Polarimetrie

Titelblatt


Übung
Polarimetrie
SoSe 2022

Abgabedatum
19.06.2022

Expertengruppe 14
Cosima Fink
Laura Kahl
Anneliese Mohr




Inhaltsverzeichnis

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1. Multiple Choice (MC) Fragen

1.1. Spezifische Drehung von Ibuprofen

Die spezifische Drehung des racemischen Arzneistoffs Ibuprofen ist abhängig von der...
(1) Konzentration c
(2) Temperatur T
(3) Wellenlänge λ
(4) Intensität der Lichtquelle I
(5) Länge des Polarimeterrohres l

  1. Keine dieser Aussagen trifft zu.
  2. nur 1 und 5
  3. nur 1, 2 und 3
  4. nur 1, 2, 3 und 5
  5. 1 bis 5 (alle)

1.2. Spezifische Drehung von Vitamin D

Bei 20 °C wurde von einer Vitamin-D-Lösung (0,75 g/ml) in Ethanol mit einer Wellenlänge von 589 nm eine Drehung von 76,875 ° gemessen. Die Küvette ist 10 cm lang. Wie lautet die korrekte Angabe der spezifischen Drehung?

  1. [α]25D = +97,6 (c= 0,75 in C2H5OH)
  2. [α]20D = +97,6 (c= 0,75 in C2H5OH)
  3. [α]20D = +10,25 (c= 0,75 in C2H5OH)
  4. [α]20D = +102,5 (c= 0,75 in C2H5OH)
  5. [α]20D = +9,76 (c= 0,75 in C2H5OH)

1.3. Quantifizierung von Arzneistoffen

Welche der folgenden Substanzen sind mittels Polarimetrie quantifizierbar?
1.
3
2.
4
3: Cisplatin
4: Glucose
5: Alanin

  1. nur 1, 2 und 4
  2. nur 1 und 5
  3. nur 2 und 4
  4. nur 2, 4 und 5
  5. 1 bis 5 (alle)

1.4. Aufbau des lichtelektrischen Polarimeters

Zu Sehen ist der schematische Aufbau eines Polarimeters. Wie sind die verschiedenen Bauteile zu beschriften?

  1. 1: Lichtquelle, 2: Analysator, 3: Probe, 4: Polarisator, 5: Detektor
  2. 1: Lichtquelle, 2: Polarisator, 3: Probe, 4: Analysator, 5: Detektor
  3. 1: Lichtquelle, 2: Probe, 3: Polarisator, 4: Analysator, 5: Detektor
  4. 1: Lichtquelle, 2: Polarisator, 3: Probe, 4: Detektor, 5: Analysator
  5. 1: Lichtquelle, 2: Probe, 3: Polarisator, 4: Detektor, 5: Analysator

1.5. Konzentration von D- und L-Carvon im Gemisch

Eine Lösung von D-Carvon (β= 1 g/ml, [α]20D = -61 °mlgdm ) soll mittels Polarimetrie auf eine mögliche Verunreinigung mit dem Enantiomer L-Carvon ([α]20D = +61 °mlgdm) untersucht werden. Die Untersuchung erfolgte bei 20 °C in destilliertem Wasser in einer 100 mm langen Küvette. Eine Natriumdampflampe wurde dabei als Lichtquelle verwendet. Es wurde ein Drehwinkel von -15,25° gemessen.
Welche Konzentration besitzt L-Carvon in der Lösung?

  1. c(L-Carvon) = 0,25 g/ml
  2. c(L-Carvon) = 0,50 g/ml
  3. c(L-Carvon) = 0,75 g/ml
  4. c(L-Carvon) = 1,0 g/ml
  5. c(L-Carvon) = 1,25 g/ml

2. Textaufgaben

2.1. Lichtelektrisches Polarimeter vs. Halbschattenpolarimeter

  1. Im Folgenden ist ein Messvorgang zur Bestimmung des Drehwinkels beschrieben. Jedoch kommt es am Ende des Vorgangs zu einem falschen Messwert. Was könnte den Fehler verursacht haben?

