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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
온도 범위에서 수집된 NMR 스펙트럼의 선 모양 분석은 키랄, 8좌표, 레늄(V) 다수물 복합체, ReH5(PPh 3)2(sec-부틸아민)에서 내부 배위 구 원자의 재배열을 위한 가이드 역할을 합니다. 선 모양 분석은 또한 이러한 원자 재배열에 대한 활성화 매개변수 ΔH‡, ΔS‡ 및 ΔG‡를 결정하는 데 사용됩니다.
동적 용액 핵 자기 공명 (NMR) 분광법은 전이 금속 다수 소화물 복합체에 대한 배위 구 내에서 원자의 동적 재 배열을 특성화하는 전형적인 방법입니다. 동적 NMR 스펙트럼의 선 형상 피팅은 동적 재배열 프로세스의 활성화 파라미터에 대한 추정을 유도할 수 있다. 금속 결합 인 원자의 동적 31P-{1H} NMR 분광법과 수소화물 리간드의 동적 1H-{31P} NMR 분광법의 조합은 인 원자 재배열과 함께 발생하는 수소화물 리간드 재배열을 식별할 수 있습니다. 이러한 결합된 재배열 쌍을 나타내는 분자의 경우, 동적 NMR 분광법을 사용하여 리간드 재배열에 대한 이론적 모델을 테스트할 수 있습니다. 동적 1H-{31P} NMR 분광법 및 선 모양 피팅은 또한 우발적 인 물과 같은 용매 분자와의 양성자 교환을 통해 금속의 내부 배위 구를 넘어 특정 수 소화물 리간드를 이동하는 교환 과정의 존재를 식별 할 수 있습니다. 여러 동적 재배열 공정을 예시하는 새로운 화합물인ReH5(PPh3)2(sec-부틸아민)의 제조는 복합체의 동적 NMR 스펙트럼의 선 모양 피팅과 함께 제시됩니다. 선 모양 피팅 결과는 Eyring 방정식으로 분석하여 식별된 동적 프로세스의 활성화 파라미터를 추정할 수 있습니다.
NMR 분광법은 일반적으로 분자 내부 또는 분자 사이에서 발생하는 동적 프로세스를 특성화하는 데 사용됩니다. 많은 간단한 분자 내 재배열의 경우, ΔG‡ 의 추정은 느린 교환 한계에서 두 공진 사이의 주파수 차이 Δν를 측정하고 동일한 공진에 대한 합착 온도를 결정하는 것만큼 간단합니다(그림 1)1. 상기 관계는,
ΔG‡ = 4.575 x 10-3 kcal / mol x Tc [9.972 + log(Tc / Δν)]
여기서Tc 는 동적 샘플의 느린 교환 형태를 나타내는 한 쌍의 공진에 대한 합체 온도이고, 이러한 동적 재배열을 위한 활성화의 자유 에너지를 풀기 위해 사용될 수 있다. 보다 복잡한 동적 시스템은 활성화 파라미터를 추정하기 위해 동적 NMR 스펙트럼의 라인 모양 피팅 또는 2차원 교환 분광법(2D-EXSY) 또는 2차원 회전 프레임 오버하우저 효과 분광법(2D-ROESY)과 같은 다른 NMR 기술이 필요합니다.

