 上例是双光束光学自动平衡系统的原理。也有采用双光束电学自动平衡系统来进行工作的仪器。这时不是采用光楔来使两束光达到平衡，而是测量两个电信号的比率。 由上述可见，红外光谱仪与紫外—可见分光光度计类似，也是由光源、单色
几类类天然产物的提取分离方法
几类类天然产物的提取分离方法 本人总结了一些分离方法，以抛砖引玉！ 总述 1)提取前文献查阅综述和药材生药鉴定2)提取方法 ①粉碎成粗粉 ②有机溶剂法和水提法③水蒸气蒸馏法④升华法 3)分离纯化法 ①根据物质溶解度的不同进行分离 a.温度不同,溶解度不同 b.改变溶液的极性去杂 c.酸碱法 d.沉淀法 ②根据物质分配比不同极性分离 a.液-液萃取法 b.反流分布法 c.液滴逆流层析法 d.高速逆流层析法 e.GC法 f.LC法:LC分配层析载体主要有---硅胶,硅藻土,纤维素等;有正反相之分;压力有低、中、高之分;载量有分析、制备之分。 ③根据物质吸附性不同极性分离 a.※极性吸附剂（如SiO2,Al2O3...)极性强，吸附力大 ※非极性吸附剂(如活性炭－对非极性化合物的吸附力强(洗脱时洗脱力随洗脱剂的极性降低而增大)。 b.化合物的极性大小依化合物的官能团的极性大小 而定; 溶剂的极性大小可按其介电常数大小排列 （极性渐大> ）: 己烷苯无水乙醚CHCl3 AcOEt 乙醇甲醇水e 1.88 2.29 4.47 5.20 6.11 26.0 31.2 81.0 c.氢键力吸附聚酰胺吸附层析--洗脱剂的洗脱力由小到大为: 水> 甲醇> 丙酮> NaOH液> 甲酰胺> 尿素水液 ④根据物质分子的大小进行分离 如葡萄糖凝胶(Sephadex G and LH-20...)过泸法等 ⑤根据物质解离程度不同的分离法离子交换法： 强酸：-SO3H 强碱：-N+(CH3)3Cl- 弱酸：-CO2H 弱碱：-NH2(NH,N) 一、糖及苷类的提取和分离 1 溶剂处理法 2 铅盐沉淀法 3 大孔树脂处理法 4 柱色谱分离法 二醌类化合物的提取和分离 一提取方法: 一般选用甲醇或乙醇为溶剂，可同时将游离态和成苷的蒽醌类化合物从药材中提取出来，浓缩后再依次用有机溶剂提取（多用索氏提取法），可根据极性大小不同进行初步分离（如将苷和苷元分开）。
天然产物提取分离新技术 ■常温超高压技术 高压生物化学研究已经证明：压力达到一定值，蛋白质、多糖（淀粉、纤维素）等有机大分子会发生变性，但生物碱、低聚糖、甾、萜、苷、挥发油、维生素等小分子物质则不发生任何变化。 在高压生物化学的研究中还证明了：高压灭菌的机理是，压力作用于微生物，使细胞壁变性、破裂，细胞内容物外泄，从而使微生物致死。在肉、鱼、水果、蔬菜的高压加工中也证实了细胞的这种变化。 超高压提取就是利用了超高压对生物材料的这种作用实现有效成分提取的。植物细胞壁上有很多微孔，因此我们可以把植物细胞壁看作是由许多微孔组成的薄膜。当植物细胞处于溶剂中时，溶剂将通过这些微孔进入细胞内部。 1.升压时： 通过渗透作用，溶剂进入细胞内部；由于我们施加的压力非常大，因此通量很大，细胞内部在短时间内就会充满溶剂。 细胞内部充满溶剂后，细胞壁两侧压力平衡。 2.保压时： 细胞内容物与进入细胞内部的溶剂接触，经过一段时间，有效成分溶于这些溶剂中。 3.泄压时： 细胞外部的压力减小为零，细胞内部的压力仍然保持平衡时的压力，此时压力差与施加压力时方向相反。由于我们施加的是超高压，因此这种反方向的压力差仍然是很大的。 4.在反方向压力作用下，细胞壁变形；如果变形超过了其反向变形极限，细胞壁破坏；于是，溶解了有效成分的溶剂泄出，与其它溶剂汇合。 5.如果在反方向压力作用下细胞壁的变形仍然没有超过其反向变形极限，细胞内部已经溶解了有效成分的溶剂将通过渗透作用排出，与其它溶剂汇合。由于反方向压力差非常大，因此溶解了有效成分的溶剂快速且完全地泄出。
