學習重點 分清實測旋光角 α 與比旋光度 [α],讀懂右上標溫度、右下標光源,以及括號內的濃度與溶劑。 掌握兩套等價公式:濃度用 g/mL 時不乘 100;用 g/100 mL(% w/v 的數值)時須乘 100。 光徑一律先換成 dm,熟記 1 dm=10 cm=100 mm;常用貯液管長度為 100 mm。 能由旋光角求比旋光度,也能反求濃度或預測旋光角,並保留正負號。 掌握乾品、無水物的計算基準,以及檢品與空白溶劑須使用同一貯液管的要求。 核心觀念 一、旋光角與比旋光度的意義 旋光性物質會使平面偏極光的偏振面旋轉;儀器實際測得的角度稱為旋光角 α,以度表示。正值表示右旋,負值表示左旋。比旋光度則是將實測角度依光徑與濃度換算,以便在指定條件下比較物質的旋光性。 在相同物質、溶劑、溫度及波長等條件下,於適用濃度範圍內,旋光角與濃度、光徑成正比。因此濃度加倍或光徑加倍,旋光角也加倍;計算時不能把實測角度直接當成比旋光度。 二、比旋光度的完整表示方式 比旋光度記為 [α],右上角標示測定溫度 t(℃),右下角標示光源,D 代表鈉 D 線。例如「[α](右上標 25、右下標 D)=−51(c=2.0,0.5 M HCl)」,代表在 25℃、以鈉 D 線測定,溶液濃度為每 100 mL 含檢品 2.0 g,溶劑為 0.5 M 鹽酸,比旋光度為 −51。 符號或條件代表意義判讀關鍵 [α]比旋光度與實測旋光角 α 不同 右上標 20、25 等測定溫度,單位為℃不是旋光度,也不是濃度 右下標 D鈉 D 線波長約 589 nm 等號後帶正負號的數值比旋光度數值正為右旋,負為左旋 括號內 c=數值檢品濃度採 g/100 mL 括號內 HCl、水等配製檢品溶液的溶劑酸液須交代其濃度 最適當的寫法是:溫度與光源寫在上、下標,括號內寫濃度與溶劑。例如 timolol 寫成「[α](上標 25、下標 D)=−6.02(c=9.8,1 M HCl)」最完整。其中 9.8 是檢品濃度;1 M 是鹽酸溶劑的濃度,兩者不能互換。括號內若只重寫波長、溫度而缺少濃度或溶劑,資訊就不完整。 比旋光度數據應伴隨記錄光源(波長)、溫度、濃度及溶劑;日期不影響旋光度數值,不屬於必須伴隨比旋光度一起記錄的條件。 三、公式與單位:先看濃度,再決定是否乘 100 濃度的定義比旋光度公式光徑單位 C:g/mL[α]=α/(l × C)dm c:g/100 mL,即 % w/v 的數值[α]=100α/(l × c)dm 兩式完全等價,差別只在濃度單位。例如 5.0% w/v 表示每 100 mL 溶液含溶質 5.0 g,也就是 0.050 g/mL。用前式代入 0.050,用後式代入 5.0,結果相同。 藥典公式 [α]D=100α/lc 中:l 為貯液管長度(dm),常用 1 dm=10 cm=100 mm;光源為鈉 D 線(589 nm);溶劑可用水,也可依個論使用鹽酸等;c 的單位是 g/100 mL,不是 g/mL,把 c 解釋成 g/mL 會造成 100 倍的錯誤。 公式中的 l 是實際光徑,並非永遠固定為 1;看到管長以 cm 或 mm 表示,應先換算成 dm 再代入。 四、三種計算方向 求比旋光度:[α]=100α/lc。 1.25 g 檢品配成 100 mL(c=1.25),10 cm 貯液管(l=1)測得 −0.6°:100 ×(−0.6)/(1 × 1.25)=−48。 5.0% w/v 溶液,1 dm 貯液管測得 +5.25°:100 × 5.25/(1 × 5.0)=+105.0。 2.0% w/v(溶於 0.1 M HCl),1 dm 貯液管測得 −0.80°:100 ×(−0.80)/(1 × 2.0)=−40。酸液只是溶劑,計算用的是檢品的質量體積濃度。 求旋光角:移項為 α=[α] × l × c/100。稱取 400 mg 配成 100 mL,須先換成 0.400 g,故 c=0.400。以 10 cm(1 dm)貯液管、比旋光度 +150~+160 計算,旋光角為 +0.60°~+0.64°,約 +0.62°。 求濃度:c=100α/(l × [α])。葡萄糖比旋光度 +53,以 10 cm 貯液管測得 +5.3°,則 c=100 × 5.3/(1 × 53)=10 g/100 mL=10.0% w/v,即每毫升含 0.1 g。反過來,若濃度為 20.0%,旋光角=53 × 1 × 20/100=+10.6°。 五、藥典測定條件與計算基準 比旋光度可作為物質的結構性特徵試驗之一,例如醣基半成品的結構性特徵試驗即包括比旋光度。 依中華藥典,除另有規定外,個論中提及乾燥減重時,比旋光度按乾品計算;提及水分測定時,按無水物計算。 檢品溶液與空白溶劑必須使用同一貯液管測定,以消除貯液管本身造成的差異;使用不同貯液管是不適當的做法。溶劑依個論規定,若指定去除二氧化碳之水,應照規定使用。 常考陷阱 「上標 25 是旋光度或濃度」:錯。右上標是溫度(℃);等號後帶正負號的數值才是比旋光度。 「D 代表溫度或濃度」:錯。D 代表鈉 D 線,波長約 589 nm。 「括號內寫 589 nm、25℃ 就算完整」:不適當。溫度、光源已由上、下標表示,括號內應寫濃度 c 與溶劑。 「公式有 100,c 仍用 g/mL」:錯。公式的 100 必須與 g/100 mL 的濃度定義配套。 「10 cm 直接以 10 代入」:錯。光徑採 dm,10 cm 應代入 1;常用貯液管長度是 100 mm,不是 5、15 或 150 mm。 「忘了乘 100」:以 % 濃度計算卻漏乘 100,會得到如 −0.4 這類偏小 100 倍的錯誤選項;也不可把旋光角直接當作比旋光度。 「400 mg 配成 100 mL 就是 4%」:錯。400 mg=0.400 g,故為 0.400% w/v。 「10% 等於每毫升 10 g 或 1 g」:錯。10% w/v 是每 100 mL 含 10 g,每毫升含 0.1 g。 「濃度欄代入鹽酸的莫耳濃度」:錯。計算用的是檢品濃度,鹽酸濃度只是溶劑條件。 「比旋光度計算只取絕對值」:錯。正負號須保留,左旋物質結果為負值。 「日期必須記錄」:比旋光度須伴隨的是光源、溫度、濃度、溶劑,日期不是必要條件。 「空白與檢品可以各用一支貯液管」:錯。應使用同一貯液管。 「乾燥減重按無水物、水分按乾品」:錯。乾燥減重對應乾品,水分測定對應無水物。 記憶口訣 「上溫下光,括號濃溶;管長用分米,百分濃度乘百。」上標看溫度,下標看光源,括號看濃度與溶劑;以百分濃度(g/100 mL)計算時,分子乘 100。 「乾燥按乾品,水分按無水;十公分一分米,正負一路帶到底。」