Удельный угол вращения. Контрактное производство

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ

Поляриметрия ОФС.1.2.1.0018.15
Взамен ГФ XII ,ч.1, ОФС 42-0041-07

Оптическое вращение – свойство вещества вращать плоскость поляризации при прохождении через него поляризованного света.

В зависимости от природы оптически активного вещества вращение плоскости поляризации может иметь различное направление и величину. Если от наблюдателя, к которому направлен свет, проходящий через оптически активное вещество, плоскость поляризации вращается по часовой стрелке, то вещество называют правовращающим и перед его названием ставят знак (+); если же плоскость поляризации вращается против часовой стрелки, то вещество называют левовращающим и перед его названием ставят знак (–).

Величину отклонения плоскости поляризации от начального положения, выраженную в угловых градусах, называют углом вращения и обозначают греческой буквой α. Величина угла вращения зависит от природы оптически активного вещества, длины пути поляризованного света в оптически активной среде (чистом веществе или растворе) и длины волны света. Для растворов величина угла вращения зависит от природы растворителя и концентрации оптически активного вещества. Величина угла вращения прямо пропорциональна длине пути света, т. е. толщине слоя оптически активного вещества или его раствора. Влияние температуры в большинстве случаев незначительно.

Для сравнительной оценки способности различных веществ вращать плоскость поляризации света вычисляют величину удельного вращении [α].

Удельное оптическое вращение представляет собой угол вращения α плоскости поляризации монохроматического света при длине волны линии D спектра натрия (589,3 нм), выраженный в градусах, измеренный при температуре 20 ºС, рассчитанный для толщины слоя испытуемого вещества 1 дм и приведенный к концентрации вещества, равной 1 г/мл. Выражается в градус-миллилитрах на дециметр-грамм [(º) ∙ мл ∙ дм -1 ∙ г -1 ].

Иногда для измерения используют зеленую линию спектра ртути с длиной волны 546,1 нм.

При определении [α] в растворах оптически активного вещества необходимо иметь в виду, что найденная величина может зависеть от природы растворителя и концентрации оптически активного вещества.

Замена растворителя может привести к изменению [α] не только по величине, но и по знаку. Поэтому, приводя величину удельного вращения, необходимо указывать растворитель и выбранную для измерения концентрацию раствора.

Удельное вращение определяют в пересчете на сухое вещество или из высушенной навески, что должно быть указано в фармакопейной статье.

Измерение угла вращения проводят на поляриметре, позволяющем определить величину угла вращения с точностью ± 0,02 ºС при температуре (20 ± 0,5) ºС. Измерения оптического вращения могут проводиться и при других значениях температуры, но в таких случаях в фармакопейной статье должен быть указан способ учета температуры. Шкалу обычно проверяют при помощи сертифицированных кварцевых пластинок. Линейность шкалы может быть проверена при помощи растворов сахарозы.

Оптическое вращение растворов должно быть измерено в течение 30 мин с момента их приготовления; растворы или жидкие вещества должны быть прозрачными. При измерении прежде всего следует установить нулевую точку прибора или определить величину поправки с трубкой, заполненной чистым растворителем (при работе с растворами), или с пустой трубкой (при работе с жидкими веществами). После установки прибора на нулевую точку или определения величины поправки проводят основное измерение, которое повторяют не менее 3 раз.

Для получения величины угла вращения α показания прибора, полученные при измерениях, алгебраически суммируют с ранее найденной величиной поправки.

Величину удельного вращения [α] рассчитывают по одной из следующих формул.

Для веществ, находящихся в растворе:

l – толщина слоя, дм;

c – концентрация раствора, г вещества на 100 мл раствора.

Для жидких веществ:

где α – измеренный угол вращения, градусы;

l – толщина слоя, дм;

ρ – плотность жидкого вещества, г/мл.

Измерение величины угла вращения проводят для оценки чистоты оптически активного вещества или для определения его концентрации в растворе. Для оценки чистоты вещества по уравнению (1) или (2) рассчитывают величину его удельного вращения [α]. Концентрацию оптически активного вещества в растворе находят по формуле:

Поскольку величина [α] постоянна только в определенном интервале концентраций, возможность использования формулы (3) ограничивается этим интервалом.

