Name: 적정을 사용하여 루이스 쌍의 특성화 와 함께 의 Situ 적외선 분광법 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-02-20T13:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 49 s
Description: 학습하세요 루이스 산-카보닐 상호작용을 실시간 적외선 분광법으로 관찰하는 방법을. 이 기법은 탄소기 중심 반응의 메커니즘 이해와 고수율 합성 설계에 필수적인 분자 수준 상호작용 정보를 제공합니다.

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우리는 로욜라 대학 시카고, 머크, 주식 회사, 그리고 일반 의학의 NIH / 국립 연구소 (GM128126) 재정 지원을 주셔서 감사합니다. 우리는이 문서의 생산에 그들의 지원에 대한 메틀러 - Toledo 오토 켐 Inc.에 감사드립니다.

1. 야외 참조 스펙트럼
<ol><li>데이터 수집 소프트웨어를 엽니다. 악기를클릭합니다. 구성 탭에서 배경 수집을 클릭합니다. 계속을 클릭합니다. 스캔을 256으로 설정하고 확인을 클릭하여 배경을 수집합니다. 참고: 프로브가 데이터 수집이 수행되는 위치와 동일한 위치에 있는지 확인합니다. 프로브의 위치 변경은 스펙트럼에 영향을 미칠 수 있습니다.</li>
</ol>2. 용매 기준 스펙트럼
<ol><li>데이터 수집 소프트웨어에서 파일을 클릭합니다. 새 을 클릭합니다. 빠른 시작을 클릭합니다.</li>
	<li>지속 시간을 15분으로 설정하고 샘플 간격을 15초로 설정합니다. 참고: 이 시점에서, 화학 시스템은 진행하기 위해 현장에서 IR 프로브에 부착되어야 합니다. 다음 단계는 연구될 화학 시스템의 준비를 위한 것입니다.</li>
	<li>불활성 분위기 하에서, 루이스 산을 불꽃 건조 25 mL 2넥 둥근 바닥 플라스크에 넣고 저어주면(그림1B). 플라스크를 고무 패혈증으로 밀봉하고 Ar 충전 풍선을 플라스크에 부착합니다. 주사기를 통해 무수 용매의 원하는 부피를 추가 (최소 3 mL)(그림 1C). 참고: FeCl3은 디클로로에탄(DCE)에 용해되지 않습니다. GaCl3은 DCE에서 용해됩니다.</li>
	<li>하나의 중격을 제거하고 플라스크를 인시투 IR 프로브에 부착한다(도1D). 플라스크를 원하는 온도로 설정된 온도 제어 욕조에 놓습니다(그림1E).</li>
	<li>데이터 수집 소프트웨어에서 <img alt="Icon" src="/files/ftp_upload/60745/icon.jpg"> 실험을 시작하여 버튼을 클릭하여 데이터 수집을 시작하고 2분 후에 데이터 수집을 중지합니다. 참고: 이 파일의 이름은 3.1.3단계에서 사용할 용매 참조 스펙트럼입니다.</li>
</ol>3. 적정 소프트웨어 설정
<ol><li>새 적정 실험 만들기<ol>
<li>데이터 수집 소프트웨어에서 File | 신규 | 빠른 시작. 지속 시간을 8시간으로 설정하고 샘플 간격을 15s로 설정합니다. 참고: 데이터 수집은 실험 기간을 15분에서 2d 사이로 설정하고 샘플 간격을 15초에서 1시간 사이로 설정할 수 있습니다.</li>
		<li>만들기를 클릭하여 실험을 만듭니다. 데이터 수집 소프트웨어에서 스펙트럼 탭으로 이동하여 스펙트럼 추가를클릭합니다. 파일에서 클릭하고 2단계에서 얻은 적절한 용매 참조 스펙트럼을 엽니다. 시간 서명이 있는 확인란을 선택합니다. 확인을 클릭합니다.</li>