常温超高压提取技术可以使用多种溶剂，包括水、不同浓度的醇和其它有机溶剂，可以从不同的天然产物中提取不同性质（如生物碱、黄酮、皂甙、多糖、挥发油）的有效成分。 ■超声波提取技术 超声波是一种高频率的机械波。超声场主要通过超声空化向体系提供能量。频率范围在15-60kHz的超声，常被用于过程强化和引发化学反应，超声波在天然产物有效成分提取等方面已有了一定作用。其原理主要是利用超声的空化作用对细胞膜的破坏，有助于有效成分的溶出与释放，超声波使提取液不断震荡，有助于溶质扩散，同时超声波的热效应使水温基本在57℃，对原料有水浴作用。超声波提取与传统的回流提取、索氏提取发比较，具有提取速度快、时间短、收率高、无需加热等优点。已被许多天然产物分析过程选为供试样处理的手段。 ■微波辅助提取技术 微波是一种非电离的电磁辐射。微波辅助提取（Microwave Assisted Extract ion，MAE）是利用微波能来提高萃取率的新发展起来的技术。被提取的极性分子在微波电磁场中快速转向及定向排列，从而产生撕裂和相互摩擦引起发热，可以保证能量的快速传递和充分利用，易于溶出和释放。微波辅助提取（以下简称微波提取）的研究表明，微波辐射诱导萃取技术具有选择性高、操作时间短、溶剂耗量少、有效成分收率高的特点，已被成功应用在药材的浸出、中药活性成分的提取方面。它的原理是利用磁控管所产生的每秒24.5亿次超高频率的快速震动，使药材内分子间相互碰撞、挤压，这样有利于有效成分的浸出，提取过程中，药材不凝聚，不糊化，克服了热水提取易凝聚、易糊化的缺点。 微波萃取技术有一定的局限性，只适宜于对热稳定的产物。 ■酶法提取技术 天然植物的细胞壁由纤维素构成，其中的有效成分往往是包裹在细胞壁内。酶法就是利用纤维素酶、果胶酶、蛋白酶等（主要是纤维素酶），破坏植物的细胞壁，以利于有效成分最大限度溶出的一种方法。酶反应可以较温和的将植物组织分解，从而大幅度提高提取效率。 ■分子蒸馏技术
一．X射线荧光分析仪简介 X射线荧光分析仪是一种比较新型的可以对多元素进行快速同事测定的仪器。在X射线激发下，被测元素原子的内层电子发生能级跃迁而发出次级X射线（X-荧光）。波长和能量是从不同的角度来观察描述X射线所采用的两个物理量。波长色散型X射线荧光光谱仪（WD-XRF）。是用晶体分光而后由探测器接受经过衍射的特征X射线信号。如果分光晶体和控测器做同步运动，不断地改变衍射角，便可获得样品内各种元素所产生的特征X射线的波长及各个波长X射线的强度，可以据此进行特定分析和定量分析。该种仪器产生于50年代，由于可以对复杂体进行多组同事测定，受到关注，特别在地质部门，先后配置了这种仪器，分析速度显著提高，起了重要作用。随着科学技术的进步在60年代初发明了半导体探测仪器后，对X荧光进行能谱分析成为可能。能谱色散型X射线荧光光谱仪（ED-XRF），用X射线管产生原级X射线照射到样品上，所产生的特征X射线（荧光）这节进入SI(LI)探测器，便可以据此进行定性分析和定量分析，第一胎ED-XRF是1969年问世的。近几年来，由于商品ED-XRF仪器及仪表计算机软件的发展，功能完善，应用领域拓宽，其特点，优越性日益搜到认识，发展迅猛。 二．波长色散型X射线荧光光谱仪与能量色散型X射线荧光光谱仪的区别 虽然光波色散型（W D-XRF）X射线荧光光谱仪与能量色散型（ED-XRF）X射线荧光光谱仪同属于X射线荧光分析仪，它产生信号的方法相同，最后得到的波谱也极为相似，单由于采集数据的方式不同，WD-XRF（波谱）与WD-XRF(能谱)在原理和仪器结构上有所不同，功能也有区别。 （一）原理区别 X射线荧光光谱法，是用X射线管发出的初级线束辐照样品，激发各化学元素发出二次谱线（X-荧光）。波长色散型荧光光仪（WD-XRF）是用分光晶体将荧光光束色散后，测定各种元素的特征X射线波长和强度，从而测定各种元素的含量。