Оптической активностью, способностью вращать плоскость поляризации поляризованного луча света, обладают оптически активные вещества. Оптическая активность соединений обусловлена хиральностью их молекул и отсутствием элементов симметрии.

В зависимости от природы оптически активного соединения вращение плоскости поляризации может быть различным по направлению и углу вращения. Если плоскость поляризации вращается по часовой стрелке, направление вращения обозначают знаком «+», если против часовой стрелки - знаком «-». В первом случае вещество называют правовращающим, а во втором - ле-вовращающим. Величину отклонения плоскости поляризации от начального положения, выраженную в угловых градусах, называют углом вращения и обозначают греческой буквой а.

Угол вращения зависит от природы и толщины оптически активного вещества, температуры, природы растворителя и длины волны света.

Для сравнительной оценки способности различных веществ вращать плоскость поляризации света вычисляют удельное вращение [a]D>. .УЭеяьное вращение - это константа оптически активного вещества, вращение плоскости поляризации монохроматического света, вызванное слоем оптически активного вещества толщиной 1 дм при пересчете на содержание 1 г вещества в 1 мл объема:

где а - измеряемый угол вращения, град; D - длина волны монохроматического света; t - температура, при которой проводилось измерение; / - толщина слоя, дм; С -концентрация раствора, выраженная в граммах вещества на 100 мл раствора.

Обычно определение удельного вращения проводят при 20 °С и длине волны, соответствующей D-линии натрия (À, = 589,3 нм).

Для жидких веществ удельное вращение

где d - плотность жидкого вещества, г/мл.

Часто вместо удельного вращения рассчитывают молярное ера-ù^Hèe (по следующей формуле:

к 100 " где M - молекулярная масса.

Измерение угла вращения производят с помощью иоляримеяг-рое (рис. 1.101), которые позволяют получать результаты с точностью ±0,02°.

Принцип работы поляриметра заключается в следующем: испускаемый от источника - натриевой лампы 1 - луч рассеянного света проходит через поляризатор 3 (призмы Николя) и превращается в плоскополяризованный. Этот луч отличается от естественного тем, что колебания векторов электромагнитного поля происходят в одной плоскости, называемой плоскостью поляри

Рис. 1.101. Поляриметр:

1 - источник света; 2 - дихроматический фильтр; 3 - поляризующие призмы Николя (поляризатор); 4 - кювета с раствором вещества; 5 - анализирующая призма Николя (анализатор); 6 - шкала; 7 - окуляр; 8 - рукоятка управления анализатором

зации. На пути поляризованного луча помещают кювету с оптически активным веществом 4, способным вращать плоскость поляризации влево или вправо на определенный угол. Для того чтобы измерить угол поворота а, вмонтирована еще одна призма Николя - анализатор 5. Путем вращения его вправо или влево добиваются полного гашения проходящего луча света. Угол, на который был при этом повернут анализатор, представляет собой наблюдаемое оптическое вращение. Значение угла фиксируют по шкале 6.

Методика измерения. Сначала устанавливают нулевое положение призм. Для этого в прибор помещают пустую кювету 4, если исследуют чистое жидкое вещество, или трубку, наполненную растворителем. Перед прибором устанавливают электрическую лампочку 1, если прибор имеет вмонтированный желтый светофильтр. Затем приводят призмы анализатора в положение, при котором оба поля зрения имеют равное освещение. Повторяют это три раза и из полученных показаний берут среднее значение, которое и принимают за нулевое положение призм. После этого помещают трубку с исследуемым раствором или жидкостью и, как было указано выше, снимают показания поляриметра.

Приготовление раствора. Тщательно взвешенный образец массой 0,1-0,5 г растворяют в мерной колбе в 25 мл растворителя. Обычно в качестве растворителей используют воду, этанол, хлороформ. Раствор должен быть прозрачным, не содержать нерастворимых взвешенных частичек и, по возможности, бесцветным. Если получен непрозрачный раствор, его следует обязательно профильтровать через бумажный фильтр, первую порцию фильтрата отбросить, а второй заполнить поляриметрическую трубку и приступить к определению.

Заполнение поляриметрической трубки. Один конец поляриметрической кюветы 4 (рис. 1.101) завинчивают с помощью насадки. Трубку ставят вертикально и заполняют раствором до тех пор, пока над верхним концом трубки не образуется круглый мениск. На конец трубки надвигают стеклянную пластинку так, чтобы в трубке не оставалось пузырьков воздуха, а затем навинчивают латунную насадку.