		<li>데이터 수집 을 시작 하려면 <img alt="Icon" src="/files/ftp_upload/60745/icon.jpg"> 단추를 클릭하여 데이터 수집 소프트웨어에서 실험을 시작 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>용매 빼기를 클릭하고 단계 3.1.3에 추가된 적절한 기준 스펙트럼을 선택합니다. 온도에 도달하기 위해 15 분 동안 저어주세요. 온도를 결정하기 위해 situ IR 프로브를 사용합니다.</li>
</ol>4. 적정 절차
<ol><li>주사기를 통해 카보닐 아랄라제 10 μL을 추가합니다(그림1F).</li>
	<li>데이터 수집에 대한 신호 응답을 관찰합니다(그림2). 시스템은 평형에서 이동하고 시간에 따라 변경됩니다.</li>
	<li>IR 신호가 안정화되고 일정하게 유지되면 IR 스펙트럼을 수집합니다. 참고: 데이터 수집은 설정된 빈도로 스펙트럼을 수집합니다. 우리 실험실의 데이터는 15 s마다 수집됩니다. 시스템이 평형에 도달하는 시간을 기록하고 분석을 위해 시간에 수집된 스펙트럼을 사용합니다.</li>
	<li>4.1-4.3단계를 반복하여 원하는 양의 분석을 추가합니다. 참고: FeCl3 혼합물은 1 equiv 1이 첨가되고 GaCl3 혼합물이 첨가된 양에 관계없이 균질하게 유지되면 균질하게 됩니다.</li>
</ol>5. IR 스펙트럼 분석
<ol><li>데이터 수집 소프트웨어에 대한 데이터를 내보냅니다.<ol>
<li>파일 | 클릭 수출 | 다중 스펙트럼 파일.</li>
		<li>형식에서 CSV를 확인하고 데이터에서 Raw를확인합니다. 내보내기를 클릭하여 IR 데이터를 스프레드시트 또는 수학 처리 소프트웨어로 내보냅니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>그림 3A, D에표시된 대로 IR 스펙트럼의 원하는 영역을 플롯합니다.</li>
	<li>전환 및/또는 이소성 지점에 대한 스펙트럼을 검사합니다.</li>
	<li>진행에 의해 분리 스펙트럼,GaCl 3에대한 그림 3B, C 및 FeCl3에대한 그림 3E,F.</li>
</ol>6. 성분 분석
<ol><li>관심 있는 각 종의 λmax를 식별하고, GaCl 3 및 1에 대한 도 4 A 및 FeCl3 및 1에대한 도 4D는 GaCl 3에 대한 그림 4 B 및 FeCl3에대한 그림 4 E와 같이 추가된 흡광도의 테이블을 생성한다.</li>
	<li>희석을 설명하기 위해, GaCl 3에대한 도 4 B 및 FeCl3에 대한 도4E에 나타난 바와 같이, 각 스펙트럼에 대한 용액의 총 부피와 흡광도를 곱한다.</li>
	<li>GaCl 3의 경우 그림 4C와 FeCl3의 경우 그림 4F와 같이 흡광도*부피의 플롯 생성물을 타액화의 함수로 표시합니다.</li>
</ol>7. 종의 소비 분석
<ol><li>식별할 수 있는 동위 생성 종의 경우 그림 5A와같이 맥주-램버트 관계를 플롯합니다.</li>
	<li>알려진 종의 경우 원하는 λmax에서 흡광도에 대한 농도의 영향을 측정하고 맥주-램버트 관계를 플롯합니다.</li>
	<li>두 맥주-램버트 관계를 사용하여, 그림 5B에나타난 바와 같이 관심 종의 종의 관찰된 양을 결정한다. 참고: CMAX = FeCl3의 양에 의해 정의된 바와 같이 2 mmol. CADD는 아세톤(1)의두더지 추가입니다. CCOORD는 FeCl 3-아세톤 복합체(3)의 두더지이다. COBS는 언바운드 1의두더지입니다. CND는 1의 두더지가 검출되지 않는다. CMAX – CCOORD는 소비된 3의 두더지입니다.</li>
	<li>그림5C와같이 상관관계가 있는지 확인하기 위해 CND 대(CMAX – CCOORD)를플롯합니다. 참고 :이 라인의 경사는 종 3의두더지 당 종 1의 두더지에있을 것입니다.</li>
</ol>