而能量色散型荧光光仪（ED-XRF）是借组高分辨率敏感半导体检查仪器与多道分析器将未色散的X射线荧光按光子能量分离X色线光谱线，根据各元素能量的高低来测定各元素的量，由于原理的不同，故仪器结构也不同。 （二）结构区别 波长色散型荧光光谱仪（WD-XRF），一般由光源（X-射线管），样品室，分光晶体和检测系统等组成。为了准且测量衍射光束与入射光束的夹角，分光晶体系安装在一个精密的测角仪上，还需要一庞大而精密并复杂的机械运动装置。由于晶体的衍射，造成强度的损失，要求作为光源的X射线管的功率要大，一般为2-3千瓦，单X射线管的效率极低，只有1%的功率转化为X射线辐射功率，大部分电能均转化为而能产生高温，所以X射线管需要专门的冷却装置（水冷
色散型红外光谱仪的原理可用图—说明之。从光源发出的红外辐射，分成二束，一束通过试样他，另一束通过参比他，然后进入单色器。在单色器内先通过以一定频率转动的扇形镜(斩光器)，其作用与其它的双光束光度计一样，是周期地切割二束光，使试样光束和参比光束交替地进入单色器中的色散棱镜或光栅，最后进人检测器。随着扇形镜的转动，检测器就交替地接受这二束光。 假定从单色器发出的为某波数的单色光，而该单色光不被试样吸收，此时二束光的强度相等，检测器不产生交流信号。改变波数，若试样对该波数的光产生吸收，则二束光的强度有差异，此时就在检测器上产生一定频率的交流信号(其频率决定于斩光器的转动频率)。通过交流放大器放大，此信号即可通过伺服系统驱动参比光路上的光楔(光学衰减器)进行补偿，此时减弱参比光路的光强，使投射在检测器上的光强等于试样光路的光强。试样对某一波数的红外光吸收越多，光楔也就越多地遮住参比光路以使参比光强同样程度地减弱，使二束光重新处于平衡。试样对各种不同波数的红外辐射的吸收有多有少，参比光路上的光楔也相应地按比例移动以进行补偿。记录笔与光楔同步，因而光楔部位的改变相当于试样的透射比，它作为纵坐标直接被描绘在记录纸上。由于单色器内棱镜或光栅的转动，使单色光的波数连续地发生改变，并与记录纸的移动同步，这就是横坐标。这样在记录纸上就描绘出透射比对波数(或波长)的红外光谱吸收曲线。 上例是双光束光学自动平衡系统的原理。也有采用双光束电学自动平衡系统来进行工作的仪器。这时不是采用光楔来使两束光达到平衡，而是测量两个电信号的比率。 由上述可见，红外光谱仪与紫外—可见分光光度计类似，也是由光源、单色器、吸收池、检测器和记录系统等部分所组成。但由于红外光谱仪与紫外—可见分光光度计工作的波段范围不同，因此，光源、透光材料及检测器等都有很大的差异。现将中红外光谱仪的主要部件简要介绍如下。 ．光源
3.3.9圆二色性（Circular dichroic，CD）测定 1%(w/w)的蛋清溶液调节到pH 4.0，6.0，10.0，在85oC加热不同时间，离心，取上清液，然后稀释至100~200μg/mL溶液。对照组为天然蛋清样品。用Jasco J-715光度计测定样品的CD谱。测定条件设定：测定波长范围190~250 nm，25oC，比色皿光径1 mm，分辨率0.2 nm，扫描速率100 nm/min，扫描5次。使用Jasco SSE软件确定样品的二级结构百分含量。 3.4.6蛋白质的二级结构对DH的影响 蛋白酶的水解反应还受到蛋白质的结构的影响，一般结构紧密的蛋白质提供的酶切位点少于结构松散的蛋白质。因此有必要研究蛋白质结构对DH的影响。蛋白质的热处理可能引起二级、三级和四级结构的变化。从二级结构看，α-螺旋结构表现蛋白质分子的有序性，而其结构如β-折叠、β-转角、无规卷曲等反映了蛋白质分子的松散性[26]。蛋白质分子的有序性差，越有利于蛋白酶的水解。目前，研究蛋白质构象最好的方法是x-射线衍射，但对结构复杂、柔性的生物大分子蛋白质来说，制备蛋白质单晶较为困难。