внимание/ Между стеклянной иластинкой и латунной насадкой кладут резиновую ирокладку. & нельзя иомецать между концом стеклянной трубки и стеклянной ирокладкой, иоскольку будет нарушен контакт «стекло-стекло».

Заполненную раствором поляриметрическую трубку помещают в поляриметр и измеряют вращение, считывая показания шкалы. Проводят не менее трех измерений и полученные данные усредняют. Наблюдаемое вращение вычисляют как разность между полученным и нулевым значениями. Этот результат используют для расчета удельного вращения по одной из приведенных формул. Рассчитанные значения [а]^ сравнивают с литературными данными.

ПРАКТИКУМ

Задание. Определите удельное вращение в воде при 20 °С следующих веществ: глюкозы, Х)-рибозы, Х-аскорбиновой кислоты, арбутина, мальтозы, сахарозы, гликогена, ^-аскорбиновой кислоты.

Поляриметрический метод анализа основан на способности веществ отклонять плоскость поляризации при прохождении че-рез них поляризованного света.

Вещества, отклоняющие плоскость поляризации света впра-во или влево, называются оптически активными.

Если вращение плоскости поляризации происходит вправо (по движению часовой стрелки), то вещество называют право-вращающим и перед названием его ставят индекс d или знак + (плюс); если вращение плоскости поляризации происходит влево (против часовой стрелки), то вещество называют лево-вращающим и перед названием его ставят индекс 1 или знак - (минус).

Величину отклонения плоскости поляризации от начального положения, выраженную в угловых градусах, называют углом вращения и обозначают греческой буквой а.

Величина угла вращения зависит от природы оптически ак-тивного вещества, толщины его слоя, температуры, природы растворителя и длины волны света.

Как правило, определение оптического вращения проводят при 20 °С и при длине волны линии D спектра натрия (589,3).

Оптическая активность вещества характеризуется удельным вращением, т. е. вращением плоскости поляризации, вызванно-го слоем вещества (/) толщиной 1 дм при концентрации С, рав-ной 1 г вещества в 1 мл объема при 20 °С. Обозначают удель-ное вращение знаком {а]г> 20 .

Удельное вращение растворов вычисляют по формуле:

где: а - измеренный угол вращения, градусы; / - толщина слоя раствора, дм; С - концентрация раствора, %.

Зная удельное вращение вещества, постоянное в определен-ном интервале концентраций, можно вычислить его содержание в растворе в процентах (С) по формуле:

Для жидких индивидуальных веществ удельное вращение определяется по формуле:

где: а - измеренный угол вращения, градусы; / - толщина слоя вещества, дм; р - плотность жидкости, г/см 8 .

Метод поляриметрии широко используется в фармацевтиче-ском анализе для установления оптической активности лекарст-венных веществ, качественной и количественной оценки их.

Для измерения угла вращения плоскости поляризации при-меняют приборы, называемые поляриметрами.

В практической работе используются поляриметры различ-ных систем, основанные на одном и том же принципе их работы.

Устройство поляриметра представлено на рис. 4.

Оптическая система прибора. Свет от источника излучения через светофильтр (или матовое стекло) попадает на призму-поляризатор, которая образует на выходе два разделен-ных поляризованных пучка, причем потоки в каждом из них равны. Поляризатор установлен так, что плоскости поляриза-ции обоих пучков составляют один и тот же угол с плоскостью поляризации анализатора. Если на пути обоих пучков установ-лена кювета с раствором, то плоскости поляризации будут по-вернуты и один из пучков будет больше ослаблен анализатором, чем другой. Поворот компенсатора позволит скомпенсировать указанное изменение потока. Одновременно вращается шкала, которая подсвечена через призму и наблюдается в лупу. Через зрительную трубу наблюдается окраска полей.

Порядок работы. 1. Окуляр зрительной трубы и лупу шкалы устанавливают (при помощи вращения их оправ) на максимальную резкость изображения так, чтобы вертикальная линия, разделяющая после зрения на две половины, была четко видна, а в поле зрения лупы ясно были видны штрихи и цифры нижней шкалы и нониуса (верхней шкалы).