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</ol>

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무수 조건하에서, 루이스 산은 다양한 용해도를 가질 수 있습니다. 우리가 제시 한 두 가지 예는 DCE의 GaCl3 및 FeCl3입니다. GaCl3은 적정이 발병할 때 균질하며 FeCl3은 대체로 불용성입니다. GaCl3의균질용액을 시작으로, 우리는 0-4 equiv 1에서 10 μL 단위로 적정을 완료하고 IR 스펙트럼을 추출하였다(도3A). 적정 의 과정을 통해 발생하는 전이의 검사는 0-1 equiv 1에서 성장하는 1630cm-1에서카보닐 영역에서 단일 종의 형성을 나타낸다(도 3B) 26,27. 용액에 1 equiv 1보다 큰 경우, 1630cm-1에서 피크의 변화가 일어나지 않고 언바운드 1은 1714cm-1에서 관찰된다(도3C). 이러한 결과는 2. 동일한 적정이 FeCl3(도 3D)으로수행될 때, 0-1 equiv 1로부터1636cm-1 형태에서 피크가 3(도3E)과일치한다. 중요한 것은, 혼합물은 1 equiv 1이 달성되면 균질하게 된다. 적정이 1 equiv 1을초과하여 진행되면 언바운드 1이 1714 cm-1에서관찰되고, 강도가 3 감소하고, 이소성 점이 1648 cm-1에서해결되고, 1663 cm-1 형태로 새로운 피크가 해결됩니다.
적정 IR 데이터를 사용하여, 사용되는 분석물의 등가물은 용액 상호작용의 성분 분석을 수행하기 위해 사용될 수있다(그림 4). 희석을 고려하기 위해 맥주 램버트 방정식 (eq. 1)의 부피에 대한 정규화를 사용할 수 있습니다.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/60745/60745equ01.jpg">
여기서 흡광도(A) 및 부피(V)는 측정 가능한 용어입니다. 2) 어금니 흡수율 (θ) 및 경로 길이 (l)는 일정하며 3) 두더지 (n)의 수를 검사 할 수 있습니다. 정규화된 흡광도는 스프레드시트(그림 4B,D)에서쉽게 계산할 수 있으며 이 용어는 해석물의 등가물과 대해 플롯될 수 있습니다. 그림 4C에서 2의 신호는 1에서 1 equiv까지 선형으로 증가하는 것을 볼 수 있으며, 이 때 1의 신호는 선형으로 증가하고 2는 변경되지 않습니다. 그림 4F에서는 3 대 1 의 신호가 유사한 선형 증가를 볼 수 있으며 1 을 초과하는 1의 존재가 추가되었습니다. 그러나, 우리는 또한 3의 강도에 있는 선형 감소를 관찰하고, 우리는 GaCl3에유사한 행동을 가정하여, 우리가 해야 하는 것보다 더 적은 1을 관찰합니다.
그러나 FeCl3의 적정에 대한 IR 데이터에서 1을사용하여 더 많은 정보를 확인할 수 있습니다. 형성될 수 있는 3의 최대 량은 FeCl3첨가의 양에 의해 정의된다(CMAX = 2 mmol FeCl3 예상적정). 우리는 플라스크 (CADD)에추가 한 1의 양을 알고 있으며 맥주 - 램버트 관계를 사용하여 1714cm-1 (C OBS)에서관찰 한 언바운드 1의 양과 1636cm-1 (CCOORD)에서관찰 하는 3의 양을 측정할 수 있습니다. 마지막으로, 플라스크에 추가된 1을 모두 무료 1 또는 3으로설명할 수 없으며, 이는 일부 1이 감지되지 않음을 나타냅니다(CND). 우리는 다음과 같은 질량 균형 (eq. 2)에서 1에 대한 이러한 용어를 결합 할 수 있습니다 :
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/60745/60745equ02.jpg">
적정 데이터를 사용하여 적정 중에 생성된 각 IR 스펙트럼에서 이러한 용어의 값을 계산할 수있습니다(그림 5B). 이러한 값을 사용하여 3이 소비된 양(CMAX-CCOORD)의함수로 누락된 1의 양을 플롯하여 상관 관계가 있는지 확인할 수 있습니다(그림5C). 이러한 상관관계는 3 equiv 1 소비 1 equiv 3과일치하며, 이는 4와유사한 복합체를 형성할 수 있다. 우리는 용액 전도도의 검사를 통해 부착 된 케톤의 이 수에 대한 추가 지원을 얻었으며, 이는 하나 이상의 염화물이 Fe (III)의 외부 구체로 변위되는 것과 일치하며, 벤잘데히드12와유사한 구조의 X 선 결정학. 그러나, 도 5의소비 분석에서 당사의 비정수 경사면에 의해 지시된 바와 같이, 용액에 형성되는 고농축 구조의 다른 유형의 혼합물이 있을 가능성이 높으며, 우리가 관찰하는 결정 구조는 단순히 침전되는 하나의 복합체일 수 있다.
두 종 간의 상호 작용 이외에, 이 방법은 경쟁적인 상호작용을 프로브하는데 사용될 수있다(도 7). 3(도 7A)및 5(도 7B)의형성 및 스펙트럼 특성을 확립함으로써, 루이스산에 접근하기 위한 카보닐의 경쟁을 관찰할 수 있다. 용액에서 3을 미리 형성함으로써 6이 1을 대체하는 방법을 검사할 수 있습니다(그림7C). 우리가이 시스템을 조사 할 때, 우리는 우리가 FeCl 3에6 - 3,모든 6 바인딩을 추가 할 때 것을 볼 수 있습니다 . 그러나, 우리는 1의수반되는 존재와 함께 3의 소비를 관찰할뿐만 아니라 5의형성을 관찰합니다.
이러한 유형의 경쟁 실험을 사용하여, 우리는 카보닐 올레핀 메타테시스의 촉매로서 FeCl3의 상태를 시뮬레이션할 수있었다(그림 8). 우리는 이전에 낮은 회전율에서, 카보닐 올레핀 metathesis는 그림 8B28의1 차 적인 주기를 통해 작동한다는 것을 보여주었습니다. 기판 7은 FeCl3과 상호 작용하여 주기의 휴식 상태로 복잡한 9를 형성한다. 복합체 9는 회전율 제한 [2+2]-사이클로추가를 거쳐 옥세탄 복합체 10을형성한다. 레트로-[2+2]는 사이클로알케네 생성물 8과 3을산출하며, 이는 차례로 7의분자에 의해 변위된 1의 분자가 있어야 한다. 그러나[1]이증가함에 따라 3은 복잡한 4로변환됩니다. Coordinatively 포화 4 다음 격리 FeCl3 또는 촉매 유능, 케톤 복합체 11 및 옥세탄 복합체 (12)를통해 병렬 사이클의 결과.
결론적으로, 탄산 화합물로 루이스 산의 적정을 모니터링하기 위해 situ IR의 활용은 화학자가 합성 관련 조건하에서 루이스 산 / 염기 용액 상호 작용에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 이 기술은 이산 구조를 식별하기 위해 사용될 수 있을 뿐만 아니라 한 개별 종의 전환을 다른 종으로 전환하는 것을 관찰하는 데사용될 수 있습니다. 이 방법으로부터의 발견은 다른 대사 반응의 메커니즘을 제안하기 위해 활용되었다29. 우리는 현재 카보닐 올레핀 대사에서 반응성 기질의 반응을 용이하게하고 새로운 형태의 대사 반응을 개발하기 위해이 방법을 통해 수집 된 데이터를 사용하고 있습니다. 마지막으로, 기질 카보닐과 제품 카보닐 사이의 경쟁적인 상호 작용은 다른 루이스 산 촉매 반응에 영향을 미칠 가능성이 높습니다. 우리는 이 다른 촉매 정권을 검토하기 위하여 이 방법을 이용하고 있습니다.

