《從旋光拉曼譜求取手性分子鍵極化率及其機理研究》是依託清華大學，由吳國禎擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：從旋光拉曼譜求取手性分子鍵極化率及其機理研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：吳國禎
- 項目類別：專項基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
手性分子的構型不能與其自身的鏡像相吻合。此類分子被稱為具有光學旋光性。分子的旋光性還表現在對圓偏振光的吸收與散射方面。在光的散射方面，主要指的手性分子的同一個振動模對於左右園偏振的雷射具有不同的拉曼散射截面（ROA），其差別量也非常小，只有散射截面的萬分之一。它所測量的物理過程是比經由偶極矩過程的光的吸收，光的散射（二次偶極矩過程）更深一個層次，牽涉到分子振動引致的電-磁和四極矩的相互作用過程。其中的磁性是指分子振動時引起的電荷流動，所引致的磁場。這是一種更為高次的效應，反映著分子內更為細緻，也更為豐富的有關立體結構的信息。過去，我們基於從拉曼峰強，求取鍵極化率，從而對於拉曼激發態的電荷結構有了深入的了解。這個方法可以推廣到ROA。 我們的研究項目，就是擬從ROA 的左右旋園偏振光的不同拉曼散射強度，來求取所對應的鍵極化率的差別。這些對應的鍵極化率的差別，蘊藏著有關ROA 的機制信息。
結題摘要
結題摘要 （ 2012年 項目號21153001） 我們獲得主要下面三個結論： 1． 左右手性分子在鏡面反演（或中心元素的反演）下互易，R 和S構型對映體在此反演下互易。這對映體具有相同的拉曼譜圖，因此，它們具有相同的鍵極化率。然而，它們的ROA譜峰正好反號。因此，它們的微分鍵極化率也反號。pinene，L-alanine, methyloxirane，反-2，3-環氧丁烷，手性分子2,3-丁二醇，S-phenylethylamine，S 1-amino,2-propanol工作顯示在非對稱C原子上，沿著非對稱原子和與其相連線的H原子所構成的平面兩側鍵的微分鍵極化率也具有類似的反號性質。在pinene的事例中，雖然這些微分鍵極化率不必然反號，但是它們的差別還是很凸顯的。另外，在pinene分子中，有個局域的鏡面對稱，在鏡面兩側的C-C鍵,就微分鍵極化率，ROA譜峰的符號特徵等，也顯示同樣的趨勢。這些均表明在不對稱C原子的手性不對稱性質是相當徹底的。 2． 對於一般的拉曼，極化率的關係是 對角元大於非對角元 即對於（特別是鍵伸縮的）鍵極化率，（大體上是）對稱的坐標大於反對稱的坐標。 而反對稱的坐標具有更明顯的旋光，或說是手性的效應。即對於微分鍵極化率是反對稱的大於對稱的。據此，我們了解到極化率張量的非對角元比對角元更能體現手性的非對稱性。明確地說，對於旋光拉曼，我們有非對角元大於對角元。這應會是一個旋光拉曼普遍的性質。 總結地說，拉曼效應更多的是由極化率張量的對角元所表現，而旋光拉曼效應則更多地由非對角元所表現。 3． 我們結合拉曼譜、旋光拉曼譜以及我們（多年前）提議的計算旋光拉曼譜峰符號的經典公式，同時結合我們對鍵極化率的理解，從而得到：在拉曼過程中，受激發參與拉曼過程的電荷數，約為分子中總電子數的20%。