二维、多维核磁共振技术能测出溶液状态下蛋白质分子的构象，可是对分子量较大的蛋白质的计算处理非常复杂。相比之下圆二色性是研究稀溶液中蛋白质分子构象的一种快速、简单、较准确的方法。圆二色性在紫外区段(190~240 nm)，主要生色团是肽链，这一波长范围的CD谱包含着生物大分子主链构象的信息。在一般情况下，实验中得到的CD谱线是α-螺旋、β-折叠和无规卷曲构象的CD 谱的线性迭加[27]。图3-7显示天然蛋清的CD谱线a在222 nm处和208 nm处呈负峰，在190 nm附近有一正峰，这是存在部分α-螺旋构象的特征。谱线b、c、d、e在221 nm处的负谱带减弱，意味着α-螺旋的百分比减小。谱线b、c、d、e向短波长方向移动，即发生蓝移。由于发色团吸收光谱发生位移主要取决于它的微环境更加亲水或疏水的结果[28]，因此谱线b、c、d、e蓝移的发生说明体系的亲水性降低,即疏水性增加。表3.3列出了天然蛋清和热处理蛋清的α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲构象所占的比例。从表中可以看出，通过热处理，天然蛋清的α-螺旋比例下降，而β-折叠和无规卷曲的比例增加，说明蛋清蛋白分子结构的有序性降低，形成了以β-折叠和无规卷曲为主的二级结构。 图3-7天然和热处理的蛋清的CD光谱 a-天然蛋清；b-pH4，85oC加热36 min蛋清；c-pH6，85oC加热36 min蛋清；d-pH10，85oC 加热30 min蛋清；e-pH10，85oC加热60 min蛋清。 4.19圆二色谱分析动态超高压微射流均质对卵清蛋白二级结构的影晌
几类类天然产物的提取分离方法 本人总结了一些分离方法，以抛砖引玉！ 总述 1)提取前文献查阅综述和药材生药鉴定2)提取方法 ①粉碎成粗粉 ②有机溶剂法和水提法③水蒸气蒸馏法④升华法 3)分离纯化法 ①根据物质溶解度的不同进行分离 a.温度不同,溶解度不同 b.改变溶液的极性去杂 c.酸碱法 d.沉淀法 ②根据物质分配比不同极性分离 a.液-液萃取法 b.反流分布法 c.液滴逆流层析法 d.高速逆流层析法 e.GC法 f.LC法:LC分配层析载体主要有---硅胶,硅藻土,纤维素等;有正反相之分;压力有低、中、高之分;载量有分析、制备之分。 ③根据物质吸附性不同极性分离 a.※极性吸附剂（如SiO2,Al2O3...)极性强，吸附力大 ※非极性吸附剂(如活性炭－对非极性化合物的吸附力强(洗脱时洗脱力随洗脱剂的极性降低而增大)。 b.化合物的极性大小依化合物的官能团的极性大小 而定; 溶剂的极性大小可按其介电常数大小排列 （极性渐大> ）: 己烷苯无水乙醚CHCl3 AcOEt 乙醇甲醇水e 1.88 2.29 4.47 5.20 6.11 26.0 31.2 81.0 c.氢键力吸附聚酰胺吸附层析--洗脱剂的洗脱力由小到大为: 水> 甲醇> 丙酮> NaOH液> 甲酰胺> 尿素水液 ④根据物质分子的大小进行分离 如葡萄糖凝胶(Sephadex G and LH-20...)过泸法等 ⑤根据物质解离程度不同的分离法离子交换法： 强酸：-SO3H 强碱：-N+(CH3)3Cl- 弱酸：-CO2H 弱碱：-NH2(NH,N) 一、糖及苷类的提取和分离 1 溶剂处理法 2 铅盐沉淀法 3 大孔树脂处理法 4 柱色谱分离法 二醌类化合物的提取和分离 一提取方法: 一般选用甲醇或乙醇为溶剂，可同时将游离态和成苷的蒽醌类化合物从药材中提取出来，浓缩后再依次用有机溶剂提取（多用索氏提取法），可根据极性大小不同进行初步分离（如将苷和苷元分开）。 对于多羟基蒽醌或具有羧基的蒽醌（如大黄酸），在植物体内多以盐的形式存在，难以被有机溶剂溶出，提取前应先酸化使之游离。
天然产物提取方法的研究进展 姓名：吴震 专业：生药学 学号：201312283018