카르보닐을 함유하는 기질 활성화를 위해 루이스산을 활용하는 것은 유기 합성 방법1,2,3,4에서보편적이다. 이 상호 작용의 연구 결과는 고체 상태 엑스레이 결정학에, 뿐만 아니라 situ NMR 분광학에 의존했습니다2. 이러한 기술의 한계는 결정화에서 발생하는 유물 또는 NMR 분석을 통해 파라마그네틱 루이스 산을 탐사할 수 없음에서 나타납니다. 이러한 문제를 극복하기 위해 화학자들은 적외선(IR) 분광학을 사용하여 루이스 쌍의 정확한 구조를 결정했습니다. 또한, IR은 루이스 산도를결정하기 위해 이용되고있다4, 5,6,7,8,9. Susz 실험실은 루이스 산과 탄산염의 고체 상호 작용을 연구했습니다. 원소 분석과 함께 IR을 활용하여 Susz 그룹은 루이스 쌍의 깔끔한 1:1 혼합물의 구조를 해명할 수 있었습니다. 이 분석은 고체 상태에서 일반적으로 이용되는 루이스 산과 간단한 카보닐 화합물의 상호 작용의 구조적 파급 효과에 대한 많은 통찰력을 제공했으며, 특히 우리 실험실에 관심을 보였습니다: FeCl310,11. 우리는 합성적으로 관련된 조건을 검사하는 내부 방법을 통해 이러한 ou 중요한 루이스 쌍의 상호 작용에 대한 기존 이해를 추가 할 수 있다고 posited.
Situ IR을 통해 화학자는 이 면에서 기능 그룹 변환을 실시간으로 측정할 수 있습니다. 이러한 데이터는 프로세스의 작동 메커니즘에 대한 가설을 지원하고 반응 성능에 영향을 미치기 위해 반응 속도에 대한 주요 통찰력을 제공합니다. 실시간 관찰을 통해 화학자는 반응 과정에서 반응 성분의 상호 변환을 직접 추적할 수 있으며, 수집된 정보는 합성 화학자가 새로운 화합물의 개발 및 최적화에 사용할 수 있습니다. 합성 경로 및 새로운 화학 공정.
검출 방법으로 서 situ IR 분광법에 채택, 우리는 금속 매개 카보닐 올레핀대사제 (12)의촉매 주기에 참여하는 기질 및 중간체를 조사하였다. Schindler 실험실에서 개발한 Fe(III)-촉매 카보닐 올레핀 메타테시스 공정은 복합 분자13,14,15의시공에 유비쿼터스적으로 활용되는 작용기로부터 C=C 결합의 생산을 위한 강력한 방법을 예시한다. 원래 보고서 이후,이 과정은 Fe (III)16,17,18,19,20,21,22,23,24,25의활용을 넘어 합성 개발의 과다를 고무하고있다. 중요한 것은, 이러한 반응은 성공적인 반응성을 위해 루이스산 촉매가 기질 카보닐과 제품 카보닐을 구별할 것을 요구한다. 종합적으로 관련된 조건하에서 이러한 경쟁적 상호 작용을 관찰하기 위해, 우리는 적정을 situ IR에서 제공하는 지속적인 관찰과 결합했습니다.
우리는 이 방법이 루이스 산에 의해 촉매된 카보닐 중심 반응을 연구하는 화학자들에게 일반적으로 중요하다고 믿습니다. 이 상세한 데모는 화학자연구시스템에 이 기술을 적용하는 것을 돕는 것을 목표로 합니다.

