药物旋光度测定
光是一种电磁波，光波的振动方向与光的前进方向垂直。如果让光通过一个像栅栏一样的尼科尔棱镜(起偏镜)就不是所有方向的光都能通过，而只有与棱镜晶轴方向平行的光才能通过。这样，透过棱晶的光就只能在一个方向上振动，像这种只在一个平面振动的光称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。
很多药物具有光学活性，能使入射的平面偏振光旋转，即射出的光线与入射的光线可形成一定的可测量的角度。某些晶体以及很多药用液体或固体的溶液都具有这种特性。当某种液体或溶液中的溶质具有该特性时，一般是由于其结构中具有1个或多个不对称中心所致，通常是具有4个不同取代基的碳原子。光学异构体的数量为2n，此处n为不对称中心的数量。旋光测定法即测定药物的旋光度，也许是区分光学异构体的唯一简便的方法。因此，该方法是鉴别和纯度检查的一项重要指标。
许多有机化合物为手性物质，具有光学活性，即平面偏振光通过其液体或溶液时能引起旋光现象，使偏振光的平面向左或向右发生旋转，偏转的度数称为旋光度。这种特性是由于物质分子中含有不对称元素(通常为不对称碳原子)所致。使偏振光向右旋转者(顺时针方向，朝光源观测)称为右旋物质，常以“十”号表示；使偏振光向左旋转者则称为左旋物质，常以“一”号表示(以前曾用符号d-和l-来分别表示右旋和左旋异构体，因容易与D-和L-混淆，目前已不再使用，而D-和L-只表示涉及与D-甘油醛相关的构型。符号R和S以及a和β也用来表征构型，即原子或原子组团在空间的排列)。影响物质旋光度的因素很多，除化合物的特性外，还与测定波长、偏振光通过的供试液浓度与液层的厚度以及测定时的温度有关。当偏振光通过长1dm、每1 ml中含有旋光性物质1g的溶液，测定的旋光度称为该物质的比旋度，以[a]tλ表示。t为测定时的温度，A为测定波长。通常测定温度为20℃，使用钠光谱的D线(589.3nm)，表示为[a]D20。
比旋度为物质的物理常数，可用以检查某些物质的光学活性和纯杂程度。旋光度在一定条件下与浓度呈线性关系，故还可以用来测定含量。
一、旋光仪的基本结构
旋光仪又称旋光计，是药品检验工作中较早使用的仪器。历史上，旋光度测定法是用一种靠肉眼评估分离区域强度以测量旋光度值的仪器来进行的。因此，最常用的是钠灯在可见光区的D线(589nm)。在D线测定的比旋度用以下符号表示：[a]D25或[a]D20。
许多数据都是用这种形式表示的。因此，早期的圆盘式旋光仪由钠光灯光源、起偏镜、测定管、检偏镜、半影板调零装置和支架组成(图10-3)。起偏镜是一组可以产生平面偏振光的晶体，称为尼科尔棱镜，用一种天然晶体如方解石按一定方法切割再用树胶黏合而制成。现今则多采用在塑料膜上涂上某些具有光学活性的物质，使其产生偏振光。早期旋光仪用人眼观测误差较大，读数精度为0.05o。20世纪80年代数显自动指示旋光仪和投影自动指示旋光仪相继出现，仪器的读数精度也分别提高到了0.01o和0.005o《中国药典》2015年版四部规定使用读数精度达到0.01o的旋光仪。
图10-3 常用旋光仪的基本结构图
1．光源；2．过滤器；3.起偏器；4．样品管；5．检偏器；6．过滤器；7．检测器
光源除使用钠光灯外，已经发现使用较短的波长，如光电偏振计使用滤光片得到汞灯波长约为578、546、436、405和365nm处的最大透射率的单色光，能得到更高的灵敏度，从而可降低被测化合物的浓度。一般而言，与在589nm处测得的旋光度值相比，436nm处的测定值是其2倍，而365nm处的测定值是其3倍。有时可通过将被测物转换成旋光度显著较高的其他形式，来降低测量所需的溶液浓度。测量所用的溶剂也会影响旋光度值，故常明确规定溶剂。
图10-4 卤钨灯源旋光仪结构示意图
1．卤素灯；2．垂直透镜；3．起偏镜；4．法拉第调节器；5．旋光管(样品)；6．旋转分析器(检偏器); 7．光电角码译器；8.干涉滤光片；9．光接收器
现今也广泛运用一些其他光源，如带有适当滤光器的氙灯或卤钨灯(图10-4)，与传统光源相比，新的光源具有在成本、使用寿命、广谱发射波长等方面的优势。
二、操作方法
(一)比旋度的测定
1．开启旋光仪钠光灯启动后至少20分钟后发光才能稳定，测定或读数时应在钠光灯稳定后读取。其他光源如汞灯、氙灯、钨灯等，可按使用说明书进行操作。
2．空白测定纯液体样品测定时以干燥的空白测定管校正仪器零点，溶液样品则用空白溶剂校正仪器零点。每次测定前应以溶剂作空白校正，测定后，再校正1次，以确定在测定时零点有无变动；如第2次测定时发现零点有变动，则应重新测定旋光度。
3．旋光度测定测定旋光度时，用供试液体或溶液(按各品种项下的规定制备)将测定管冲洗数次，缓缓注人供试液体或溶液适量，注意勿使发生气泡，如有气泡，应使其浮于测定管凸颈处；旋紧测试管螺帽，两端的玻璃窗用滤纸与镜头纸擦拭于净。将旋光管置于旋光计内检测读数，即得供试液的旋光度口使偏振光向右旋转者(顺时针方向)为右旋，以“＋”符号表示；使偏振光向左旋转者(反时针方向)为左旋，以“一”符号表示。供试液与空白溶剂用同一测定管，每次测定应保持测定管方向、位置不变。旋光度读数应重复3次，取其平均值，按下列公式计算比旋度。
式中，λ为使用光源的波长，如使用钠光灯的D线可用D代替；t为测定温度，℃;l为测定管的长度，dm;a为测得的旋光度；d为液体的相对密度；c为每100m1溶液中含有被测物质的重量，g(按干燥品或无水物计算)。
(二)含量的测定
按各品种项下的规定进行操作，配制2份供试品溶液做平行试验，供试品溶液的浓度应尽量与要求的一致，其他同“比旋度的测定”。2份结果的相对偏差应在1％以内。
三、应用范围
手性物质使平面偏振光产生旋转的角度与其手性异构体相同但方向相反，除上述特性以及与其他手性物质进行反应的区别以外，手性异构体的物理化学属性完全相同。因生物受体和酶本身都是手性的，对映体通常在药理与毒理方面有着很大的差异。很多来源于自然界的物质，例如氨基酸、蛋白质、生物碱、抗体、糖苷、糖等，均以手性化合物的形式存在。使用非手性物质合成此类化合物导致等量的对映异构体，即外消旋体。外消旋体的旋光度净值为零，其物理性质也可能与组成其的对映体不同。
1．用于手性物质及外消旋体的鉴别。
2．用于手性化合物的纯度检查。
3．用于旋光物质(如葡萄糖)的含量测定。