天然产物提取方法的研究进展 摘要：提取是中药制药的关键环节,影响着最终药物制剂的质量和成本,以及中药制药业的现代化水平。本文着重分析了近些年来中药提取新技术的基本原理、特点、研究和应用进展。这些提取技术包括超声波提取、微波提取、酶法提取法、超临界流体萃取法、组织破碎提取法、半仿生提取法等。 关键词：天然产物；提取技术 中药是中华民族几千年灿烂文化的瑰宝，在继承和发扬中医药优势和特色的基础，充分利用现代科学技术，借鉴国际通行的医药标准规范，提高中药的质量，研究开发进入国际中药市场的中药产品，实现中药的现代化、国际化。而提高中药的质量，让中药进人国际市场，这就对中药的制备加工工艺提出了更高的要求，其中天然产物有效成分的提取分离过程是其重要的关键环节。现将天然产物提取技术进行综述。 1天然产物传统的提取方法 传统中草药提取方法有：溶剂提取法、水蒸汽蒸馏法两种。溶剂提取法有浸渍法、渗流法、煎煮法、回流提取法、连续提取等。但这些方法普遍存在着有效成分提取率不高，杂质清除率，低能耗，高生产周期长等缺点，直接影响了中药制药产业的发展[1]。 2天然产物现代的提取方法 2.1超声波提取技术 超声波是指频率为20千赫-50兆赫的电磁波，它是一种机械波，需要能量载体(介质)来进行传播。超声提取技术是近年来应用在中草药有效成分提取分离方面的一种最新的较为成熟的手段。研究表明,利用超声波产生的强烈振动、高加速度、强烈空化效应、热效应、搅拌作用等，都可以加速药物有效成分进入溶剂,从而提高提取效率，缩短提取时间，节约溶剂，并且免去了高温对提取成分的破坏。 2.1.1超声提取的原理 （1）空化效应空化效应是超声提取的主要动力。液体中往往存在一些真空或含有少量气体或蒸汽的小泡，当一定频率的大量超声波作用在液体时，尺寸适宜的小泡能产生共振现象，它们在声波的稀疏阶段迅速胀大，在声波的压缩阶段又被绝热压缩，直至湮灭。小泡在湮灭过程中，能够产生几千摄氏度的高温和几千个大气压的高压冲击波，这就是空化现象。这种强烈的冲击作用能使物料破碎,也能造成生物细胞壁及整个生物体破裂，从而加速细胞内物质的释放、扩散及溶解。 （2）机械效应超声在传播过程中，会引起介质质点交替的压缩与伸张，构成了压力的变化，这种压力的变化将引起机械效应。对于中药提取过程，这种机械效应包括简单的骚动效应和溶剂与药材组织之间的摩擦。这种骚动效应可使蛋白质变性，细胞组织变形；而超声波引起的介质质点的加速度与超声波振动频率的平方成正比，有时超过重力加速度的数万倍，由于溶剂和药材组织获得的加速度不同，即溶剂分子的速度远大于药材组织的速度，从而使它们之间产生摩擦，这
汞光谱的色散 辽宁科技大学 机械学院 机设14-6班 2015年6月 摘要： 复色光分解为单色光而形成光谱的现象叫做光的色散。色散可以利用棱镜或分光 计等作为“色散系统”的仪器来实现。复色光进入三棱镜后，由于它对各种频率的光具有不同折射率，各种色光的传播方向有不同程度的偏折，因而在离开棱镜时就各自分散，形成光谱。本实验是用分光计和将汞光分散成光谱，来测汞光通过三棱镜的折射率，来研究汞光的光谱。了解分光计的结构，学习调节分光计，用最小偏向法测玻璃折射率，研究汞光谱的色散现象及折射率与频率的关系。 关键词： 汞光、三棱镜、色散、偏折、光谱 原理：让汞光射在玻璃棱镜上，光经过棱镜折射以后就在另一侧面的白纸屏上形成一条彩 色光带其颜色排列是靠近棱镜顶角端是黄光1，靠近底边的一端是紫光，中间依次是黄光2、绿光、蓝紫光，这样的光带叫光谱。光谱中每一种色光不能再分解出其他色光，称它为单色光。有单色光混合而成的光叫复色光。自然界中的太阳光、白炽电灯和日光灯发出的光都是复色光．在光照到物体上时，一部分光被物体反射，一部分光被物体吸收。如果物体是透明的，还有一部分透过物体。不同物体，对不同颜色的反射、吸收和透过的情况不同，因此呈现不同的色彩。