작은 키 랄 종에 대 한 쿨롱 폭발 이미징 개별 분자의 handedness를 결정 하는 새로운 접근을 제공 합니다.
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이 논문에서
요약
초록
이 기사에서는 COLTRIMS (찬 대상 반동 이온 추진력 분광학) 또는 "반응 현미경" 기술을 사용 하는 방법을 개별 분자의 수준에서 간단한 카이 랄의 상체 (stereoisomers) 사이 구별 하. 이 방법에서는, 샘플의 기체 분자 제트 진공 챔버로 확장 하 고 펨 (fs) 레이저 펄스와 교차. 펄스의 강도 높은 여러 이온화, 여러 양이온 (긍정적으로 위탁된) 파편을 생성 하는 소위 쿨롱 폭발 점화를 빨리 이끌어 낸다. 정전기 필드 가이드 시간 및 위치에 민감한 검출기에 이러한 양이온. 시간의 비행 질량 분석기와 마찬가지로, 각 이온의 도착 시간 그것의 질량에 대 한 정보를 생성합니다. 흑자로 정전기 필드는 방출 방향과 조각화 후 운동 에너지 이어질 유사 비행 시간 및 영향 위치 검출기에 방식으로 조정 됩니다.
각 이온 충격 감지기;에 전자 신호를 생성 이 신호는 높은 주파수 전자 처리 하 고는 컴퓨터에서 이벤트에 의해 이벤트를 기록. 등록 된 데이터는 영향 시간과 위치에 해당합니다. 이러한 데이터는 에너지와 각 조각의 방출 방향을 계산할 수 있습니다. 이러한 값은 조사, 즉 채권 길이 결정 분자에 의해 분자 다른 이성질체 기능과 간단한 카이 랄 종의 handedness를 수 있도록 원자의 상대적 위치를 분자의 구조적 속성 관련이 있습니다.
서론
카이랄성은 150 년 이상에 대 한 매혹적인 연구 된 우리의 본성의 기능입니다. 19토 륨 세기, 파스퇴르, van't Hoff 등 분자 슈퍼-imposable-우리의 왼쪽 손과 오른쪽 처럼 되지 않은 두 개의 미러 이미지 구조에서 발생할 수 있습니다 발견. 이 속성 '랄', '손'에 대 한 그리스어 단어에서 불리 했다.
지금까지, 열역학 속성 또는 왼쪽 및 오른 형태 (는 두 ' 상체')의 에너지 레벨 차이가 발견 되었습니다. 주어진된 샘플의 handedness를 분석 하 고는 상체 분리, 다른 카이 랄 분자와 상호 작용 사용할 수 있습니다, 예를 들어 다양 한 chromatographical 방식에서 이루어집니다. 1 (진동) 원형이 색 성, (V) CD 등 광 회전 분산, 오드, Chiroptical 방법 정기적으로 상체를 구분 하기 위해 고용 됩니다. 2
그것은 미세한 구조의 결정에 관해서 라면, 이러한 기술 예: 양자 화학 계산에서에서 추가 정보가 필요. 직접 절대 구성 결정에 널리 허용 되는 유일한 기술이 이다 변칙 엑스레이 회절. 3<....
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프로토콜
주의: 실험실에서 실험과 연결 가능한 모든 위험에 잘 알고 있을 것을 확인 하십시오. 다음 절차에는 클래스 4 레이저, 높은 전압 진공 포함 됩니다. 조사를 종족에 대 한 물질 안전 데이터 시트 (MSDS)를 참조 하십시오.
1. 준비
- 예비 고려 사항
참고: 실제 실험 시작 하기 전에 두 가지 주요 선택 해야; 조사에서 가능한 종에 관한 첫 번째 그리고 두 번째는 분석기에서 전기 분야. 그것은 가정 여기 설치는 다른 실험에 대 한 이전 사용 되었습니다 분석기 자체를 개장 될 것 이다.- 샘플
- 의 선택 선택의 서명 handedness 또는 조사를 구조적 기능을 수행 하는 샘플을 조각화 경로 예상 될 수 있다. 마음에 계속 그 수소 원자는 자주 중립 파편;로 발표 수소 원자의 수만 다른 기능 그룹을 구별 아닐 수 있습니다. 간단한 (어쩌면 achiral) 종 halomethanes 또는 haloethanes 시작.
