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Polarimetrie Optisch aktive Substanzen in der pharmazeutischen Industrie mit der Polarimetrie analysieren

| Autor / Redakteur: Ilka Sackmann* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

In der Pharmazie ist es von besonderer Bedeutung, die Reinheit von Arzneistoffen zu bestimmen. Eine notwendige Kenngröße ist die optische Aktivität, die mit Polarimetern detektiert wird. Mithilfe der Polarimetrie werden optisch aktive Substanzen vermessen, ohne sie zu zerstören.

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Abb. 1: Die Polarimeter der MCP-Serie zeichnen sich durch eine hohe Genauigkeit und Auflösung von bis zu 0,0001°OR (optical rotation) aus.
Abb. 1: Die Polarimeter der MCP-Serie zeichnen sich durch eine hohe Genauigkeit und Auflösung von bis zu 0,0001°OR (optical rotation) aus.
(Bild: Anton Paar)

Durchdringt linear polarisiertes Licht ein optisch aktives Medium, wird seine Polarisationsebene gedreht. Die Änderung des Polarisationswinkels wird als optische Drehung bezeichnet. Optisch aktive Substanzen können als rechts- oder linksdrehendes Enantiomer auftreten. Enantiomere haben den gleichen atomaren Aufbau, aber eine unterschiedliche räumliche Struktur, sie verhalten sich wie Bild und Spiegelbild und können durch Drehung nicht zur Deckung gebracht werden, wie z.B. die rechte und die linke Hand. Enantiomere haben die gleichen chemischen Eigenschaften und können deshalb nur durch ihre optische Aktivität unterschieden werden. Unabhängig von den chemischen Eigenschaften kann das physiologische Verhalten von Enantiomeren oft sehr unterschiedlich sein.

Polarimeter misst optische Drehung der Substanz

Ein Polarimeter misst die optische Aktivität, also die optische Drehung einer Substanz, ohne diese zu zerstören. Diese gemessene optische Drehung hängt von der Konzentration der Moleküle ab: Je mehr optisch aktive Moleküle das eingestrahlte linear polarisierte Licht trifft, umso stärker wird die Polarisationsebene des Lichts gedreht. Die optische Aktivität wird nicht nur durch die Konzentration der optisch aktiven Moleküle beeinflusst, sondern auch durch die Weglänge der Messzelle (Küvettenlänge), durch die Temperatur der Probe und die Wellenlänge des eingestrahlten Lichts. Mithilfe der optischen Drehung lassen sich weitere Parameter errechnen, wie die spezifische Drehung, die die optische Aktivität einer Substanz abhängig von ihrer Konzentration und der Küvettenlänge beschreibt. Die spezifische Drehung ist eine charakteristische Eigenschaft von optisch aktiven Substanzen, wobei die optische Drehung den eigentlich gemessenen Wert der Probe darstellt. Mathematisch sind die optische Aktivität α und die spezifische Drehung [α] durch die Biot-Formel beschrieben (T =Temperatur, λ = Wellenlänge, l = Weglänge, c = Konzentration, s. Abbildung).

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