光波都有一定的频率，光的颜色是由光波的频率决定的，在可见光区域，红光频率最小，紫光的频率最大，各种频率的光在真空中传播的速度都相同，等于 3.0×108 m/s ．但是不同频率的单色光，在介质中传播时由于受到介质的作用，传播速度都比在真空中的速度小，并且速度的大小互不相同．红光速度大，紫光的传播速度小，因此介质对红光的折射率小，对紫光的折率大．当不同色光以相同的入射角射到三棱镜上，红光发生的偏折最少，它在光谱中处在靠近顶角的一端．紫光的频率大，在介质中的折射率大，在光谱中也就排列在最靠近棱镜底边的一端。 理论依据： （原理图） C B A α I 1 L D I 2 I 4 R I 3 E F δ B C L D A E δ R
【天然产物提取分离新技术】天然产物提取与分离 天然产物提取分离新 ■常温超高压技术 高压生物化学研究已经证明：压力达到一定值，蛋白质、多糖（淀粉、纤维素）等有机大分子会发生变性，但生物碱、低聚糖、甾、萜、苷、挥发油、维生素等小分子物质则不发生任何变化。 在高压生物化学的研究中还证明了：高压灭菌的机理是，压力作用于微生物，使细胞壁变性、破裂，细胞内容物外泄，从而使微生物致死。在肉、鱼、水果、蔬菜的高压加工中也证实了细胞的这种变化。 超高压提取就是利用了超高压对生物的这种作用实现有效成分提取的。植物细胞壁上有很多微孔，因此我们可以把植物细胞壁看作是由许多微孔组成的薄膜。当植物细胞处于溶剂中时，溶剂将通过这些微孔进入细胞内部。 1.升压时： 通过渗透作用，溶剂进入细胞内部；由于我们施加的压力非常大，因此通量很大，细胞内部在短时间内就会充满溶剂。
细胞内部充满溶剂后，细胞壁两侧压力平衡。 2.保压时： 细胞内容物与进入细胞内部的溶剂接触，经过一段时间，有效成分溶于这些溶剂中。 3.泄压时： 细胞外部的压力减小为零，细胞内部的压力仍然保持平衡时的压力，此时压力差与施加压力时方向相反。由于我们施加的是超高压，因此这种反方向的压力差仍然是很大的。 4.在反方向压力作用下，细胞壁变形；如果变形超过了其反向变形极限，细胞壁破坏；于是，溶解了有效成分的溶剂泄出，与其它溶剂汇合。 5.如果在反方向压力作用下细胞壁的变形仍然没有超过其反向变形极限，细胞内部已经溶解了有效成分的溶剂将通过渗透作用排出，与其它溶剂汇合。由于反方向压力差非常大，因此溶解了有效成分的溶剂快速且完全地泄出。
色散型红外光谱仪的原 理精编版 MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】
色散型红外光谱仪的原理可用图5—12说明之。从光源发出的红外辐射，分成二束，一束通过试样他，另一束通过参比他，然后进入单色器。在单色器内先通过以一定频率转动的扇形镜(斩光器)，其作用与其它的双光束光度计一样，是周期地切割二束光，使试样光束和参比光束交替地进入单色器中的色散棱镜或光栅，最后进人检测器。随着扇形镜的转动，检测器就交替地接受这二束光。 假定从单色器发出的为某波数的单色光，而该单色光不被试样吸收，此时二束光的强度相等，检测器不产生交流信号；改变波数，若试样对该波数的光产生吸收，则二束光的强度有差异，此时就在检测器上产生一定频率的交流信号(其频率决定于斩光器的转动频率)。通过交流放大器放大，此信号即可通过伺服系统驱动参比光路上的光楔(光学衰减器)进行补偿，此时减弱参比光路的光强，使投射在检测器上的光强等于试样光路的光强。试样对某一波数的红外光吸收越多，光楔也就越多地遮住参比光路以使参比光强同样程度地减弱，使二束光重新处于平衡。试样对各种不同波数的红外辐射的吸收有多有少，参比光路上的光楔也相应地按比例移动以进行补偿。记录笔与光楔同步，因而光楔部位的改变相当于试样的透射比，它作为纵坐标直接被描绘在记录纸上。由于单色器内棱镜或光栅的转动，使单色光的波数连续地发生改变，并与记录纸的移动同步，这就是横坐标。