Э. Дероум - Современные методы ЯМР для химических исследований (1125882), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Предельно высокое разрешение можно получить только в невязких растворителях. Наиболее подходящими для использования в ЯМР свойствами среди них обладает ацетон, который обычно и применяется при изготовлении образцов для тестов на разрешение. В рутинных экспериментах ЯМР вязкость раство- Глава 3 Основные экспериментальные методы 9 Б 7 Б б 4 м. д. 9 Б 7 6 б 4 3 2 1 0 и.д. рителя обычно не создает затруднений, но в прецизионных измерениях, особенно на обезгаженных образцах, она приобретает онень важное значение.
Для облегчения выбора растворителя на рис. 3.1 приведены спектры нескольких растворителей иа частоте 500 МГц. Для измерений были использованы образцы дейтерированных растворителей с самьгм низким содержанием дейтерия фирмы АЫг)сЬ, поставляемые в ампулах по 5 или 1О мл. Растворители, хранившиеся какое-то время, обычно содержат Рнс. 3.1. Протонные спектры распространенных ЯМР-растворителей па частоте 500 МГц: а — хлороформ, б метанол, а — бенэол, г — ацетон, д — ламетялсульфоксяц, е — хлорнстый метнлен, яе — вода, э — толуол, к — ацетопитрнл, к пиряцян. Сагналы растворителя помечены буквой Р, воды — буквой В.
Иногда вяцны а некоторые другие примеси (см. текст). 60 Глава 3 61 Основные экспериментальные методы значительно большее количество воды. Сигналы посторонних примесей малой концентрации приведены с усилением в 128 раз, Возможно, ваш растворитель не содержит этих примесей, но все же перед работой с очень разбавленными образцами обязательно проверьте его чистоту, 3,2.3.
Ампула дпн регистрации спектров ЯМР Фирма %11пзаг1, основной производитель и поставщик стекла для ЯМР, предлагает очень широкий выбор самых разнообразных ампул, Нужен определенный опыт, чтобы правильно выбрать ампулу для эксперимента, поскольку невозможно надежно предсказать, что произойдет при изменении, допустим, ее концентричности. При этом чем выше поле вашего спектрометра, тем больший смысл имеет покупать дорогостоящие высококачественные ампулы. Чаще всего признаком неправильно выбранной ампулы служат большие боковые линии от вращения. Они тем интенсивнее, чем больше дефектная ампула отклоняется от осевой симметрии. Но как бы ни были хороши ваши ампулы, вы ие получите качественных результатов, если не будете хранить их чистыми, без пыли и царапин.
После того как из ампулы вылит раствор, ее можно вымыть без риска оцарапать опусканием в подходящий обезжириваюший раствор. Лучше ие использовать традипионные ершики. Затем ампулы нужно вынуть из раствора и промьпь дистиллированной водой или ацетоном, Сушить их можно продуванием через ампулу профильтрованного азота с помощью пипетки.
Для фильтрования достаточно поместить в пипетку небольшую ватную пробочку. Обычный способ мытья ампул с последующей сушкой в печи создает массу возможностей для попадания в них пыли и порчи. Обратите внимание на то, что совсем новые, только что распакованные ампулы обычно недостаточно чисты. Очень часто бывает так, что химик, решивший приготовить образец для очень точных измерений, специально для этого достает новую ампулу, не моет ее н получает в спектре целый лес огромных пиков от смазки, диоктилфталата или чего-нибудь еще.
Храня свои ампулы постоянно в чистоте, вы легко избежите таких драматических историй. 3,2,4. Объем образца Если мы располагаем для регистрации спектра неограниченным (разумеется, в масштабах эксперимента ЯМР) количеством вещества, то объем раствора можно сделать достаточно большим, и поэтому его точное количество не будет иметь значения.
Но если мы приближаемся к пределу чувствительности прибора, что обычно и происходит даже при использовании спектрометров с самым сильным полем, подбор оптимального объема образца становится очень важным. Причина этого проста: катушки приемника регистрируют только сигналы ядер, находя- шхся внутри некоторого конечного объема, а весь остальной образец для них как бы отсутствует. К сожалению, невозможно сконцентрировать все вешество внутри чувствительного объема датчика, поскольку, если внутрь его попадут границы раствор/воздух, это значительно снизит однородность поля, приведет к искажению формы линии и соответственно понизит чувствительность.
В дальнейшем мы обсудим этот вопрос более подробно. С практической точки зрения для каждого конкретного датчика лучше всего экспериментально найти минимальный объем образца и соответствующее ему положение ампулы в турбинке, позволяющие получить приемлемое разрешение. Их важно знать и в тех случаях, когда требуется очень высокое разрешение; взяв объем образца, в 1,5 раза больший минимального, вам легче будет настроить разрешение. Имеется несколько приспособлений, облегчающих работу с образцами минимального объема. Наиболее важное из них — это так называемый подавитель мениска, представляющий собой тефлоновый или стеклянный вкладыш, выполненный точно по внутреннему диаметру ампулы. Он вставляется в ампулу н опускается до плотного касания поверхности раствора. Таким образом удается предотвратить образование глубоких «водоворотов» в ампулах большого диаметра.
