ЯМР_1 (1132412), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Эта областьназывается областью медленного обмена. В точке коалесценции два сигнала сливаются вширокую линию, а в области быстрого обмена спектр превращается в синглет на частоте(νA+νΒ)/2.Из анализа формы линий динамических спектров ЯМР можно получать кинетическиеи термодинамические параметры обменных процессов (величины констант скоростиреакции, энтальпии и энтропии активации и собственно реакции).5.2. Межмолекулярный обмен.Еще один важный тип изменений спектра в зависимости от температуры можнопроиллюстрировать 1Н ЯМР спектром метанола.
При -65 оС наблюдается мультиплетноерасщепление, характерное для спиновой системы АХ3. При повышении температурыобусловленная спин-спиновым взаимодействием тонкая структура сигналов становитсяменее отчетливой и при +10 оС исчезает вследствие уширения сигналов. При +37 оС вновьнаблюдаются узкие сигналы, но уже без спин-спинового расщепления.61Эта зависимость, в отличие от случая амидов, обусловлена не внутримолекулярными,а межмолекулярными обменными процессами: при низких температурах время "жизни"протона (существования связи О-Н) достаточно велико - и наблюдается нормальное спинспиновое взаимодействие О-Н - С-Н.
При повышении температуры межмолекулярныйпротонный обмен интенсифицируется, и при +37 оС становится настолько быстрым, чтонаблюдаются два острых пика - синглета.Обменные внутри- и межмолекулярные процессы имеют большое значение прианализе сложных объектов - в частности, биомолекул. Ниже приведено два примера - 1НЯМР спектры производного аминокислоты и олигосахарида. Видно, что сигналы в этихспектрах являются заметно уширенными, что свидетельствует о протекании обменныхпроцессов (хотя во втором случае уширение линий частично обусловлено и т.н. внутреннейвязкостью, уменьшающей время Т2 и приводящей к уширению спектральных линий).62ONHOH2NHN8.07.57.06.56.05.55.04.5OH5.55.0OHOHHHOH3.5HHO4.5OHOHHHOH3.02.5HHOHOHHOH2.01.5HHOHOHOH4.0HHHOOH1.00.5OHOHOHHHHOH0.0OHOHOHOHOHOHH4.0OHOHOHHHOHHOH3.5636.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ СПЕКТРОСКТОПИИ ЯМР.Фактическиобъектомисследованияорганическогосоединенияметодомспектроскопии ЯМР является ампула с образцом - раствором вещества в дейтерированномрастворителе.
Ампулы представляют собой тонкостенные трубки из тугоплавкого стекла сочень точно выдержанными по всей длине диаметром (обычно - 5 мм) и толщиной стенок.Приготовление образца для регистрации спектров ЯМР, как правило, являетсянесложной процедурой. Существует ряд достаточно очевидных обязательных правил, так-то:• ампула должна быть чистой. Не допускается наличие как химических, так имеханических примесей как на внутренних, так и на наружных стенках ампулы.• при приготовлении образца необходимо следить за тем, чтобы в ампулу был помещенистинный раствор исследуемого вещества (не суспензия, не коллоид).
Очевиднымследствием является следующее правило: исследуемое вещество в ампуле не растворяют- в ампулу переносится только раствор вещества, который при необходимости фильтруют.• в зависимости от того, какие задачи ставятся при регистрации спектра, при приготовленииобразца оценивается необходимая концентрация исследуемого соединения. Так, длярегистрации спектров 1Н ЯМР вещества с небольшой молекулярной массой (до 500)вполне достаточно 10 мг вещества (общий объем образца - 650-750 мкл).
Бóльшие навескиприводят к тому, что увеличивается вязкость раствора, приводящая к уменьшению Т1 и,следовательно, уширению спектральных линий. При регистрации спектров13С ЯМРвязкость раствора не столь критична, и рекомендуется брать большие навески (50-100 мг).• дейтерированный растворитель выбирается исходя из следующих критериев:◊ растворимости в нем исследуемого соединения (например, с очевидностью нестоит регистрировать спектр четвертичной соли аммония в циклогексане-d12);◊ желательно, чтобы сигналы остаточных протонов дейтерированного растворителяне перекрывались с сигналами исследуемого соединения;◊ стоимостипрекраснойрастворителя(например,растворяющейтетрагидрофуран-d8способностью,весьма-растворительудобный,скажем,сдлярегистрации спектров ароматических соединений.
Однако он на 2 порядка дорожеCDCl3 - и в большинстве случаев используют последний);◊ возможности сопоставления спектра исследуемого соединения со спектрами изэлектронных библиотек (так, в библиотеке ALDRICH основным растворителемявляется CDCl3, затем идут ДМСО-d6 и тяжелая вода).• для определения химических сдвигов в образец необходимо добавлять стандарт.
Как и вслучае с D-растворителями, сигнал стандарта не должен перекрываться с сигналамиисследуемого вещества. Традиционно стандартом является тетраметилсилан, сигналкоторого (0 м.д.) не перекрывается с сигналами большинства органических соединений64(кроме некоторых элементоорганических и производных циклопропана). Однако вкачестве стандартов можно использовать и другие вещества, сигналы которых в спектреЯМР являются синглетами - например, CH2Cl2 (5.32 м.д.) и диоксан (3.69 м.д.).
В D2O иметаноле-d4 в качестве стандарта удобно применять (CH3)3SiCD2CD2COONa, имеющийхим. сдвиг δ = 0.00.Выбор растворителя и стандарта определяется не только необходимостью отсутствияналожения их сигналов на сигналы исследуемого соединения. Необходимо учитывать, чторастворитель может взаимодействовать как с веществом, так и со стандартом. Достаточнохарактерные примеры:• при регистрации 1 Н ЯМР спектров стероидов вместо CDCl3 часто используют бензол-d6,т.к. сигналы в нем лучше разрешены (особенно в алифатической области);• при регистрации спектров в бензоле-d6 в качестве стандарта использовать CНCl3 нельзя т.к. хлороформ образует с бензолом ассоциаты, в которых протон CНCl3 специфическиэкранирован (разница хим. сдвигов в бензоле и циклогексане составляет 0.84 м.д.);• для регистрации спектров спиртов и аминов удобно использовать ДМСО-d6, т.к.
в немзамедляются процессы обмена протонами, что приводит к сужению спектральных линий.В заключение необходимо отметить, что в различных растворителях химическиесдвиги сигналов для одного и того же соединения могут различаться. Кроме того, могутразличаться и величины констант спин-спинового взаимодействия.65.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