Max Mustermann möchte eine Gehaltsbestimmung eines Glucosepulvers anhand der Vorgaben des Arzneibuchs mit einem lichtelektrischen Polarimeter durchführen. Dafür verwendet er das Licht einer Natrium-Dampflampe mit einer Wellenlänge von 589,3 nm und als Lösungsmittel dest. Wasser. An dem Polarimeter befindet sich zusätzlich noch ein Thermometer, welches eine Temperatur von 25,1ᵒC anzeigt. Er bestimmt zunächst den Nullwert, indem er Wasser in das Polarimeterrohr füllt und eine Messung aufnimmt. Dies wiederholt er dreimal um daraus den Mittelwert zu bilden. Danach füllt er die frisch hergestellte Probenlösung (10,0 g Substanz in 100 mL) in das Polarimeterrohr und bestimmt wie beim Nullwert beschrieben den Drehwinkel. Die Vermessung der Probenlösung wiederholt er fünfmal um daraus anschließend einen Mittelwert bilden zu können. Anhand des Mittelwerts errechnet er nun den Gehalt an Glucose in der Probe. Jedoch stellt er fest, dass der Gehalt des Pulvers erheblich von dem theoretischen Wert abweicht. Woran könnte das liegen?

  1. Die spezifische Drehung von 2-Brombutan beträgt 23,0 °. 19,5 g einer nicht verunreinigten Probe dieser Substanz werden in 100 ml Wasser gelöst und bei Standardbedingungen (d=10 cm, λ=589 nm, T=20 °C) vermessen. Der Drehwinkel beträgt + 2,8 °. Berechnen Sie die optische Reinheit und das Enantiomerenverhältnis!

Was passiert, wenn die Probe mit einer weiteren chiralen Substanz verunreinigt wäre? Welche Werte ergäben sich für die Vermessung des Racemates?

  1. Erklären Sie die Entstehung linear polarisierten Lichts im Nicolschen Prisma, möglichst anhand einer Skizze.

  1. Was unterscheidet ein Halbschattenpolarimeter von einem lichtelektischen Polarimeter? Welches ist das entscheidende zusätzliche Bauteil im Halbschattenpolarimeter, aus welchem Grund ist es notwendig und wie funktioniert es?

  1. Wie ist der Messablauf mit einem Halbschattenpolarimeter? Erklären Sie den Vorgang anhand dessen, was durch das Okular zusehen ist.

2.2. Zirkulardichroismus

  1. Ergänzen Sie die folgenden Sätze sinnvoll!

Zirkulardichroismus liegt vor, wenn (1) unterschiedlich stark (2) werden. Dies ist nur durch (3) möglich. Als gängige Abkürzung wird (4) verwendet. In einem zirkulardichroistischen Spektrum ist (5) gegen (6) aufgetragen. Zirkulardichroismus ist abhängig vom (7) und (8). Das verwendete Messgerät heißt (9) und besitzt als Herzstück einen (10), dessen Aufgabe es ist, aus linear polarisiertem Licht abwechselnd (1) herzustellen.
Zirkulardichroismus findet ebenfalls Anwendung in verschiedenen Monographien des (11). Beschriebene Messgrößen sind die (12), der (13) sowie die (14). (12) beschreibt die Differenz in der Absorption von (1) und ist (15). (13) ist der Quotient aus dem molaren differenzdichroistischen Absorptionskoeffizienten und dem molaren Absorptionskoeffizienten und beschreibt den Unterschied in der (16) für (1) im (17). (14) entsteht durch eine unterschiedlich starke (18) von (1) nach dem Durchtritt durch die Probe.