这样在记录纸上就描绘出透射比T对波数(或波长)的红外光谱吸收曲线。 上例是双光束光学自动平衡系统的原理。也有采用双光束电学自动平衡系统来进行工作的仪器。这时不是采用光楔来使两束光达到平衡，而是测量两个电信号的比率。 由上述可见，红外光谱仪与紫外—可见分光光度计类似，也是由光源、单色器、吸收池、检测器和记录系统等部分所组成。但由于红外光谱仪与紫外—可见分光光度计工作的波段范围不同，因此，光源、透光材料及检测器等都有很大的差异。现将中红外光谱仪的主要部件简要介绍如下。 1．光源 红外光谱仪中所用的光源通常是一种惰性固体，用电加热使之发射高强度连续红外辐射。常用的有能斯特灯和硅碳棒两种。 能斯特灯(Nernstglower)是由氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结制成，是一直径为l~3mm，长约20~50mm的中空棒或实心棒，两端绕有铂丝作为导线。在室温下，它是非导体，但加热至800℃时就成为导体并具有负的电阻特性，因此，在工作之前，要由一辅助加热器进行预热。这种光源的优点是发出的光强度高，使用寿命可达6个月至一年，但机械强度差，稍受压或受扭就会损坏，经常开关也会缩短其寿命。
MOS-450 圆二色光谱扫描操作规程 1.测量波长小于210nm，需要对仪器进行氮气吹扫处理。打开氮气，调整流量 计流速为16.6L/min，通氮气几分钟。确认ALX-250的电源线插在氙灯的位置，并且氙灯已对准光路，具体操作见光源的选择操作说明。然后打开ALX-250光源开关，将氮气流量计流速设为6.6L/min，预热15分钟后，查看ALX-250面板显示，微调旋钮，将功率确定在150W，光源准备完毕。 2.测量波长大于210nm如果无需氮气吹扫，直接打开ALX-250电源，等待功 率稳定在150W后进行下一步操作。 3.打开ALX-250的同时，打开MM-450和PMS-450电源，一起预热15分钟。 4.将装有待测样品空白溶液（如水或缓冲盐）的石英池放入样品仓，盖上盖子， （所用的石英池必须经过仔细的清洗）。 5.点击电脑桌面上的图标，进入BioKine软件操作主界面。 6.点击图1主界面的Device/Scanning Spectrometer，进入光谱扫描界面，如图2。 图1 图2 7. 在要测量波长的范围内取一个波长数值，输入到图2下方的Ex处，点击Enter 键。这时确认按钮变为，然后点击，自动调整HV电压，然 后再点击按钮，锁定此电压值。 8. 点击主界面上方的按钮，选择光谱测量方法，如图3。
图3 Acquisition mode：选择测量模式CD。 Begin(nm)：扫描初始波长 End(nm）：扫描结束波长 Scan Repeat ：扫描次数 Acquisition duration：每个nm的测量持续时间，范围0.05s-20s。圆二色扫描 推荐值20s，建议最小大于1 s。 ShutterAutomatic mode：选择Always open，挡板处于始终打开的状态。 PM gain*10：当在非常低的信号测量，可选择此项，进行信号的增益。 CD parameters：CD的灵敏度，根据信号的振幅设置，有四个不同的选项，1000、 300、100和30 mdeg。 其他选项根据需要可以选择。 以上参数都设置好后，点击OK按钮，参数设置完成，回到主界面。 9. 空白的测量 点击图2主界面Blank spectum区域的Record按钮，记录第一步添加的空白样品谱图，空白谱图显示在主界面中。测量后选择Subtract复选框，将在随后的样品光谱的测量中扣除空白值。 10. 样品的测量 再点击按钮，关闭挡板，取出样品池，将空白样品换成被测样品，然后再放回到样品支架上，盖好样品仓盖。这时再点击，打开挡板。点