<table><tbody><tr><td>아세톤</td><td>BDH</td><td>BDH1101-19L</td><td>탄산칼</td></tr>륨 <tr><td>위에 건조 풍선</td><td>VWR</td><td>470003-408</td><td>원형 풍선, 다양한 색상, 9" dia.</td></tr><tr><td>검출기 LN2 RiR15</td><td>Mettler Toledo</td><td>14474603</td><td></td></tr><tr><td>1,2 Dichloroethane</td><td>Beantown</td><td>223375-2.5L</td><td>3&Aring; 분자체</td></tr><tr><td>갈륨 (III) 염화물</td><td>Beantown</td><td>127270-100G</td><td>무수 &ge; 99.999 % (미량 금속 기준)</td></tr> <tr><td>25 & 마이크로; L 유리 주사기</td><td>Hamilton</td><td>80285</td><td></td></tr><tr><td>불활성 아르곤 가스</td><td>Airgas</td><td></td><td>초고순도</td></tr><tr><td>철(III) 염화물</td><td>Sigma Aldrich</td><td>157740-100G</td><td>시약 등급, 97%</td></tr><tr><td>100-mL 재킷 비커</td><td>AceGlass</td><td>5340-03</td><td></td></tr><tr><td>3&Aring; 분자체</td><td>Alfa Aesar</td><td>L05335</td><td></td></tr><tr><td>25-mL 2 넥 플라스크</td><td>CTechGlass</td><td>FL-0143-003</td><td></td></tr><tr><td>18G 바늘</td><td>BD Biosciences</td><td>305196</td><td>바늘(일반 베벨 포함), 38.1mm(11/2")</td></tr>탄<tr><td>산칼</td>륨 <td>시그마 Aldrich</td><td>60109-1KG-F</td><td>무수</td></tr><tr><td>프리즘 8</td><td>GraphPad</td><td></td><td>수학 처리 소프트웨어</td></tr><tr><td>프로브 DST 6.35 x 1.5m X 203 DiComp</td><td>Mettler Toledo</td><td></td> <td>14474510in sitetu IR 프로브</td></tr><tr><td>Rice Stir Bar</td><td>Dynalon</td><td></td><td>303495 직경: 3 mm (1/8"), 길이: 10 mm (3/8")</td></tr><tr><td>14/20 Rubbber Septa</td><td>VWR</td><td>89097-554</td><td></td></tr><tr><td>5-mL 주사기</td><td>AIR-TITE</td><td>53548-005</td><td>HSW Norm-Ject 멸균 Luer-Slip 주사기, Air-Tite</td></tr><tr><td>10-mL 주사기</td><td>AIR-TITE</td><td>53548-006</td><td>HSW Norm-Ject 멸균 루어슬립 주사기, Air-Tite</td></tr><tr><td>시스템 ReactIR 15</td><td>Mettler Toledo</td><td>1400003</td><td>in situ IR 시스템</td></tr><tr><td>온도 조절 수조</td><td>Haake Haake</td><td></td><td>A82</td></tr></tbody></table>

적정을 사용하여 루이스 쌍의 특성화 와 함께 의 situ 적외선 분광법

Characterizing Lewis Pairs Using Titration Coupled with In Situ Infrared Spectroscopy

카보닐 함유 기판의 루이스 산 활성화는 유기 화학의 변혁을 촉진하는 근본적인 기초입니다. 역사적으로, 이러한 상호 작용의 특성화는 stoichiometric 반응에 해당하는 모델로 제한되었습니다. 여기서, 우리는 합성적으로 관련된 조건 하에서 루이스 산과 탄산염 사이의 용액 상호 작용을 조사하기 위해 situ 적외선 분광법을 활용하는 방법을 보고합니다. 이 방법을 사용하여 GaCl3과 아세톤 사이의 1:1 복합체와 FeCl3 및 아세톤에 대한 고도로 결찰된 복합체를 식별할 수 있었습니다. 기계론적 이해에 대한 이 기술의 영향은 우리가 촉매와 기질 카보닐과 제품 카보닐 사이의 경쟁적인 결합 상호 작용을 관찰할 수 있었던 루이스 산 매개 카보닐 올레핀 메타피의 메커니즘에 적용함으로써 설명됩니다.