그림 1 : 두 온도에서 ReH5 (PPh3) 2 (sec- 부틸 아민)의 d8- 톨루엔 용액에 대한 NMR 스펙트럼. 두 개의 느린 교환 이중선(하부 트레이스, 117.8Hz)과 250K(상부 트레이스)의 합체 온도 사이의 주파수 차이는 11.8kcal/mol의 에너지 장벽(ΔG‡)에 해당합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
동적 NMR 스펙트럼의 선 형상 피팅은 활성화 에너지가 약 5 내지 25 kcal/mol 2,3,4,5인 물질에 대한 동적 재배열을 설명하는 활성화 파라미터의 추정에 오랫동안 사용되어 온 일반적인 기술이다. 물과 아민 분자사이의 양성자 교환에 대한 에너지 장벽6, 디메틸포름아미드7에서의 CN 결합에 대한 회전에 대한 에너지장벽, 또는 유기 잔기의 일반적인 크기8의 결정은 동적 NMR 스펙트럼의 선 모양 피팅을 통해 평가된 많은 특성의 몇 가지 예에 불과합니다. 이 원고는 복잡한 ReH5 (PPh 3) 2 (sec- 부틸 아민)에 대해 발생하는 분자간 및 분자 내 동적 과정을 특성화하기 위해 선 모양 피팅을 사용하는 것을 보여줍니다. 이 및 유사한 선 모양 피팅 NMR 실험의 목표는 1) 존재하는 경우 모든 NMR 관찰 가능한 분자 내 동적 원자 교환 프로세스를 특성화하고, 2) 존재하는 경우 NMR 관찰 가능한 분자 내 동적 원자 교환 프로세스를 식별 및 특성화하고, 3) 이 예에서 수소와 인 원자 모두에 대해 발생하는 상관 분자 내 원자 교환을 식별하고, 4) 여기에 제시된 예를 위해, 복잡한 ReH5 (PPh 3) 2 (sec- 부틸 아민)에서 발생하는 동적 과정에 대해 두 개의 게시 된 모델을 비교합니다.
8 좌표 레늄 (V) 다 수화물 시스템은 리간드가 여러 동적 과정에 참여하고 인 원자가 수 소화물 리간드 교환 과정의 두 번째 측면 인 단일 동적 과정에 참여할 수있는 복잡한 동적 시스템입니다. 9,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ,19,20,21,22,23,24,25,26,
27,28,29. 8 배위, 의사 12 면체, 레늄 (V) 다수 염기화물 복합체는 분자 기하학 (그림 2)을 채택하며, 이는 리간드17,26의 직교 사다리꼴 쌍으로 설명 될 수 있습니다. 사다리꼴의 긴 가장자리에있는 꼭지점은 일반적으로 B 부위로 표시되며 레늄 폴리 하이드 라이드 복합체에서 일반적으로 3 차 포스 핀 또는 아민 리간드와 같은 중성 2 전자 공여체 리간드가 차지하는 부위입니다. 사다리꼴의 짧은 가장자리에있는 꼭지점은 일반적으로 A 사이트로 표시되며 일반적으로 음이온, 2 전자 공여체, 수 소화물 리간드가 차지합니다. 레늄(V) 폴리하이드라이드 착물의 실온 NMR 스펙트럼은 일반적으로 실온 용액에서 발생하는 여러 동적 공정으로 인해 믿을 수 없을 정도로 간단합니다.

그림 2 : 12 면체 배위 세트 (왼쪽)와 복합체 ReH5 (PPh 3) 2 (sec- 부틸 아민) 동일한 관점 (오른쪽). 빨간색 사이트는 수직 사다리꼴을 형성하는 조정 부위를 나타내고 파란색 부위는 수평 사다리꼴을 형성하는 조정 부위를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
ReH5(PPh3)2(아민) 형태의 복합체는 동적 공정 9,10,12,13,16,30,31과 관련하여 가장 철저하게 연구된 레늄 폴리하이드라이드 복합체 부류입니다. ReH5 (PPh 3) 2 (아민) 복합체에 대해 3 개의 동적 과정 (그림 3)이 확인되었습니다 : 1) 물 분자로부터의 단독 B 부위 수 소화물 리간드와 양성자 사이의 양성자 교환 (우발적 또는 의도적 인)9,13, 2) 인접한 B 부위 수 소화물 리간드와 A 부위 수 소화물 리간드 쌍의 개찰구 교환9, 11,13,30,31 및 3) A 부위 수 소화물 리간드의 쌍 방향 교환 및 B 부위 원자가 레늄 중심의 반대쪽으로 쌍으로 이동하는 것으로 나타나는 입체 반전 (또는 의사 회전) (그림 4 참조)4,5,6,8,26,27 . 레늄의 반대쪽으로 B 사이트 원자의 이동은 동적 NMR 분광법에 의해 관찰 가능하다 : 1) 실온에서 N = 피리딘 당량의 불균등 3 및 5 양성자를 만드는 과정 10,30,31, 2) N = 비대칭 치환 된 방향족 아민 리간드의 E 및 Z 이성질체가 실온에서 빠른 교환을 겪게하는 과정9, 10,13,30,31, 또는 3) 아민 리간드 9,30,31 상에 위치한 키랄 중심에 대하여 인 원자의 부분입체 쌍의 입체 관점의 빠른 교환을 야기하는 과정. 이전에보고되지 않은 키랄 복합체 ReH5 (PPh 3) 2 (sec- 부틸 아민)는 레늄 폴리 하이드 라이드 복합체의 동적 재 배열을 식별하고 특성화하는 데 사용할 수있는 방법을 일반적으로 설명 할 수있는 기회를 제공합니다.

