Э. Дероум - Современные методы ЯМР для химических исследований (1125882), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Приготовление образцов 3.2.1. Введение В этом разделе основное внимание будет уделено вопросам, чаще всего возникающим при приготовлении образцов. Многие из обсуждаемых здесь факторов имеют принципиальное значение только для протонных спектров, однако нужно помнить о них и при выполнении всех других экспериментов. Возможно, содержание первых параграфов покажется вам очевидным и тривиальным, но пренебрежение этими простыми правилами приводит обычно к неудачам в практической работе и отсутствию понимания более сложных проблем, рассматриваемых в других главах книги.
Подготовка к измерению спектра ЯМР вызывает вполне понятное оживление, поскольку она завершает многомесячный труд по синтезу вешества. Поэтому приготовление образца и помешение его в спектрометр часто производят с излишней поспешностью. А ведь несколько минут, потраченных на планирование этих действий, могут сэкономить вам часы приборного времени. Конечно же, прежде всего ваше вещество должно растворяться в выбранном растворителе. Но растворимость не обязательно должна быть очень высокой, особенно если вы собираетесь регистрировать прогонный спектр.
В этом случае 1 мг вещества в 0,4 мл растворителя вполне достаточно для получения хорошего спектра на приборе со средним и сильным полем. Растворитель может повлиять на получаемые результаты еще несколькими путями. При наблюдении протонов и углерода сигналы растворителя могут закрывать некоторые области спектра. Вязкость растворителя влияет на разрешение в спектре, особенно при работе с протонами.
Некоторые растворители, например вода и метанол, содержат способные к обмену атомы водорода, что не позволяет наблюдать сигналы обменивающихся протонов в изучаемом веществе. Если планируются температурные эксперименты, то необходимо учесть температуры кипения и замерзания растворителей, равно как и возможные температурные изменения растворимости исследуемого вещества. Растворители ароматической природы, такие, как бензол и пиридин, могут вызывать большие изменения химических сдвигов в спектре растворенного вещества по сравнению со спектрами, полученными прв использовании неароматических растворителей.
Интенсивность в ширина сигнала дейтерня от растворителя могут оказывать влияние на результаты некоторых экспериментов, таких, как,например, разностная спектроскопии. И наконец, цены ва дейтерировавные растворители различаются очень сильно, что может оказаться важным фактором при выборе методик для ежедневного приготовления и измерения спектров большого числа образцов. От тщательного учета всех перечисленных факторов может во многом зависеть успех всего эксперимента. В настоящее время в продаже имеется большое число частично или полностью дейтерированных соединений. В табл.
3.1 приведены некоторые физические свойства наиболее широко используемых в ЯМР растворителей. Самые дешевые из них — вода и хлороформ, причем свойства хлороформа значительно больше подходят для использования в ЯМР. Стоимость других растворителей растет пропорционально трудности получения их в дейтерированной форме. Так, стоимость наиболее распространенных в органических синтезах растворителей, таких, как бензол, толуол, диметилсульфоксид (ДМСО), ацетон, ацетонитрил,метанол, хлористый метилев, диметилформамид (ДМФ) и пиридин, оказалась приблизительно одинаковой.
В то же время тетрагидрофуран (ТГФ) и циклогексан стоят значительно дороже. Если нужно записать протонные спектры образцов, содержащих менее нескольких миллиграммов исследуемого вешества, то при выборе растворителя необходимо учитывать положение в спектре сигналов остаточных протонов растворителя. Существуют три источника дополнительных сигналов в спектре: остаточные протоны дейтерированиого растворителя, растворенная вода и другие растворенные примеси.
Обыч- 67 ВВ Глава 3 Основные экспериментальные методы Таблнпа 3.1. Свойства некоторых распространенных лейтерированных ЯМР-растворителей. Знак «» перед величиной указывает на то, что она отаоснтса к соответствующему недейтерированному препарату. В столбце «Цена» приводптся примерные цены (в фунтах стерлингов за 1О г) на мелкорасфасованные растворнтелн в Великобритании на 1985 г. Раьчваритель Т,'С Т, С 8 'Н 8 мС Цена 15 1О 15 1О 1 75 20 130 115,5 55,5 80,7 79,1 60,9 78,0 40,0 — ! 53,0 15,8 — 93,8 — 48,0 6,8 — 64,0 6,5 — 97,0 — — 61,0 Уксусная кислота Ацетон Ацетонитрил Бензол Хлороформ Циклогексан Хлористый метнлен Днметилформамнд 18,0 190,0 12,0 100,0 — — 98,0 65,4 - 5,0 — 210,0 Днметплсульфокснд Дноксан Метанол Нитробензол 100,0 114,4 — 29,0 — 42,0 Нитрометан Ннридин 65,0 110,0 — 106,0 — — 93,0 Тетрагндрофуран Толуол — 15,0 75,0 3,8 101,4 11,30 Трнфторуксуснаа кислота Вода 4,63 Источппка: АмлсЬ Са!а!пепе НапдЬоох о! Р!пе СЬпшса1ь 1985; Мегса, 8Ьагр апд Осыке ЫМК шрешпсе сапе А1аось ЫЬгагу о! ЫМК зрес1та 1983; Рьымби, хей! Л, 5~те» Щ, С!еть Т., ТаЬе!!еп л1г зипк!агап!8!агппе етааплсЬег Чегьшдппаеп, зрппаег-Чег1аа, Г98!.