본 연구에서, 체IR-모니터링적 적정은 1 및 GaCl3뿐만 아니라 1 및 FeCl3의 상호작용을 관찰하기 위해 사용되었다(도6)12. 이 프로토콜 컬렉션을 사용하여 GaCl3 및 1 양식 1:1 복잡한 2솔루션이 있는지 확인할 수 있었습니다. 또는 FeCl3과 1이 결합되면 더 복잡한 동작이 관찰됩니다. 그림 6은 우리가 검토한 평형을 표시합니다. 그림 1은 FeCl3의 적정을 1로물리적 으로 설정한 것을 표시합니다. 도 2는 FeCl3의 적정을 위한 데이터 수집 소프트웨어를 사용하여 인시투 IR에 의해 얻어진 데이터의 원시 피드를 1로표시한다. 도 3은 GaCl 3 및 FeCl3에적용된 이 적정 법에서 발생하는 전환을 추출하는 과정을 표시합니다. 도 4는 GaCl3의 적정에 대한 λ최대 데이터의 추출을 1과 1로 FeCl3의 적정을 표시합니다. 도 5는 FeCl3의 적정으로부터 복잡한 조정 거동을 1로추출한 것을 표시합니다. 도 7은 루이스 산에 대한 경쟁적 접근을 검사하기 위해 이러한 프로토콜의 적용을 표시한다. 도 8은 금속 촉매 카보닐 올레핀 대사의 메커니즘을 개정하기 위해 이들 프로토콜의 적용을 나타낸다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60745/60745fig01.jpg"> 그림 1: 시스템 설정에 대한 시각적 가이드입니다. 적정(A)을 수행하는데 필요한 구성 요소. 어셈블된 부품을 체내IR(B)에부착하기 전에 조립한다. Ar와 플라스크 및 용매 첨가(C)에대한 준비. 플라스크는 용매(D)와함께 체IR에 부착. 온도 제어 하에 플라스크(E). (F)의 추가를 위한준비. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60745/60745fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60745/60745fig02.jpg"> 도 2: 데이터 수집 인터페이스에서 의 신호 응답은 1636cm-1에서 DCE의 12 mL에서 2 mmol FeCl3의 적정을 위한 1. 스펙트럼은 분석물 첨가 후 시스템이 평형 상태일 때 수집됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60745/60745fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60745/60745fig03.jpg"> 그림 3: IR 스펙트럼 분석. 적정 GaCl3에 대해 0-4 equiv 1 (A)및 FeCl3과 0-4 equiv 1 (D)을수집하였다. GaCl3의 적정 의 붕괴는 0-1 equiv 1의 형성을 나타내는 2(B)및 1-4 equiv 1의 존재를 나타내는 1 (C). FeCl3의 적정의 붕괴는 0-1 e의 형성을 나타낸 3(E)와 1-4 equiv 1의 존재를 나타내는 1, 소비3,및 새로운 종의 형성(F)을 나타냈다. 핸슨, C. S., 외12의허가를 받아 전재 (적응) . 저작권 2019 미국 화학 협회. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60745/60745fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60745/60745fig04.jpg"> 그림 4: 구성요소 해석을 위한 IR에서 λ최대 데이터 추출. 적정 GaCl3에 대해 수집된 스펙트럼 은 0-4 equiv 1과 1 및 2에 대한 λ최대(A) 및 FeCl3에 대해 0-4 equiv 1과 1 및 3에 대한 λ 최대(D)를 가합니다. GaCl3(B)및 FeCl 3(E)에대한 희석을 고려하여 정규화된 대표적인 데이터를 나타낸 표. (B)로부터의 데이터는 GaCl3의 적정의 성분분석과 1(C)으로 플롯되고, FeCl3의 적정의 성분 분석을 위해 1(F)을하였다. 핸슨, C. S., 외12의허가를 받아 전재 (적응) . 저작권 2019 미국 화학 협회. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60745/60745fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60745/60745fig05.jpg"> 그림 5: FeCl3의 적정에 대한 소비 분석 과 1. [3]및3(A)의소비를 결정하는 데 사용되는 IR 데이터의 세그먼트에 대한 맥주-램버트 관계를 생성하는 데 사용되는 세그먼트. IR(B)에서측정 된 각 1-함유 종의 두더지. 1의 두더지 플롯은 3 소비 (C)의두더지 대 검출되지 않습니다. 핸슨, C. S., 외12의허가를 받아 전재 (적응) . 저작권 2019 미국 화학 협회. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60745/60745fig05large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60745/60745fig06.jpg"> 그림 6: 이 연구에서 루이스산/염기 평형조사. GaCl3의 적정은 1을 형성하기 위해 1과 FeCl 3을 형성하기 위해 1을 형성하고 3 및 4를 형성한다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60745/60745fig06large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60745/60745fig07.jpg"> 그림 7: 경쟁적 결합 실험. 3 (A)및 5 (B)의IR 스펙트럼의 IR 스펙트럼의 카보닐 영역. 평형은 6 (C)와 3의 적정에서 프로브. 적정 3의 IR 데이터 와 1 equiv 6 (D). 핸슨, C. S., 외12의허가를 받아 전재 (적응) . 저작권 2019 미국 화학 협회. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60745/60745fig07large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60745/60745fig08.jpg"> 그림 8: 기계적 제안에서 situIR 데이터의 응용 프로그램입니다. 카보닐 올레핀 7(A)의대사 반응. 카보닐 올레핀 의 개정 된 기계론적 제안은 적정에 의해 촉진된 적정에 의해 조사되어 ISPECTI(B). 핸슨, C. S., 외12의허가를 받아 전재 (적응) . 저작권 2019 미국 화학 협회. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60745/60745fig08large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