그림 3 : ReH5 (PPh 3) 용액에 대해 NMR 분광법으로 관찰되는 동적 과정의 표현2 (sec- 부틸 아민). 표현 A는 우발적 인 물의 단일 양성자를 고유 한 B- 사이트 수 소화물 리간드로 교환하는 것을 묘사합니다. 표현 B는 3 개의 인접한 수 소화물 리간드의 개찰구 교환을 묘사하며, 그 중 2 개는 A 사이트에 상주하고 세 번째는 고유 한 B 부위 수 소화물 리간드입니다. 표현 C는 A 부위 수 소화물 리간드의 쌍 교환뿐만 아니라 키랄 아민 리간드 (N *)에 대한 인 원자의 입체 반전을 모두 나타냅니다. A 부위 수소화물 리간드 쌍방향 교환은 A 부위 수소화물 리간드를 레늄 중심의 반대쪽으로 이동시킬 필요가 없다는 것을 주목해야 한다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
복잡한 동적 공정 세트를 나타내는 레늄 폴리하이드라이드 복합체와 같은 화학 시스템의 경우, 동적 NMR 스펙트럼의 선 모양 피팅은 공정 9,11,13,16,21,29를 특성화하는 데 가장 많이 사용되는 NMR 기술입니다. 2차원 EXSY 9,32 또는 2D-ROESY11은 동적 프로세스를 정량적으로 특성화하는 데에도 사용할 수 있는 대체 동적 NMR 기술입니다. 2차원 EXSY 스펙트럼은 전형적으로 느린 교환 온도 도메인에서 측정되고; 2차원 ROESY 스펙트럼은 일반적으로 빠른 교환 온도 도메인에서 측정됩니다. 두 2차원 기술 모두 데이터 수집을 위해 분광계에서 상당한 시간을 필요로 할 수 있는데, 그 점에서 각각의 기술은 주어진 온도에서 선 형상 피팅 분석에 필요한 1차원 데이터 세트보다 훨씬 더 큰 데이터 세트를 획득한다. 디메틸포름아미드의 2개의 메틸기의 동적 교환과 같이 잘 이해되는 간단한 동적 공정은 3가지 NMR 기술 중 임의의 것에 의해 용이하게 특성화될 수 있다. 개별 수 소화물 리간드가 여러 동적 프로세스에 참여하는 ReH5 (PPh 3) 2 (sec- 부틸 아민)와 같은보다 복잡한 시스템 또는 수 소화물 리간드와 우발적 인 물 사이에서 양성자를 교환 할 수 있거나 교환하지 않을 수있는 새로운 전이 금속 폴리 하이드 라이드 복합체와 같이 반드시 잘 이해되지 않는 시스템은 2 차원 NMR 방법보다 선 모양 피팅 NMR 방법에 의해 정량적으로 더 쉽게 특성화됩니다. 2차원 NMR 방법과 달리 선 모양 피팅 방법은 테스트된 모델과 실험 데이터 간의 일치를 쉽게 해석할 수 있는 시각화와 수소화물 리간드를 레늄의 내부 배위 구를 넘어 이동하는 교환의 시각적 증거를 제공합니다. 느린 교환 스펙트럼의 피크 높이와 피크 모양을 기반으로 ReH5 (PPh 3) 2 (sec- 부틸 아민)와 같은 복잡한 동적 시스템조차도 쉽게 테스트 할 수있는 초기 교환 모델 세트로 이어질 수 있습니다. 또한 분자 변환에 대해 여러 이론적 모델이 보고된 경우 동적 NMR 스펙트럼의 선 모양 피팅을 통해 각 모델과 관찰된 스펙트럼을 시각적으로 비교할 수 있습니다.