ыо в спецификациях растворителей указывается содержание только остаточных протонов, но не меньшие осложнения могут вызвать н два других источника !особенно вода). Продажные растворители обычно содержат от 99,5 до 99,995'4 дейтерия, при этом более чистые растворители часто поставляются в небольших 10,5 мл) ампулах. Чем выше чистота препарата, тем он дороже. Важно помнить, что в спецификациях указывается только степень дейтерирования, и в них не всегда есть указания о содержании остальных примесей.
В растворителях большой степени дейтернрования содержание воды и других примесей иногда близко или даже превышает содержание остаточных протонов. Определить, нужен вам для данного эксперимента более чистый растворитель или нет, вы сможете, только накопив опыт его использования. 11,53; 2,03 2,05 1,95 7,16 7,27 1,38 5,32 8,01; 2,91; 2,74 2,50 3,53 3,31 8,11; 7,67; 7,50 4,33 8,71; 7,55; 7,19 3,58; 1,73 7,09; 7,00; 6,98; 2,09 178,4; 20,0 206,0; 29,8 1 1 8,2; 1,3 128,0 77,0 26,4 53,8 167,7; 35,2; 30,1 39,5 66,5 49,0 148,6; 134,8; 129,5; 123,5 62,8 25 !49,9; 135,5; 20 123,5 67,4; 25,2 150 137,5; 128,9; 20 128,0; 125,2; 20,4 163,8; 115,7 5 При идеальном подборе растворителя сигналы его остаточных протонов не должны перекрываться с сигналами растворенных веществ.
Конечно, на практике это недостижимо, и приходится идти на компромисс. Сигналы из некоторой области, расположенной вблизи сигналов растворитеЛя (их положение заранее известно), приходится считать ыедостоверными. Эта область может быль достаточно большой, поскольку в общем случае сигналы остаточных протонов представляют собой мультиплеты за счет спин-спинового взаимодействия с дейтерием. Исключения из этого правила составляют хлороформ и вода, Остаточные сигналы таких растворителей, как ацетон или диметилсульфоксид, представляют собой квинтеты и могут легко закрывать участки спектра шириной до нескольких десятых миллионных долей. При концентрации изучаемого вещества порядка 2 мг на 0,4 мл (для веществ средней молекулярной массы) интенсивность остаточных сигналов растворителей «нормальной» чистоты (т.е. 99,5 — 99,9«ть) превышает интенсивность сигналов.
Вода часто еще больше, чем сигналы остаточных протонов, мешает наблюдению спектров. Почти все ЯМР-растворители содержат воду, а большинство из них весьма гигроскопично. Например, сигнал воды в обычном хлороформе, как правило, интенсивнее сигнала остаточных протонов. Кроме того, этот широкий сигыал находится в неудобыой области спектра (около 1,6 м. д.). С некоторыми растворителями, например с ДМСО, следует работать в инертной атмосфере с помощью шприцевой техники. Только в этом случае они останутся достаточно сухими для приготовления сильно разбавленных растворов. Дейтерированная вода тоже гигроскопична, ы ее следует хранить в эксикаторе. Содержание воды в растворителе можно значительно уменьшить фильтрованием раствора через осушающие агенты, если, конечно, образец это позволяет, Обезвоживание можно совместить с фильтрованием образца с целью удаления твердых частиц при переносе его прямо в ампулу для ЯМР. Это позволяет избежать дополнительных процедур. Для обезвоживания можно использовать большинство обычных осушителей.
Во многих случаях подходит активированный оксид алюминия. Менее удобны молекулярные сита, поскольку при фильтровании через них в раствор попадают очень мелкие, ухудшающие разрешение частицы, которые потом трудно отделить. Значительное влияние на наблюдаемую ширину линии и релаксационные свойства образца оказывает вязкость растворителя. Эти эффекты будут подробно обсуждаться далее. В первом приближении можно разделить применяемые для ЯМР растворители на вязкие 1бензол, ДМФ, ДМСО, пиридин, толуол и вода) и невязкые !ацетон, ацетонитрил, хлороформ, хлористый метилен и метанол).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