2. Установка прибора на 0. Для этого добиваются полной однородности обеих половинок поля зрения с помощью рукоят-ки передачи. При этом нулевые деления шкалы и нониуса должны совпадать. В противном случае с помощью ключа пере-мещают нониус до совмещения его нулевого деления с нулевым делением шкалы.

3. Заполнение поляриметрической кюветы. Перед наполнени-ем кювету промывают испытуемым раствором два раза; жид-кости наливают столько, чтобы она выступала поверх краев трубки. Выжидают некоторое время, чтобы пузырьки газа под-нялись вверх. Закрывают кювету чистым стеклом, как бы сре-зая выступающую жидкость.

4. Поляриметрическую кювету с испытуемым раствором вкла-дывают в камеру прибора, при этом изменяется однородность обеих половинок поля зрения. Вращением рукоятки передачи уравнивают их освещенность.

5. Производят отсчет показаний с точностью до 0,01.

6. Затем повторяют уравнивание освещенностей обеих половин поля зрения, и снова проводят отсчет показаний, повторяя 5 раз. Берут среднеарифметическое и принимают за результат. Выбор светофильтра. 1. Если при исследовании бес-цветных или слабоокрашенных растворов не наблюдается раз-личие в оттенках окраски обеих половин поля зрения, то пово-ротную обойму ставят в положение, соответствующее обозна-чению «М». При этом положении в оптическую систему вводит-ся матовое стекло.

2. Если при поляризации бесцветных или слабоокрашенных растворов наблюдается некоторое различие в оттенках окраски обеих половин поля зрения, затрудняющее приведение поля зрения к однородности, то поворотную обойму ставят в положе-ние, соответствующее обозначению «С». При этом положении в оптическую систему вводится светофильтр.

3. В случае работы с темноокрашенными растворами обойму ставят в положение без обозначения, что соответствует макси-мальной интенсивности освещения поля зрения.

Показателем качества препаратов углеводов является удельное вращение растворов, характеризующее оптическую активность. Для установления удельного вращения глюкозу предварительно сушат при 100 - 105°С до постоянной массы. Измерение угла вращения глюкозы и сахара молочного производят с помощью поляриметра после предварительного прибавления к испытуемому раствору двух капель раствора аммиака. При этом ускоряется процесс мутаротации. Он связан с установлением равновесия в образовании двух эпимеров. Это создает усредненное значение удельного вращения раствора глюкозы.

2. Аналогично осуществляют процесс эпимеризации сахара молочного.Под действием кислоты или фермента инвертазы сахароза гидролизуется. Образующуюся смесь D-глюкозы и D-фруктозы называют инвертным сахаром. Эта смесь является левовращающей, так как оптические свойства ее складываются за счет удельного вращения глюкозы (+52,5°) и левовращающей фруктозы (-93°).

Глюкоза - удельное вращение от + 52 до + 53° (10%-ный водный раствор).

Сахар молочный - удельное вращение от + 52 до + 53,5° (5%-ный водный раствор).

Сахароза - удельное вращение от + 66,5 до + 66,8° (10%-ный водный раствор).

3. Подлинность глюкозы и лактозы устанавливают, нагревая до кипения растворы препаратов с реактивом Фелинга. При этом глюкоза образует кирпично-красный осадок оксида меди (I). Лактоза в тех же условиях дает желтый осадок, переходящий в буровато-красный. Сахароза в отличие от глюкозы и лактозы не восстанавливает реактив Фелинга.

4. При действии на глюкозу и лактозу аммиачным раствором нитрата серебра выделяется черный осадок серебра.

Сахароза не дает положительной реакции с фенилгидразином.

7. Под воздействием минеральныхкислотили щавелевой кислоты моно- и дисахариды превращаются при нагревании в пробирке на пламени горелки в фурфурол или его производные (дисахариды вначале гидролизуются в моносахариды). Из гексоз (глюкоза) образуется оксиметилфурфурол, а из пентоз (фруктоза) - фурфурол:

Фурфурол или оксиметилфурфурол, являясь летучими соединениями, взаимодействуют с анилином или новокаином, нанесенным на фильтровальную бумагу, которой накрывают пробирку. Вначале образуются основания Шиффа, имеющие светло-желтую окраску, а затем фурановый цикл раскрывается и получается полиметиновый краситель - производное оксиглютаконового альдегида (малиново-фиолетовое окрашивание):

9. Присутствие гидроксильных групп можно также доказать реакцией ацетилирования.