상기 언급된 3개의 NMR 기술 이외에,D2O또는 HD를 포함하는 동위원소 치환 NMR 실험은 복잡한 레늄 다수물 시스템에 대한 원자의 분자간 교환을 정성적으로 입증하기 위해 사용되었지만, 정량적 특성화 9,33,34,35에는 사용되지 않았다. 이론적 계산은 복잡한 동적 시스템(30,31,36)의 동적 프로세스를 특성화하기 위한 추가의 방법을 제시한다. 이론적 계산은 선 모양 피팅 분석으로 구별할 수 없는 가능성을 구별하는 데 사용할 수 있다는 점에서 선 모양 피팅에 비해 이점이 있습니다. 예를 들어, 이론적 계산은 고유한 수소화물 리간드 및 2개의 화학적으로 동등한 수소화물 리간드 중 하나를 포함하는 각 쌍별 교환과의 교대 쌍 교환이 아니라, 특정 레늄(V) 복합체 상의 3개의 인접한 수소화물 리간드를 포함하는 교환을 설명하기 위해 사용되었습니다. 31. 이론적 계산의 결과는 일반적으로 계산된 결과의 유효성을 확인하기 위해 위에서 언급한 세 가지 NMR 기술 중 하나에서 실험적으로 관찰된 정량적 특성화와 비교됩니다.
동적 NMR 스펙트럼의 선 모양 피팅은 NMR 측정 중에 NMR 활성 핵이 서로 다른 화학 환경 사이를 이동할 때 발생하는 NMR 스펙트럼의 모양 변화를 활용합니다. 느린 교환 NMR 스펙트럼(교환하는 핵의 각 세트에 대해 독립적인 로렌츠 공명을 갖는 스펙트럼)은 교환하는 핵에 대한 공명 사이의 주파수 차이가 핵(37)의 교환 속도에 비해 큰 온도에서 발생한다. 빠른 교환 NMR 스펙트럼 (핵 교환을 위한 단일 로렌츠 공명을 갖는 스펙트럼)은 핵의 교환 속도가 느린 교환 공명 사이의 주파수 차이보다 훨씬 큰 온도에서 발생한다37. 중간 환율은 느린 교환 온도 영역과 빠른 교환 온도 영역(37) 사이의 온도에 대해 발생한다. Larmor 주파수의 기본 매개 변수, 교환하는 핵의 화학적 이동, 교환하는 핵에 대한 결합 상수 (있는 경우) 및 각 핵 유형의 상대 집단이 알려진 경우, 핵 간의 추정 교환에 대한 속도 상수는 시뮬레이션 된 스펙트럼을 여러 중간 온도에서 관찰 된 스펙트럼과 비교하여 결정할 수 있습니다. 여러 온도에서의 시뮬레이션에 적합하면 온도 및 속도 상수 데이터가 생성되며, 이 데이터는 Eyring 방정식과 함께 사용하여 추정 교환에 대한 활성화 파라미터를 추정할 수 있습니다. 이 방법의 결과는 정확하고 재현 가능한 것으로 밝혀졌습니다.
