紅外,拉曼光譜

1、一束頻率為V0的入射光，照射到氣體液體或透明晶體樣品上，絕大部分可以透過，大約有0.1%的入射光光子與分子發(fā)生碰撞后向各個(gè)方向散射。有一部分散射光發(fā)生了光子與分子之間的能量交換，即非彈性碰撞，散射的頻率不再等于V0，而是Vi，這種散射現(xiàn)象稱為拉曼散射。根據(jù)這個(gè)原理所獲得的散射光譜，稱為拉曼光譜。若入射光與基態(tài)分子相碰撞而發(fā)生拉曼散射，分子從光子那里獲得能量，從振動(dòng)基態(tài)躍遷到振動(dòng)的激發(fā)態(tài)，而散射光子的能量減小，散射光的頻率低于入射光的頻率，這種形式的拉曼散射稱為Stokes輻射，相應(yīng)的光譜線稱為Stokes線。如果與入射光相碰撞的分子是處于振動(dòng)的激發(fā)態(tài)，結(jié)果分子交出能量給光子，散射光子的能量增強(qiáng)

2、，散射光的頻率大于入射光的頻率，這種形式的拉曼散射稱為反-Stokes輻射，相應(yīng)的譜線為反-Stokes線。在振動(dòng)光譜中有九個(gè)譜峰，按 波數(shù)遞減的方向命名為酰胺A、B及酰胺I至VII帶，各種酰胺(Amide)頻率：在3000cm-1以上，有酰胺A（3280cm-1）及酰胺B（3090cm-1 ） ；在1700cm-1以下有酰胺（1650cm-1）酰胺(1550cm-1)酰胺(13001250cm-1)酰胺(627cm-1)酰胺(725cm-1)酰胺(600cm-1)及酰胺(206cm-1)。酰胺A 3280cm-1酰胺B 3090cm-1 酰胺 1650cm-1 酰胺 1550cm-1 酰胺

3、13001250cm-1C=O伸縮、CN伸縮和NH面內(nèi)彎曲振動(dòng)NH面內(nèi)變形及CN伸縮振動(dòng)CH伸縮振動(dòng)振動(dòng)譜帶 振動(dòng)波數(shù) 歸屬N-H伸縮N-H伸縮（費(fèi)米共振）酰胺 627cm-1 O=CN面內(nèi)彎曲振動(dòng)酰胺 725cm-1 NH面外彎曲酰胺 600cm-1 C=O面外彎曲酰胺 206cm-1 CN扭曲振動(dòng)振動(dòng)譜帶 振動(dòng)波數(shù) 歸屬此外，還有可能存在CCH3伸縮振動(dòng)頻率（910890cm-1）以及骨架振動(dòng)頻率（500cm-1以下）。酰胺I帶各子峰所對(duì)應(yīng)的二級(jí)結(jié)構(gòu)：Table2 FT-Raman frequencies of protein amide I bands and their assignm

4、ents to different secondary structure單位/cm-1 1624 1631 1637 1645 1654 指認(rèn) -折疊 -折疊 卷曲及轉(zhuǎn)角 無規(guī)卷曲 -螺旋 1663 1668 1678 1685 16901700 -折疊 -折疊 轉(zhuǎn)角 轉(zhuǎn)角 轉(zhuǎn)角 此外，Lippert等人用已知二級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)（聚-L-賴氨酸）的拉曼光譜得到一組強(qiáng)度參數(shù)，然后用蛋白質(zhì)拉曼光譜的酰胺III和酰胺I（重水溶液）譜帶強(qiáng)度建立了一組聯(lián)立方程，從而求解蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。根據(jù)Lippert等的方法，以聚-L-賴氨酸的三種構(gòu)象為模型，利用四階聯(lián)立方程組：C (p ro te in )I1

5、2 4 0 p ro te in= fI1 2 4 0+ fI1 2 4 0+fRIR 1 2 4 0 C(protein)I1632 protein=fI1632 +fI1632 +fRIR 1632 C(protein)I1660 protein=fI1660+f I1660+fRIR 1660 f+f+fR=1 聚-L-賴氨酸三種構(gòu)象的酰胺譜帶（1240，1632，1660）對(duì)CH21448cm-1模式的相對(duì)強(qiáng)度數(shù)據(jù)水溶液 重水溶液 1240 1632 1660聚-L-賴氨酸，-螺旋 0.00 0.80 0.55聚-L-賴氨酸， -折疊 1.20 0.72 0.88聚-L-賴氨酸，無序

6、0.60 0.08 0.78注：這些數(shù)據(jù)是Lippert等的修正值另外，在多肽和蛋白質(zhì)的拉曼光譜中，譜帶850和830是酪氨酸殘基的對(duì)未取代基的有關(guān)振動(dòng)。由于環(huán)的呼吸振動(dòng)和面外彎曲振動(dòng)倍頻之間的費(fèi)米共振，它們總是成雙成對(duì)的出現(xiàn)，而且這兩譜帶的強(qiáng)度比可表征酪氨酸殘基所處的環(huán)境，并定量的表示它呈“暴露式”或“埋入式”。 0.5Nbury+1.25Nexpo=I850/I830 Nbury + Nexpo = 1蛋白質(zhì)主要表現(xiàn)出九個(gè)吸收譜帶，其中酰胺I（16001700cm-1）是C=O伸縮、CN伸縮和 NH面內(nèi)彎曲振動(dòng)的貢獻(xiàn)，對(duì)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的研究最有價(jià)值，其振動(dòng)頻率受C=O和NH之間氫鍵的影響，

7、通過這個(gè)可以測(cè)定氨基酸鏈的二級(jí)結(jié)構(gòu)。酰胺I帶的歸屬：16501658 -螺旋1640 1610 -折疊1700 1660 -轉(zhuǎn)角1650 1640 無規(guī)卷曲但是H2O在1640附近的吸收對(duì)其造成很大影響，目前可以采用吹掃，差減及氘代等方法消除水的干擾。自然界存在的蛋白質(zhì)是許多種不同構(gòu)象的多縮氨基酸，這樣就會(huì)使蛋白質(zhì)的酰胺I很復(fù)雜，主要是-螺旋，鏈和無規(guī)則多肽片段引起的峰重疊。由于這種重疊組分帶的帶寬很大，使人們不可能從測(cè)出譜帶中鑒定。酰胺III帶由于信號(hào)較弱，過去很少應(yīng)用于蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定，但由于水再次吸收帶沒有吸收峰，解決了嚴(yán)重的水汽干擾，不同二級(jí)結(jié)構(gòu)在III帶的光譜性質(zhì)特征明顯，擬合過程中易于將其分開。尤其對(duì)于I 帶中因峰重疊而難以區(qū)分的螺旋和無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)，在III帶中得以明顯的分離。酰胺II