  1. Zeichnen Sie den schematischen Aufbau eines Zirkulardichrographen!

  1. Erklären Sie die Funktionsweise des CD-Modulators!

  1. Welches der drei Messgeräte (Halbschattenpolarimeter, lichtelektrisches Polarimeter, Zirkulardichrograph) würden Sie für welchen Zweck empfehlen?

3. Einzelnachweise

1 vgl. Skript: Optische Methoden (Version SoSe 2022): Polarimetrie, Dr. Thomas Kellner, Folien 15 und 16

2 vgl. Skript: Optische Methoden (Version SoSe 2022): Polarimetrie, Dr. Thomas Kellner, Folie 15

3 Eigene Abbildung: Laura Kahl,2022

4 Eigene Abbildung: Laura Kahl,2022

5 vgl. Skript: Optische Methoden (Version SoSe 2022): Polarimetrie, Dr. Thomas Kellner, Folien 3, 17 und 20

6 vgl. Instrumentelle pharmazeutische Analytik; Rücker, Neugebauer, Willems; Auflage 7, Kapitel 5.1.3

7 Eigene Abbildung: Cosima Fink,2022

8 Eigene Abbildung: Laura Kahl,2022

9 Eigene Abbildung: Laura Kahl,2022

10 Eigene Abbildung: Cosima Fink,2022

11 vgl. Skript: Optische Methoden (Version SoSe 2022): Polarimetrie, Dr. Thomas Kellner, Folie 11

12 vgl. Skript: Optische Methoden (Version SoSe 2022): Polarimetrie, Dr. Thomas Kellner, Folie 20

14 vgl. Instrumentelle pharmazeutische Analytik; Rücker, Neugebauer, Willems; Auflage 7, Kapitel 5.1.3

15 vgl. Pharmazeutisches Arzneibuch, 10. Ausgabe, Grundwerk 2020 inkl. 4. Nachtrag; Glucose: Prüfung auf Identität A

16 vgl. Skript: Stereochemie 5 (Version WiSe 2021/22): Optische Aktivität, Prof. Dr. Conrad Kunick, Folie 8

17 Eigene Abbildung: Laura Kahl,2022

18 vgl. Skript: Optische Methoden (Version SoSe 2022): Polarimetrie, Dr. Thomas Kellner, Folie 9

19 vgl. Skript: Optische Methoden (Version SoSe 2022): Polarimetrie, Dr. Thomas Kellner, Folien 12 und 13

20 vgl. https://de.wikipedia.org/wiki/Polarimeter, Abgerufen 27.05.2022, 12:00

21 Eigene Abbildung: Laura Kahl,2022

22 vgl. Skript: Optische Methoden (Version SoSe 2022): Polarimetrie, Dr. Thomas Kellner, Folie 13

23 vgl. https://pharmchem.de.cool/wiki/Instru/Polarimetrie, Abgerufen 24.05.2022, 11:15

24 vgl. https://pharmchem.de.cool/wiki/Instru/Polarimetrie, Abgerufen 24.05.2022, 12:00

26 vgl. Instrumentelle pharmazeutische Analytik; Rücker, Neugebauer, Willems; Auflage 7, Kapitel 5.2.2

27 Eigene Abbildung: Cosima Fink,2022

28 vgl. Skript: Optische Methoden (Version SoSe 2022): Polarimetrie, Dr. Thomas Kellner, Folie 24

29 vgl. Skript: Optische Methoden (Version SoSe 2022): Polarimetrie, Dr. Thomas Kellner, Folie 24

30 vgl. Instrumentelle pharmazeutische Analytik; Rücker, Neugebauer, Willems; Auflage 7, Kapitel 5.2.4

31 vgl. Skript: Optische Methoden (Version SoSe 2022): Polarimetrie, Dr. Thomas Kellner, Folien 19, 20 und 25

32 vgl. Instrumentelle pharmazeutische Analytik; Rücker, Neugebauer, Willems; Auflage 7, Kapitel 5.1.3 und 5.2.5