1. 샘플 준비
2. NMR 스펙트럼의 획득 및 분석

그림 4: d8-톨루엔에서 ReH5(PPh 3)2(sec-부틸아민)의 단일 샘플에 대한 31P-{1H} 신호 강도 비교. 빠른 교환 단일 인 공명과 이러한 공명에 대한 합체 온도 근처의 한 쌍의 인 공명 사이의 신호 강도 차이를 보여주는 대표적인 시연입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
3. 아이어링 플롯에서 활성화 파라미터 결정 1
이 원고에 기술된 두 레늄 다수물 생성물의 특성 분석은 1H-{31P} 및 31P-{1H} NMR 분광법에 의해 가장 잘 달성됩니다. 실온 d6- 벤젠 용액에서 ReH7 (PPh 3) 2의 수 소화물 리간드 공명은 1H NMR 분광법에 의해 2 JPH = 18 Hz에서 δ = -4.2 ppm에서 이항 삼중 항으로 나타납니다 (보충 그림 2). 동일한 d6- 벤젠 용액은 31P-{1H} NMR에 의해 δ = 31.4 ppm에서 일중항 공명을 나타낼 것이다 (보충 그림 3). d8- 톨루엔 용액에서, 수 소화물 리간드 1H-{31P} ReH5 (PPh 3) 2 (sec- 부틸 아민)의 NMR 공명은 δ = -4.83 ppm에서 넓은 일중항으로 나타난다 (보충 그림 4). 동일한 d8- 톨루엔 용액은 δ = 47.3 x 31P-{1H} NMR 분광법에서 일중항 공명을 나타냅니다 (보충 그림 5). 두 샘플 중 하나에 대해 발생할 수있는 일반적인 불순물은 ReH5 (PPh 3) 3 (δ수 소화물 = -4.73; 2 JPH = 18.8 Hz, 사중주; δ인 = 34.16 d 8- 톨루엔) 및 Re2H8 (PPh3) 4 (δ수 소화물 = -4.93; 2 JPH = 9.3 Hz, 펜텟; δ인 = 42.79 d6- 벤젠에서 측정).
선 형상 피팅은 일반적으로 E 및 Z 이성질체10을 나타내지 않는 레늄 폴리하이드라이드 착물의 동적 31P-{1H} NMR 스펙트럼에 대해 직선적이다. 여러 온도에 대한 복합 ReH 5(PPh 3)2(sec-부틸 아민)에 대한 최적 시뮬레이션 및 31P-{1H} NMR 스펙트럼이 그림 5에 나와 있습니다. 그러한 복합체에서 인 원자를 교환하기 위해서는 하나의 모델 만 필요합니다. 복잡한 ReH5(PPh 3)2(sec-부틸 아민)의 경우와 같이 인 핵이 스핀-스핀 결합을 나타낼 때 좋은 결과를 얻으려면 해당 결합이 모델에 포함되어야 합니다. 유착 온도 이상에서 측정된 31P-{1H} NMR 스펙트럼을 시뮬레이션하려면 두 공명 간의 화학적 이동 차이의 온도 의존성을 추적하고 유착 온도 이상에서 핵의 화학적 이동을 추정하는 데 사용해야 합니다(그림 6). 추가적으로, 용매의 어는점 근처의 온도에서 측정된 NMR 스펙트럼은 증가된 용매 점도 및 분석물의 침전으로 인해 공명의 확대를 나타낼 수 있다. 이러한 공명 확대를 나타내는 스펙트럼은 이후에 Eyring 플롯 결정에 사용되는 속도 상수의 결정에 포함되어서는 안됩니다.

그림 5. ReH5(PPh3)2(sec-부틸아민)의 d8-톨루엔 용액에 대한 31P-{1H} NMR 스펙트럼(흑색 트레이스) 및 최적 시뮬레이션(적색 트레이스). 검은 색 흔적은 더 높은 온도에서 부분 입체 인 원자에서 단일 공명으로 발생하는 두 공명의 합체를 보여줍니다. 빨간색 트레이스는 선 모양 피팅과 관찰된 데이터에서 발생하는 시뮬레이션된 스펙트럼이 잘 일치함을 보여줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 6. 두 31P-{1H} 공명 사이의 화학적 이동 차이의 온도 의존성 플롯. 이 선의 외삽은 더 높은 온도에서 개별 공명의 화학적 이동을 추정 할 수있게합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
동적 1H-{31P} NMR 스펙트럼의 수소화물 영역의 라인 형상 피팅은 인 공명에 대한 라인 형상 피팅보다 더 어렵습니다. 수 소화물 공명의 선 모양 피팅에는 더 많은 핵과 더 많은 교환 모델이 필요합니다. 레늄 (V) 폴리 하이드 라이드 복합체에 사용 된 일반적인 수 소화물 리간드 교환 모델은 다음을 포함한다 : 1) 한 쌍의 인접한 수 소화물 리간드(16) 사이의 교환, 2) 3 개의 인접한 수 소화물 리간드의 개찰구 교환 9,11,13,30,31, 3) 물로부터의 특정 수 소화물 리간드와 양성자 사이의 교환 9,13 , 및 4) 레늄의 한쪽에 있는 A 부위 수소화물 리간드와레늄의 다른 쪽 상의 A 부위 수소화물 리간드의 쌍으로 교환하는 단계를 포함한다. 후자의 교환은 E 및 Z 인 공명의 관련 상호 변환 또는 부분 입체 인 공명(13)의 입체 반전과 관련된 두 번째 측면으로보고되었다. 이와 같이, 후자의 수소화물 리간드 교환을 위한 활성화 파라미터 및 속도 상수(발생하는 경우)는 연관된 동적 인 공정에 대해 동일한 값을 반영해야 한다.
