Polarimetrie

Beispiele für die Angabe des Drehwertes α einer chiralen Substanz inklusive der Messbedingungen, oben: positives Vorzeichen, 25 °C Messtemperatur, gelbes Natriumlicht (Natrium-D-Linie), Konzentration 2 g Substanz gelöst zu 100 ml in Wasser, unten: negatives Vorzeichen, 20 °C Messtemperatur, 589 nm Wellenlänge, Konzentration 4 g Substanz gelöst zu 100 ml in Chloroform

Historisches Polarimeter

Die Polarimetrie untersucht die Polarisation von Transversalwellen, meist von Lichtwellen.

Anwendungen

Calciumnitrat-Kristall im Polarisationsmikroskop

Ein Polarimeter bestimmt den Drehwinkel von homogenen Körpern, beispielsweise von Zuckerlösungen (Saccharimeter). Die Polarimetrie ist eine Methodik zur Quantifizierung der optischen Aktivität von Stoffen oder Lösungen, die die Schwingungsebene linear polarisierten Lichtes zu drehen vermögen. Es wird die Drehung der Polarisationsebene linear polarisierten Lichtes beim Durchgang durch diese Substanzen oder Lösungen gemessen. Als charakteristische Messgröße für das Drehvermögen einer Probe dient die spezifische Drehung, die den Drehwinkel bei 10 cm Schichttiefe einer flüssigen Substanz oder einer Lösung, berechnet auf eine Konzentration von 1 g·1 ml⁻¹, angibt.^[1] Die spezifische Drehung hängt außer von der Chiralität des Moleküls auch von folgenden Größen ab:

• Wellenlänge des polarisierten Lichtes
• Art und Reinheit des ggf. benutzten Lösungsmittels
• Konzentration der Lösung
• Messtemperatur (in °C).

Bei der Angabe der spezifische Drehung α, also des Drehwertes, müssen neben dem Vorzeichen („+“ oder „–“) stets die Messbedingungen angegeben werden, nur dann ist die Messgröße klar definiert.

Pharmazie und Chemie

Die spezifische Drehung wird in der Pharmazie und Chemie oft zur Identifizierung und Reinheitskontrolle von chiralen Stoffen benutzt. Besondere Bedeutung besitzt die Angabe der spezifischen Drehung für Naturstoffe, wie beispielsweise Aminosäuren, Terpene und Zucker, da die Mehrzahl dieser Stoffe optisch aktiv ist. Für chirale Arzneistoffe sind in den Arzneibüchern Toleranzen für die spezifische Drehung und die Messbedingungen (u. a. Wellenlänge und Messtemperatur) angegeben. Beispiel für eine solche Toleranzforderung an den Arzneistoff Penicillamin aus dem Europäischen Arzneibuch:^[2] „Die spezifische Drehung muss zwischen – 61,0 und – 65,0° liegen, berechnet auf die getrocknete Substanz.“

Teilweise wird die Polarimetrie in der Pharmazie auch zur Bestimmung der Haltbarkeit von chiralen Arzneistoffen eingesetzt.^[2]

Zuckerindustrie

In der Zuckerindustrie wird die Polarimetrie häufig zur Konzentrationsbestimmung^[3] von wässrigen Zuckerlösungen benutzt, teilweise erfolgt die Messung kontinuierlich mit einem Durchflusspolarimeter. Das Polarimeter wird in der Zuckerindustrie bisweilen auch Saccharimeter genannt.

Bildgebende Verfahren sind beispielsweise das Polariskop oder das Polarisationsmikroskop (siehe Foto), die auch Anwendungen finden in der Spannungsoptik.

Einzelnachweise

1. ↑ Herbert Feltkamp, Peter Fuchs, Heinz Sucker (Herausgeber): Pharmazeutische Qualitätskontrolle, Georg Thieme Verlag, 1983, S. 249–251, ISBN 3-13-611501-5.
2. ↑ ^{a b} Europäisches Arzneibuch, 3. Ausgabe, 1997, Amtliche deutsche Ausgabe, Deutscher Apotheker Verlag Stuttgart, S. 1450–1452, ISBN 3-7692-2186-9.
3. ↑ Organikum, Wiley-VCH Verlag GmbH, 23. Auflage, 2009, S. 82–83, ISBN 978-3-527-32292-3.