여기서, 우리는 합성적으로 관련된 조건 하에서 적정검출기로 situ 적외선 분광법을 사용하여 루이스 산과 염기 사이의 용액 상호 작용을 관찰하는 방법을 제시합니다. 용액 상호 작용을 검사함으로써, 이 방법은 X선 결정학에 대한 보완을 나타내고, NMR 분광학에 대한 대안을 제공한다.

적정을 사용하여 루이스 쌍의 특성화 와 함께 의 Situ 적외선 분광법

Lewis acid-activation of carbonyl-containing substrates is a fundamental basis for facilitating transformations in organic chemistry. Historically, ...

이 방법은 합성 조건하에서 루이스 산과 카보닐 간의 용액 상호 작용을 조사합니다. 이 기술은 카보닐 중심의 반응에 대한 기계적 통찰력을 위해 적용 될 수있다. 우리는 반응 조건하에서 실시간으로 루이스 산 카보닐 복합체를 관찰할 수 있으며, 촉매를 가진 기판 및 제품의 행동을 관찰할 수 있습니다.이 방법은 분자의 근본적인 상호 작용에 대한 통찰력을 제공하여 합성 화학자에게 고수익 절차를 설계하는 데 필요한 정보를 제공합니다. 이 시스템은 적외선 스펙트럼에서 감지할 수 있는 평형의 변화를 초래하는 모든 솔루션 상호 작용에 적용할 수 있습니다. 시작하려면 데이터 수집 소프트웨어를 열고 구성 탭 에서 계측기를 클릭하고 백그라운드 수집을 클릭하고 계속 클릭하고 스캔을 256으로 설정하고 확인을 클릭하여 배경을 수집합니다.그런 다음 데이터 수집 소프트웨어에서 파일을 클릭하고 새 단추를 클릭하고 빠른 시작을 클릭합니다. 지속 시간을 15분으로 설정하고 샘플 간격을 15초로 설정합니다. 실험을 만들려면 만들기를 클릭합니다.장갑 상자에 교반 바 충전 화염 건조 25 mm 두 목 라운드 바닥 플라스크를 넣어. 불활성 분위기 아래에서 324밀리그램의 철 트리클로라이드를 추가합니다. 플라스크의 목을 고무 셉타로 캡하고 글러브 박스에서 플라스크를 꺼낸다.고무 셉타의 바늘을 통해 플라스크에 아르곤이 채워진 풍선을 부착합니다. 주사기를 통해 12 밀리리터의 무수성 용매 DCE를 추가합니다. 다음으로, 중격 1개를 제거하고 플라스크를 시투 IR 프로브에 부착합니다.플라스크를 온도 조절 욕조에 놓고 원하는 온도인 섭씨 30도까지 설정합니다. 시작 버튼을 클릭하여 데이터 수집 소프트웨어에서 실험을 시작하여 용매 참조 스펙트럼에 대한 데이터 수집을 시작합니다. 2분 후 데이터 수집을 중지합니다.먼저 데이터 수집 소프트웨어에서 새로운 적정 실험을 만들려면 파일을 클릭하고 새롭고 빠른 시작을 클릭합니다. 지속 시간을 8시간으로 설정하고 샘플 간격을 15초로 설정합니다. 실험을 만들려면 만들기를 클릭합니다.데이터 수집 소프트웨어에서 스펙트럼 탭으로 이동하여 스펙트럼 추가를 클릭합니다. 파일을 클릭하고 이전에 얻은 적절한 용매 참조 스펙트럼을 엽니다. 시간 서명으로 확인란을 확인하고 확인을 클릭합니다. 데이터 수집을 시작하기 위해 시작 버튼을 클릭하여 데이터 수집 소프트웨어에서 실험을 시작합니다.용매 뺄셈을 클릭하고 적절한 참조 스펙트럼 편집을 선택합니다. 섭씨 30도의 온도에 도달하기 위해 15 분 동안 저어줍니다. 시투 IR 프로브를 사용하여 온도를 결정합니다.주사기를 통해 플라스크에 카보닐 아날리트 10마이크로리터를 넣습니다. 데이터 수집에 대한 신호 응답을 관찰합니다. 시스템은 평형에서 이동하고 시간이 지남에 따라 변경됩니다.IR 신호가 안정화되고 일정하게 유지되면 추가 카보닐 단언이 추가됩니다. 