라인 형상 피팅은 수소화물 리간드 교환의 이론적 모델을 테스트하는데 사용될 수 있다(13). 위에서 언급 한 인 공명과 마찬가지로, 모델링 될 수 소화물 공명의 온도 의존성은 온도 드리프트에 대해 화학적 이동을 조정할 수 있도록 결정되어야합니다. 그림 7은 d8- 톨루엔에서 ReH5 (PPh3) 2 (sec- 부틸 아민) 샘플의 수 소화물 공명에 대해 관찰 된 온도 의존성과 해당 드리프트에 대한 최상의 선형 피팅 방정식을 보여줍니다. 1H-{31P} NMR 스펙트럼의 선 모양 피팅 모델은 공명 주파수가 스펙트럼에서 직접 결정될 수 있는 경우에도 각 공명에 대해 계산된 화학적 이동을 사용했습니다. 수소화물 공명의 화학적 이동은 동적 1H-{31P} NMR 스펙트럼의 수화물 영역에 라인 형상이 피팅될 때 가변적으로 취급되지 않았습니다. 그림 8은 A 부위 수 소화물 리간드의 쌍별 교환, 3 개의 인접한 수 소화물 리간드의 개찰구 교환 및 물의 양성자 1 개와 수 소화물 리간드 H4 간의 양성자 교환을 기반으로 한 선 모양 피팅의 결과를 225K에서 240K까지 수집 된 일련의 1H-{31P} NMR 스펙트럼의 관찰 된 수 소화물 영역과 비교합니다.

그림 7. 각 1H-{31P} NMR 수 소화물 공명의 온도 의존성에 가장 적합한 라인. 최상의 선형 피팅에서 계산 된 화학적 이동은 관찰 된 스펙트럼의 선 모양 피팅을위한 모델에 사용되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 8. 1H-{31P} NMR 스펙트럼(검은색 트레이스)의 수소화물 영역과 ReH5(PPh 3)2(sec-부틸아민) 용액에 가장 적합한 시뮬레이션(빨간색 트레이스). 스펙트럼은 d8-톨루엔 용액 상에서 측정하였다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 9는 d8- 톨루엔 중 ReH 5 (PPh 3) 2 (sec- 부틸 아민) 샘플에 대한 225 K 1H- {31P} NMR NMR 스펙트럼의 수 소화물 영역에서 ReH5 (PPh3) 2 (아민) 복합체에 대한 수 소화물 리간드 교환의 두 모델에 가장 적합한 것을 보여줍니다. 선 모양 피팅은 화합물 ReH5(PPh 3)2(피리딘)30,31에 대한 수소화물 리간드 교환의 이론적 모델을 기반으로 합니다. 최적 적합 스펙트럼의 두 가지 측면이 중요합니다. 첫째, 파란색 트레이스는 전적으로 보고된 교환 모델을 기반으로 스펙트럼 라인 모양의 최적을 나타냅니다. 파란색 흔적은 특정 수 소화물 리간드와 내부 배위 영역 너머의 양성자 사이의 양성자 교환이 누락되었음을 나타냅니다. 이 예에서,ReH5(PPh3)2(sec-부틸아민) 착물, 누락된 교환은 독특한 B 부위 수소화물 리간드와 함께 우발적 물로부터의 양성자를 포함한다. 둘째, 빨간색 흔적은 물과의 양성자 교환이 이론적 모델에 포함될 때 좋은 선 모양을 얻을 수도 있고 얻지 못할 수도 있음을 나타냅니다. 복잡한 ReH5(PPh3)2(sec-부틸아민)의 경우 모델 A는 관찰된 스펙트럼에 더 적합한 것을 생성합니다. 부분입체 인 원자의 입체 반전에 대한 속도 상수와 각 모델에서 관련 수소화물 리간드 재배열을 위한 속도 상수의 비교는 또한 모델 B보다 모델 A를 선호합니다(표 1).

