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李灿院士:成功研制第一台457nm短波长手性拉曼光谱仪
分析仪器采购网(www.myiqi.cn)  2017-12-13  
【导读】2017年李灿院士团队研制成功了新一代短波长(457nm)手性拉曼光谱仪,灵敏度得到了大幅度提高。
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  2017年12月2-4日,第十九届全国光散射学术会议(CNCLS19)在广州中山大学召开。CNCLS19是由中国物理学会光散射专业委员会主办、中山大学承办、吉林大学协办。

  在CNCLS19的第一天即开幕式上,中国科学院大连化学物理研究所李灿院士为大家带来了题为《短波长手性拉曼及其手性化学和生物分子研究》的精彩报告。

  李灿院士,中国科学院大连化学物理研究所研究员、洁净能源国家实验室主任,2003年当选中国科学院院士。主要从事催化材料、催化反应和催化光谱表征方面的研究。研制了具有自主知识产权的国内第一台用于催化材料研究的紫外共振拉曼光谱仪并开始商品化生产;在国际上最早利用紫外拉曼光谱解决分子筛骨架杂原子配位结构等催化领域的重大问题;发展了纳米孔中的手性催化合成和乳液催化清洁燃料油超深度脱硫技术等。近年来,主要致力于太阳能光催化制氢以及太阳能光伏电池材料研究。

  手性是自然界普遍存在的一种现象,手性药物则是手性化合物中非常重要的一个分支(手性药物是指具有左旋或右旋对映体化学结构的单一对映体化合物,包括光学纯药品、光学纯农业化学品及其他光学纯产品与中间体)。手性药物的研究目前已成为国际新药研究的新方向之一,近十多年来国际公布上市的重磅药物中超过70%是手性药物。世界各国对于手性药物上市的手性对映体药效的要求极其严格,因此,手性中间体及手性药物的结果鉴定具有着“非同一般”的重要性。

  分子手性的鉴定方法有HPLC、NMR等经验方法,也有XRD以及手性光谱等非经验方法。手性拉曼光谱(ROA)的首次实验报道见于1972年。手性拉曼光谱(ROA)法用于手性结构检定具有立体结构敏感且响应时间短(相对于NMR)、可进行水溶液体系中手性分子构象测定、鉴定手性分子绝对构型而无需结晶、检测对映体过量值而无需手性分离等潜在优势。但是,手性拉曼光谱也尤其弱势的地方,如,拉曼散射的信号非常弱,手性拉曼的信号强度是其千分之一或者更弱。所以,直到2003年,第一台商品化的手性拉曼光谱仪才面世(美国,BioTools公司)。

  而李灿院士团队于1997年成功研制出我国第一台具有自主知识产权的紫外拉曼光谱仪,解决了国际拉曼光谱领域长期存在的荧光干扰问题,并在国际上最早将其应用于催化及材料科学的研究。获得了国家科技发明二等奖。通过紫外共振拉曼光谱首次获得了钛硅分子筛(TS-1)中有关骨架钛物种存在的直接证据。建立了鉴定微孔和中孔分子筛骨架中过渡金属杂原子的拉曼光谱研究方法,这一方法已被国际催化界认为是一种最为可靠的杂原子表征方法。2004年李灿院士团队又研制成功紫外可见全波段共振拉曼光谱议,使我国在拉曼光谱的催化表征研究方面继续处于国际先进水平。2008年,李灿研究组与卓立汉光仪器公司合作,开始将紫外拉曼光谱仪产业化。

  2012年李灿院士团队承担了基金委国家重大科研仪器设备研制专项“电场、磁场调制的短波长手性拉曼光谱仪研制”。在研制过程中关于短波长的选择,李灿院士报告中介绍到,既要避开有机分子的荧光干扰(>450nm),还要躲开电子态吸收(<300nm),同时,通过实验发现450nm左右的波长可达到实测信号的最大化;这时,市面上正好出现了高质量的457nm激光器,所以,团队选择了457nm短波长。经过几年时间的研制工作,2017年李灿院士团队研制成功了新一代短波长(457nm)手性拉曼光谱仪,灵敏度得到了大幅度提高。

  报告的最后,李灿院士介绍了短波长(457nm)手性拉曼光谱技术在氨基酸、蛋白、糖、核酸等的水溶液以及药物中间体、药物分子等的有机溶剂条件下的应用研究,解决了该领域中的一些关键科学问题。
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