- 체크 샘플의 그 이상 0.02 mol이 성공적인 실험에 사용 된 최소한의 금액으로 하는 것은 그렇게까지
- 확인 충분 한 증기 압력은 샘플 달성. 기구 설계에 따라 증기 압력 &....
- 샘플
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결과
이 부분에서 우리는 halomethanes에 대 한 결과 보여줍니다. 이러한 종의 원리 증명 실험 그들의 단순 하 고 높은 증기 압력 때문에 이상적입니다. 한편, 더 복잡 한 종 halothane 여러 이온화를 유도 하는 싱크 로트 론 소스에서 단일 소프트-x-선 광자를 사용 하 여 조사 했다. 14
CHBrClF
Bromochlorofluoromethane (CHBrClF) 카이 랄 분자 stereogenic 탄소 원자에 대 한 교과서 예제입니다. 그것은 또한 그것의 간단한 구조와 높은 증기압 (실 온에서 약 600 hPa) 쿨롱 폭발 이미징에 대 한 이상적인 후보자. 불행 하 게도, 종족은 사용할 수 없습니다 .......
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토론
때문에 다양 한 구성 요소, COLTRIMS 설치 필요 전문 기술, 진공 기술, 입자 감지, 빠른 전자 및 데이터 분석의 분야에서 특히의 다소 높은 수준을 합니다. 하기 전에 복잡 한 종족의 수사에, 그것은 따라서 수 철저 하 게 확인 한다 설치 예: 수행 하 고 2 원자 또는 triatomic 종에 측정 분석 하 여 제대로 실행 되는 경우.
레이저 펄스와 분자 제트 오버랩의 기간과 강도 최적화 하는 것입니다 가능한 여러 이온화 이벤트 만큼 달성 하 게 근본적. 로 운동량 분포는 레이저 펄스의 다른 주기 동안 순차적 이온화 때문 확대 수 있습니다, 펄스 기간 넘지 말아야 한다 이상적으로 40 fs. 측정, 동안 그것은 충분 한 통계를 얻을 중요 합니다. 긍정적인 측면에서 절대 구성의 필요 하지 않습니다 다른 우연 실험, 즉 절차에 비해 특히 높은 정밀도 오히려 강력한 레이저 또는 제트 강렬에서 변동 하 고 전기 분석기에서의 필드 왜곡
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공개 사항
저자 아무 경쟁 관심사를 선언합니다.
감사의 글
로버트 버거 (Philipps 대학 Marburg, 독일)를 감사 우리가 우리의 데이터와 분자 카이랄성의 해석에 대 한 논의 일반적 영감. 우리는 제공 하는 샘플에 대 한 ZHAW Wädenswil (스위스)에서 줄리아 Kiedrowski 알렉산더 Schießer와 마이클 Reggelin TU 다름슈타트 (독일)에서 뿐 아니라 벤자민 Spenger, 마누엘 Mazenauer, Jürgen Stohner 감사.
프로젝트 초점 ELCH (랄 시스템의 전자 역학)와 연방 교육부의 연구 (BMBF) 아래 과학 · 경제 우수 헤센 주 이니셔티브에 의해 지원 되었다. MS는 아돌프 메 재단이 재정 지원을 인정 한다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| CHBrCl2 | SigmaAldrich | 139181-10G | 또는 기타 적합한 샘플 |
| 펨토초 레이저 시스템 | KMLabs | Wyvern500 | |
| 고반사 미러 | EKSMA | 042-0800 | |
| 미러 마운트 | Newport | U100-A-LH-2K | |
| 포커싱 미러 (보호 실버, f = 75mm) | Thorlabs | CM254-075-P01 | (사용 가능한 경우: f = 60mm) |
| COLTRIMS 분광계, 전자 및 데이터 수집 시스템 | 포함 RoentDek | 맞춤형 | 표준 COLTRIMS와 달리 하나의 검출기만 필요합니다 |
참고문헌
- Gübitz, G., Schmid, M. G. Chiral Separation by Chromatographic and Electromigration Techniques. A Review. Biopharm. Drug Disposition. 22, 291-336 (2001).
- Comprehensive Chiroptical Spectroscopy. Berova, N., Polaravapu, P. L., Nakanishi, K., Woody, R. W. , Wiley. Hoboken. (2012).
- Bijvoet, J. M., Peer....
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재인쇄 및 허가