그림 9. 양성자 교환없이 ReH5 (PPh 3) 2 (아민) 복합체에서 수 소화물 리간드의 재 배열을위한 두 모델의 비교. 두 모델 모두 특정 수 소화물 리간드를 물 (적색 트레이스)의 양성자와 교환하고 그러한 양성자 교환 (청색 트레이스)없이 테스트했습니다. 검은 색 흔적은 225 K에서 측정 된 1H- {31P} NMR 스펙트럼의 ReH5 (PPh 3) 2 (sec- 부틸 아민)입니다. A 트레이스를 생성하는 데 사용되는 모델에는 A 부위 수 소화물 리간드의 쌍별 교환이 포함됩니다. 한 쌍의 B 트레이스를 생성하는 데 사용되는 모델에는 수소화물 리간드의 기본 개찰구 교환이 포함됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
| 온도 (K) | k 입체 농도 (Hz) | k 쌍별 (Hz) | k 기초 (Hz) |
| 225 | 94.5 | 88.2 | 6.6 |
| 230 | 131.3 | 151.3 | 28.4 |
| 235 | 236 | 219.3 | 46.1 |
| 240 | 376.4 | 324.2 | 66.4 |
표 1. 인 원자 입체 반전에 대한 속도 상수와 A 부위 수 소화물 리간드의 쌍별 교환 및 수 소화물 리간드의 기저 개찰구 교환과의 비교. 수 소화물 공명의 모든 시뮬레이션에는 우발적 인 물과 고유 한 B 부위 수 소화물 리간드 사이의 양성자 교환이 포함되었습니다.
모델 A의 모델링된 각 동적 프로세스에 대한 활성화 파라미터는 아이어링 플롯(그림 10 및 그림 11, 보충 그림 6 및 보충 그림 7)에서 추정할 수 있습니다. 동적 31 P-{1 H} 속도 상수의 아이어링 플롯은 인 원자 교환을 설명하는 데 하나의 모델만 필요하다는 점에서 동적 1H-{31P} 속도 상수의 아이어링 플롯보다 이점이 있습니다. 인 원자 교환을 위한 단일 모델을 갖는다는 것은 동일한 원자를 포함하는 다중 교환 모델을 갖는 수소화물 리간드 교환과 달리 인 원자 교환 결과의 혼란이 없음을 의미합니다. 동적 31 P-{1 H} NMR 데이터는 일반적으로 동적 1H-{31P} NMR 데이터보다 더 넓은 온도 범위에서 사용할 수 있으며, 이는 아이어링 플롯에 대한 더 많은 데이터 포인트를 의미합니다.