Кроме того, на границе растворгтефлон не происходит столь резкого искаженна поля, как на границе раствор/воздух. По этой причине подавитель мениска стоит использовать даже в ампулах диаметром 5 мм. Но надо помнить, что тефлон имеет очень большой коэффициент термического расширения и поэтому непригоден для температурных экспериментов. При низкой температуре вкладыш погрузится в раствор, а при высокой — раздавит ампулу. Существуют тефлоновые вкладыши, которые помещают в нижнюю округлую часть ампулы, чтобы вытеснить исследуемый раствор в рабочий объем датчика. Эта идея уменьшения объема нашла свое воплощение в микроячейках различных конструкций.
Обычно они представляют собой небольшие полые стеклянные шарики или пилихдры с образцом, помещаемые внутрь обычных ампул. Тогда удается расположить образец полностью внутри чувствительного рабочего объема и с целью уменьшения искажений поля окружить его не воздухом, а растворителем. Этот метод оправдывает себя при использовании ампул диаметром 10 мм и более. Однако для повышения чувствительности лучше все-таки приобрести датчик с ампулами меньшего диаметра (см.
разд. 3.4. 3). При попытках использовать микроячейки в ампулах диаметром 5 мм, по крайней мере при регистрации протонных спектров на спектрометре с высоким полем, по моему личному опыту, потеря разрешения оказывается настолько большой, что перекрывает выигрыш в чувствительности. Но для некоторых сочетаний конструкций датчиков и магнитов применение микроячеек может оказаться полезным, поэтому стоит их испробовать.
Основные экспернментальныа методы 63 Глава 3 62 3 2,5, Приготовление образца Спектры высокого разрешения можно получить только на образцах, полностью свободных от взвешенной пыли и других твердых частиц. Поэтому лучше всего ввести в свою постоянную практику обязательное фильтрование растворов непосредственно при их переносе в ампулу. Удивительно эффективным фнлыром служит небольшая ватная пробочка, помещенная в сужение пипетки Пастера. Прн этом необходимо предварительно промыть ее небольшим количеством растворителя для удаления отделившихся волокон. Свежая медицинская вата не содержит растворимых в органических растворителях загрязнений, но этого совсем нельзя сказать о кусочках ваты, лежащих в лаборатории в течение месяцев.
Поэтому храните вату в герметичных коробочках. Некоторые растворы способны реагировать с хлопковой ватой. В этом случае подойдет стеклянная вата. но она фильтрует не так хорошо. Тонкие суспензии можно удалить из образца фильтрованием через цеолиты. Неплохо также дополнить эту процедуру упоминавшимся ранее обезвоживанием раствора. Еше ряп проблем, связанных с загрязнением, возникает при работе с разбавленными водными растворами. Следы пота из отпечатков пальцев каким-то образом часто попадают в такие образцы. Поэтому прн и иготовлепнн образцов, содержащих несколько сотен мнкрограмм р вещества, необходимо надевать перчатки.
Признаками загрязнения за счет отпечатков пальцев в спектрах образца служат появление дублета при 1,4 м.д. с константой 7 Гц н соответствующего ему квартета прв 4 м. д. (этн сигналы, по-видимому, принадлежат аланнну или молочной кислоте) В преддверии обсуждения шиммнроваыия в разд, 3.3.4 заметнм, что оно сильно облегчается для образное с достаточно высоким столбиком раствора. Если вы готовите образец добавлением концентрированного Р' аствора вещества в ампулу с требующимся количеством растворителя, то его необходимо тшательно перемешать. Причныой удивительного н необъяснимого ухудшения разрешения может оказаться наличие непемешавшихся слоев разной концентрации в ампуле диаметром 5 мм.
ре Об азование воронок в таких слоях очень сильно ухудшает разрешенн, е, р особенно в сильных полях. 3.2,6. Ядра, отличные от протонов Остаточные сигналы растворителя не создают проблем при наблюдении гетероядер, т.е.
ядер, отличных от протонов. В этом случае образцы можно готовить в обычных растворителях, добавив лишь такое количество дейтерированного, ггобы сигнал дейтерня был достаточно интенсивным для нормальной работы системы пока (см. разд. 3.3.4). П н наблюдеыии спектров углерода все же лучше использовать р полностью дейтериронанные растворители. Эго обусловлено тем, ч то интенсивность углеродных сигналов в их спектрах значительно ниже, чем в спектрах недейтерированной формы, поскольку для них отсутствует ядерный эффект Оверхаузера (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