10. Определение подлинности крахмала проводят: при вливании в 100 мл кипящей воды при постоянном перемешивании смеси крахмала с водой (1:5) и последующем кипячении в течение 2-3 минут образуется мало прозрачный клейстер беловатого цвета с голубоватым оттенком нейтральной или слабокислой реакции.

От прибавления к остывшему крахмальному клейстеру 1 капли 0,5%-ного раствора иода появляется синее окрашивание.

Крахмальный клейстер применяют в качестве индикатора при иодометрическом титровании.

Теория поляриметрии

Оптическая активность веществ очень чувствительна к изменениям пространственной структуры молекул и к межмолекулярному взаимодействию.

Исследование оптической активности веществ

С помощью оптических поляриметров определяют величину вращения плоскости поляризации света при прохождении его через оптически-активные среды (твёрдые вещества или растворы).

Поляриметрия широко применяется в аналитической химии для быстрого измерения концентрации оптически-активных веществ (см. Сахариметрия), для идентификации эфирных масел и в других исследованиях.

• Величина оптического вращения в растворах зависит от их концентрации и специфических свойств оптически-активных веществ.
• Измерение вращательной дисперсии света (спектрополяриметрия, определение угла вращения при изменении длины волны света позволяет изучать строение веществ.

См. также

Литература

• Волькенштейн М. В., Молекулярная оптика, М.-Л., 1951
• Джерасси К., Дисперсия оптического вращения, пер. с англ., М., 1962
• Терентьев А. П., Органический анализ, М., 1966

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Удельная теплоемкость
• Удельная электропроводность

Смотреть что такое "Удельное вращение" в других словарях:

Удельное вращение - см. Вращательная способность химических соединений …

удельное вращение вещества - Угол, на который поворачивается плоскость поляризации оптического излучения определенной длины волны при прохождении им пути единичной длины в веществе. [ГОСТ 23778 79] Тематики оптика, оптические приборы и измерения EN specific rotation of… …

удельное вращение раствора - Отношение угла, на который поворачивается плоскость поляризации оптического излучения определенной длины волны при прохождении им пути единичной длины в растворе вещества, к концентрации этого вещества. [ГОСТ 23778 79] Тематики оптика, оптические … Справочник технического переводчика

Удельное вращение некоторых органических веществ - Вещество Растворитель Удельное вращение* Сахароза Вода +66,462 Глюкоза Вода +52,70 … Химический справочник

относительное удельное вращение вещества - Отношение удельного вращения вещества к плотности этого вещества. [ГОСТ 23778 79] Тематики оптика, оптические приборы и измерения EN relative specific rotation of substance DE relative spezifische Materialdrehung FR rotation relative spécifique… … Справочник технического переводчика

Вращение плоскости поляризации - поперечной волны физическое явление, заключающееся в повороте поляризационного вектора линейно поляризованной поперечной волны вокруг её волнового вектора при прохождении волны через анизотропную среду. Волна может быть электромагнитной,… … Википедия

ВРАЩЕНИЕ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ - ВРАЩЕНИЕ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ, изменение направления (плоскости) колебаний лучей поляризованного света (см. Поляризация оптическая). Этим свойством обладают: 1. Все прозрачные тела, если их поместить в магнитном поле (магнитное В. п. п.). Для… … Большая медицинская энциклопедия

УДЕЛЬНОЕ МАГНИТНОЕ ВРАЩЕНИЕ - то же, что (см. ВЕРДЕ ПОСТОЯННАЯ). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983 … Физическая энциклопедия

Вращательная способность химических соединений - Под именем вращательной способности химических соединений подразумевается способность, присущая некоторым из них, отклонять плоскость поляризации светового луча от ее первоначального направления. Допустим, что в луче такого поляризованного света… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Сахарозы - (хим.) название, произведенное от слова сахароза, синонима тростникового сахара; систематически употреблено для обозначения углеводов общей формулы С12Н22О11 только в настоящем Энц. сл. и в 1 м томе соч. Толленса Handb. der Kohlenhydrate (Бресл.… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона