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Spezifischer Drehwinkel a D 25 28 r 2 H 2 O displaystyle left alpha right text D 25 28 mathrm rho 2 H 2 O a 589 20 147 r 4 C H C l 3 displaystyle left alpha right 589 20 147 mathrm rho 4 CHCl 3 Beispiele fur die Angabe des spezifischen Drehwinkels a einer chiralen Substanz inklusive der Messbedingungen Oben positives Vorzeichen 25 C Messtemperatur gelbes Natriumlicht Natrium D Linie Konzentration 2 g Substanz gelost zu 100 ml in Wasser Unten negatives Vorzeichen 20 C Messtemperatur 589 nm Wellenlange Konzentration 4 g Substanz gelost zu 100 ml in Chloroform Der spezifische Drehwinkel a displaystyle alpha oft auch spezifische Drehung genannt ist eine physikalische Grosse in der Polarimetrie welche die optische Aktivitat einer chemischen Substanz oder ihrer Losung angibt 1 Der Drehwinkel a displaystyle alpha auch Drehung oder Drehwert genannt ist eine Messgrosse Er wird mit Hilfe eines Polarimeters bestimmt und gibt die Drehung der Ebene von linear polarisiertem Licht beim Durchgang durch eine optisch aktive Substanz an 2 Inhaltsverzeichnis 1 Drehwinkel 2 Spezifischer Drehwinkel 3 Molarer spezifischer Drehwinkel 4 Anwendung in Pharmazie und Chemie 5 Literatur 6 EinzelnachweiseDrehwinkel BearbeitenDer Drehwinkel a displaystyle alpha nbsp tragt ublicherweise die Einheit Grad und hat ein Vorzeichen Wird die Ebene des Lichts beim Blick in Richtung der Lichtquelle im Uhrzeigersinn gedreht ist das Vorzeichen positiv und man spricht von einer Rechtsdrehung Im umgekehrten Fall ist das Vorzeichen negativ man spricht von einer Linksdrehung Reinstoffe deren Molekule eine Drehspiegelachse besitzen und nur diese haben einen Drehwinkel von 0 sind also optisch inaktiv 3 Racemate 1 1 Gemische von Enantiomeren haben auch einen Drehwert von 0 da sich die Drehwinkel der Enantiomeren gegenseitig aufheben Viele Naturstoffe Alkaloide Aminosauren Terpene Zucker etc sind im Unterschied dazu jedoch chiral und kommen in der Natur fast immer als enantiomerenreine Stoffe vor die einen Drehwert a 0 displaystyle alpha neq 0 nbsp besitzen Spezifischer Drehwinkel BearbeitenDer gemessene Drehwinkel a displaystyle alpha nbsp ist abhangig von der verwendeten Probe und den genutzten Messbedingungen im Polarimeter Neben der Konzentration der chemischen Substanz und der durchstrahlten Probendicke hangt der Wert von dem verwendeten Losemittel wenn verwendet der Temperatur und der Wellenlange der verwendeten Lichtquelle ab Um dennoch Substanzen miteinander vergleichen zu konnen wurde der spezifische Drehwinkel a displaystyle alpha nbsp eingefuhrt der sich durch das Biot Gesetz nach Jean Baptiste Biot 4 wie folgt bestimmen lasst 5 6 Reine Flussigkeiten a a r d displaystyle left alpha right frac alpha rho cdot d nbsp Analog dazu fur Losungen a a b d displaystyle left alpha right frac alpha beta cdot d nbsp mit dem gemessenen Drehwinkel a displaystyle alpha nbsp ublicherweise in Grad der durchstrahlten Dicke d displaystyle d nbsp ublicherweise in Dezimeter dm der Dichte r displaystyle rho nbsp einer reinen Flussigkeit ublicherweise in Gramm g je Milliliter ml der Massenkonzentration b displaystyle beta nbsp der Losung ublicherweise in Gramm g Substanz je Milliliter ml LosungWie der absolute Drehwinkel wird auch der spezifische Drehwinkel mit positivem Vorzeichen angegeben wenn die Verbindung rechtsdrehend ist d h die Drehung erfolgt mit Blick gegen die Strahlrichtung im Uhrzeigersinn Ein negatives Vorzeichen erhalten hingegen linksdrehende Verbindungen mit einer Drehung gegen den Uhrzeigersinn Spiegelbild Isomere Enantiomere haben daher zwar den gleichen Betrag aber unterschiedliches Vorzeichen 7 Aus der Einheitenrechnung der obigen Gleichung und den verwendeten Einheiten der Messparameter ergibt sich fur den spezifischen Drehwinkel a displaystyle alpha nbsp die Einheit Grad mal Milliliter je Dezimeter und Gramm ml dm 1 g 1 5 Durch kurzen erhalt man daraus in SI Einheiten cm2 10 g 1 bzw rad m2 kg 1 5 Hierbei ist anzumerken dass in der Fachliteratur haufig Angaben in Grad oder dimensionslos zu finden sind die nicht die korrekte Dimension des spezifischen Drehwinkels wiedergeben Es handelt sich vielmehr um auf die ublichen Messbedingungen 8 ml dm 1 g 1 fur reine Flussigkeiten oder Losungen bzw ml g 1 mm 1 fur Feststoffe normierten Werte die nur unter deren Nennung korrekt zugeordnet werden konnen Auch wenn diese Form der Angabe bequemer und weit verbreitet ist sei an dieser Stelle wegen der erhohten Gefahr einer Fehlzuordnung von deren Verwendung abgeraten Die Wellenlange l displaystyle lambda nbsp des verwendeten Lichts und die Messtemperatur t displaystyle t nbsp fliessen nicht in die Berechnung des spezifischen Drehwinkels ein ein solches Modell fur alle Substanzen und Konzentrationen existiert noch nicht und ware sehr komplex Die Messbedingungen werden stattdessen dem spezifischen Drehwert als Index bzw als Hochzahl angefugt a l t displaystyle left alpha right lambda t nbsp Die Angabe der Messtemperatur t displaystyle t nbsp erfolgt hierbei ublicherweise in Grad Celsius C daher wird haufig nur der Zahlwert der Temperatur angegeben beispielsweise 20 fur 20 C a l 20 displaystyle left alpha right lambda 20 nbsp Analog dazu entfallt auch bei der Wellenlange des Lichts l displaystyle lambda nbsp ublicherweise in Nanometer nm die Einheitenangabe a 589 t displaystyle left alpha right 589 t nbsp Des Weiteren wird bei Messungen mit gelben Licht der Na D Linie 589 3 nm oft das Kurzel a D t displaystyle left alpha right text D t nbsp statt der Wellenlange 589 nm verwendet Da auch das verwendete Losungsmittel grossen Einfluss auf den spezifischen Drehwert haben kann vgl Tabelle muss dieses zusatzlich angegeben werden Denn fur einen Stoff X ist a displaystyle alpha nbsp eigentlich eine intensive Grosse unter Umstanden hangt a displaystyle alpha nbsp aber doch von der Konzentration ab deshalb sollte die Konzentration bei der Messung angegeben werden Ein Losemittel kann auch chemische Reaktionen auslosen siehe Mutarotation Bei der einzeiligen Angabe erfolgt die Nennung des verwendeten Losungsmittels und der Massenkonzentration b displaystyle beta nbsp in einer nachgestellten Klammer beispielsweise fur 10 3 g L Alanin gelost in Wasser und aufgefullt auf 100 ml gemessen bei 25 C mit Licht der Na D Linie 6 a D 25 2 7 m l d m g H 2 O b 103 m g m l displaystyle left alpha right text D 25 2 7 circ cdot mathrm frac ml dm cdot g left mathrm H 2 O beta 103 mathrm frac mg ml right nbsp Es sei auch hier darauf hingewiesen dass die Einheit der verwendeten Konzentration haufig entfallt oder separat genannt wird Beispiele Substanz Konzentration Losungsmittel a D 20 displaystyle left alpha right text D 20 nbsp in ml dm 1 g 1 Quellea D Glucose n a Wasser 112 2 9 b D Glucose n a Wasser 17 5D Glucoseim Losungsgleichgewicht Mutarotation n a Wasser 52 5Saccharose n a Wasser 66 4 9 Vitamin D n a Ethanol 102 5 9 n a Aceton 82 6n a Chloroform 52 0Molarer spezifischer Drehwinkel BearbeitenGelegentlich werden molare spezifische Drehwinkel angegeben da sie einen besseren Vergleich unterschiedlicher optisch aktiver Verbindungen ermoglichen 10 a mol M a 100 displaystyle left alpha right text mol frac M alpha 100 nbsp mit M als molare MasseDieser Drehwinkel wird auch molare Drehung oder Molrotation genannt 11 Als Symbole werden auch M displaystyle M nbsp F displaystyle Phi nbsp und nach IUPAC a m displaystyle alpha text m nbsp verwendet Anwendung in Pharmazie und Chemie BearbeitenMit Hilfe des spezifischen Drehwinkels lassen sich chirale Arzneistoffe identifizieren und ihre Reinheit kontrollieren 12 Bei enantioselektiven Synthesen hat man fruher mit Hilfe des Drehwinkels die optische Reinheit op englisch optical purity des hergestellten Stoffes bestimmt wenn der gemessene Drehwert bei bekannten Substanzen z B Naturstoffen identisch mit dem hochsten Literaturdrehwert war klassifizierte man die optische Reinheit mit 100 Heute werden solche analytischen Untersuchungen meist chromatographisch Dunnschichtchromatographie 13 nach dem Prinzip der chiralen Ligandenaustauschchromatographie 14 15 16 Gaschromatographie 17 Hochdruckflussigkeitschromatographie unter Verwendung einer chiralen stationaren Phase durchgefuhrt In der Lebensmittelchemie wird mittels der Polarimetrie die Konzentration von Zuckerlosungen bestimmt Saccharimetrie 18 Literatur BearbeitenH D Belitz Werner Grosch Peter Schieberle Food Chemistry Springer Science amp Business Media 2009 ISBN 978 3 540 69933 0 S 258 eingeschrankte Vorschau in der Google Buchsuche Weitere Beispielwerte Einzelnachweise Bearbeiten Eintrag zu optical rotatory power In IUPAC Hrsg Compendium of Chemical Terminology The Gold Book doi 10 1351 goldbook O04313 Version 2 3 1 Eintrag zu angle of optical rotation In IUPAC Hrsg Compendium of Chemical Terminology The Gold Book doi 10 1351 goldbook A00348 Version 2 3 1 Walter J Moore Grundlagen der Physikalischen Chemie de Gruyter 1990 S 639 eingeschrankte Vorschau in der Google Buchsuche Jean Baptiste Biot Introduction aux recherches de mecanique chinique dans lesquelles la lumiere polarisee est employee auxiliairement comme reactif Bachelier 1850 Freier Volltext in der Google Buchsuche a b c Eintrag zu optische Aktivitat In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 31 August 2014 a b A F Holleman E Wiberg N Wiberg Lehrbuch der Anorganischen Chemie 101 Auflage Walter de Gruyter Berlin 1995 ISBN 3 11 012641 9 S 405 Manfred Hesse Herbert Meier Bernd Zeeh Stefan Bienz Laurent Bigler Thomas Fox Spektroskopische Methoden in der organischen Chemie 8 uberarb Auflage Georg Thieme 2011 ISBN 978 3 13 160038 7 S 33 eingeschrankte Vorschau in der Google Buchsuche International Union of Pure and Applied Chemistry IUPAC Quantities units and symbols in physical chemistry Blackwell Science Oxford 1993 ISBN 0 632 03583 8 S 33 PDF a b c Manfred Hesse Herbert Meier Bernd Zeeh Stefan Bienz Laurent Bigler Thomas Fox Spektroskopische Methoden in der organischen Chemie 8 uberarb Auflage Georg Thieme 2011 ISBN 978 3 13 160038 7 S 34 eingeschrankte Vorschau in der Google Buchsuche Hans Dieter Jakubke Ruth Karcher Hrsg Lexikon der Chemie Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg 2001 Eintrag zu Molrotation In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 3 Januar 2015 Herbert Feltkamp Peter Fuchs Heinz Sucker Hrsg Pharmazeutische Qualitatskontrolle Georg Thieme Verlag 1983 ISBN 3 13 611501 5 249 251 K Gunther J Martens M Schickedanz Dunnschichtchromatographische Enantiomerentrennung mittels Ligandenaustausch In Angewandte Chemie 96 1984 S 514 515 doi 10 1002 ange 19840960724 K Gunther Thin layer chromatographic enantiomeric resolution via ligand exchange In Journal of Chromatography 448 1988 S 11 30 K Gunther M Schickedanz J Martens Thin Layer Chromatographic Enantiomeric Resolution In Naturwissenschaften 72 1985 S 149 150 Teresa Kowalska Joseph Sherma Hrsg Thin Layer Chromatography in Chiral Separations and Analysis CRC Press Taylor amp Francis Group Chromatographic Science Series Band 98 2007 ISBN 978 0 8493 4369 8 Kurt Gunther Jurgen Martens und Maren Messerschmidt Gas Chromatographic Separation of Enantiomers Determination of the Optical Purity of the Chiral Auxiliaries R and S 1 Amino 2 methoxymethylpyrrolidine In Journal of Chromatography A 288 1984 S 203 205 doi 10 1016 S0021 9673 01 93696 9 Reinhard Matissek Gabriele Steiner Markus Fischer Lebensmittelanalytik 4 Auflage Springer Berlin 2010 ISBN 978 3 540 92205 6 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Spezifischer Drehwinkel amp oldid 232944785