그림 10. ReH5(PPh3)2(sec-부틸아민)의 d8-톨루엔 용액에 대한 31P-{1H} NMR 스펙트럼의 선 모양 피팅으로부터의 아이어링 플롯. 추세선은 여러 온도에서 31P-{1H} NMR 스펙트럼의 선 모양 피팅에서 발생하는 속도 상수가 아이어링 방정식에 잘 맞는다는 것을 보여줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 11. A 부위 수 소화물 리간드의 쌍별 교환으로부터의 아이어링 플롯. 데이터는 ReH5(PPh3)2(sec-부틸 아민)의 d8-톨루엔 용액에서 측정된 1H-{31P} NMR 스펙트럼의 선 모양 피팅에서 발생합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 1 : ReOCl 3 (PPh 3) 2와 수소화 붕소 나트륨의 반응에 대한 종점 색상의 예 ReH7 (PPh 3) 2. 그림에서 볼 수 있듯이 반응의 색상은 ReOCl 3(PPh 3)2 테트라 하이드로 푸란과 물에서 수소화 붕소 나트륨 사이의 반응이 완료되었음을 가장 잘 나타냅니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 2. 1 H NMR 수 소화물 공명 샘플에 대한 ReH7 (PPh3) 2 d 6- 벤젠에 용해. 샘플의 1HNMR 스펙트럼을 사용하여 반응 생성물을 ReH7(PPh3)2의 정품 샘플로 쉽게 식별할 수 있습니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 3. d6-벤젠에 용해된ReH7(PPh3)2의 샘플의 31P-{1H} NMR 스펙트럼. 31P-{1H} NMR 스펙트럼은 ReH7(PPh3)2의 샘플을 정성적으로 특성화하는 데 사용할 수 있으며, 이러한 스펙트럼은 샘플의 불순물에 대한 편리한 검사를 제공합니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 4. d8-톨루엔에 용해된ReH5(PPh3)2(sec-부틸아민)의 샘플에 대한 실온 1HNMR 수소화물 공명. 피크의업필드 숄더에 있는 작은 스파이크는 Re2H8(PPh3)4의 불순물 때문입니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 5. d8-톨루엔에 용해된ReH5(PPh3)2(sec-부틸아민) 샘플의 31P-{1H} NMR 스펙트럼. 샘플의 31P-{1H} NMR 스펙트럼을 사용하여 ReH5(PPh 3)2(sec-부틸 아민) 샘플을 정성적으로 식별하고 불순물을 확인할 수 있습니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 6. 두 개의 A 부위 수소화물 리간드와 인접한 B 부위 수소화물 리간드의 개찰구 교환으로부터의 아이어링 플롯. 데이터는 ReH5(PPh3)2(sec-부틸 아민)의 d8-톨루엔 용액에서 측정된 1H-{31P} NMR 스펙트럼의 선 모양 피팅에서 발생합니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 7. 우발적 인 물과 독특한 B 부위 수 소화물 리간드 사이의 양성자 교환으로 인한 아이어링 플롯. 데이터는 ReH5(PPh3)2(sec-부틸 아민)의 d8-톨루엔 용액에서 측정된 1H-{31P} NMR 스펙트럼의 선 모양 피팅에서 발생합니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 표 1. NMR 실험 파라미터. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
저자는 공개 할 이해 상충이 없습니다.
온도 범위에서 수집된 NMR 스펙트럼의 선 모양 분석은 키랄, 8좌표, 레늄(V) 다수물 복합체, ReH5(PPh 3)2(sec-부틸아민)에서 내부 배위 구 원자의 재배열을 위한 가이드 역할을 합니다. 선 모양 분석은 또한 이러한 원자 재배열에 대한 활성화 매개변수 ΔH‡, ΔS‡ 및 ΔG‡를 결정하는 데 사용됩니다.
저자는이 작업에 대한 재정 지원에 대해 Monmouth University의 화학 및 물리학과와 창의성 및 연구 보조금 프로그램 (Naik, Moehring)에 감사드립니다.
| Bruker Avance II 400MHz NMR 분광계 | Bruker Biospin | 기기에는 162MHz에서 10Mhz까지 조정할 수 있는 X 채널이 있는 2채널 프로브(1H 및 X)가 포함되어 있습니다. 이 기기는 또한 VT 작업을 위한 듀어 및 열교환기와 함께 VT를 사용할 수 있습니다. | |
| d8-톨루엔 | MilliporeSigma | 434388 | |
| Powerstat 가변 변압기 | Powerstat | ||
| sec-부틸 아민 | MilliporeSigma | B89000 | |
| 수소화붕소나트륨 | MilliporeSigma | 452882 | |
| Tetrahydrofuran | MilliporeSigma | 186562 | |
| Thermowell C3AM 100mL | dNMR Bruker Biospin이 포함된 Thermowell | ||
| Topspin 3.0 또는 4.1.4 | 는 Topspin 버전 3.0으로 획득되었으며 데이터 처리는 Topspin 버전 4.1.4를 실행하는 두 번째 컴퓨터에서 수행되었습니다. | ||
| 트리클로록소비스(트리페닐포스핀) 레늄(V) | 밀리포어Sigma | 370193 | |
| Vacuubrand CVC 3000 컨트롤러가 있는 PC3000 진공 펌프 | Vacuubrand |