매번 10마이크로리터의 양으로 플라스크에 카보닐 별언을 추가하고 시스템이 평형화될 때까지 기다립니다. 데이터 수집 소프트웨어에 대한 데이터를 내보내려면 파일, 내보내기, 다중 스펙트럼 파일을 클릭합니다.형식에서 CSV 및 데이터 에서 확인하여 원시를 확인하십시오. 내보내기를 클릭하여 IR 데이터를 스프레드시트 또는 수학 처리 소프트웨어로 내보냅니다. 분석데이터를 추가한 후 시스템이 평형에 도달한 데이터를 선택합니다.IR 스펙트럼의 원하는 영역을 플롯합니다. 전환 및 이소베스트점에 대한 스펙트럼을 검사합니다. 별도로 진행하여 특정 전환 기간과 관련된 데이터를 플롯합니다.전환 기간동안 스펙트럼을 검사하는 가장 좋은 방법은 발생하는 전환수를 한 번만 시각화할 때까지 적정의 각 세그먼트를 점진적으로 플롯하는 것입니다. 구성 요소를 분석하려면 관심있는 각 종의 람다 최대를 식별합니다. 희석을 고려하려면 각 스펙트럼에 대한 용액의 총 부피로 흡수제를 곱합니다.흡수성 시간 부피의 제품을 다량의 동등성의 함수로 플롯합니다. 식별할 수 있는 시투 생성 종의 경우, Y축의 흡수제와 X 축의 농도를 가진 맥주-램버트 관계를 플롯한다. 알려진 종의 경우, 원하는 람다 최대에서 흡수에 농도의 영향을 측정하고 맥주 - 램버트 관계를 플롯.두 맥주 - 램버트 관계를 사용하여, 관심의 종의 시투 금액에서 관찰을 결정합니다. C-max는 존재하는 철염화물의 양에 의해 정의된 2밀리몰과 같습니다. C-추가는 아세톤의 두더지가 추가됩니다.C-coord는 철 염화물 아세톤 복합체의 두더지입니다. C 관찰은 언바운드 종의 두더지 입니다. C-ND는 검출되지 않은 종의 두더지입니다.C-최대 마이너스 C-coord는 소비 된 종 3의 두더지입니다. C-ND 대 C-max 마이너스 C-coord를 플롯하여 상관 관계가 있는지 확인합니다. 이 연구에서는, 시투 IR 모니터링 적정에서 종 1 종 과 갈륨 트리클로라이드뿐만 아니라 종 1 및 철 염화물의 상호 작용을 관찰하는 데 사용되었다.갈륨 트리클로라이드와 종 하나는 용액에 일대일 복합 2를 형성했다. 대안적으로, 철염화물과 종 1종을 결합했을 때, 더 복잡한 행동이 관찰되었다. 이 수치는 종 하나와 철 염화물의 적정을 위한 데이터 수집 소프트웨어를 사용하여 시투 IR에 의해 얻은 데이터의 원시 피드를 표시한다.여기서, 이 적정 방법에서 발생하는 전환을 추출하는 과정이 도시된다. 담즙 트리클로라이드의 적정데이터를 추출한 결과, 1종과 염화철의 적정은 갈륨 트리글로라이드가 종1종과 결합될 때 단 1대 1 복합체가 형성된 반면, 1대1 복합체 3개는 철 트리클로라이드와 결합될 때 처음에 형성되었지만 소비되었다. 이러한 프로토콜을 통해 루이스 산에 대한 경쟁력 있는 접근에 대한 검사가 이루어졌습니다.스펙트럼 분석을 수행할 때 전환 기간이 발견될 때까지 시간 지점을 점진적으로 플로팅하여 전환을 찾는 것이 가장 좋습니다. 이 절차는 촉매와 카보닐 중심기및 부산물 사이의 근본적인 상호 작용에 대한 통찰력을 발전시키는 다중 루이스 산 카보닐 시스템에 적용될 수 있습니다. 우리는 금속 촉매 탄산 올레핀 메타염에서 기판과 부산물의 경쟁 적 상호 작용에 대한 기계론적 통찰력을 얻기 위해이 기술을 사용하여 초기 기계주의 제안을 수정했습니다.많은 루이스 산 촉매는 수분에 민감하며 염산을 생성할 수 있습니다. 따라서 이러한 시스템이 불활성 대기 하에 보관되고 적절한 보호 장비를 착용해야 합니다.

characterizing-lewis-pairs-using-titration-coupled-with-situ-infrared

Research

연구

JoVE Journal

Chemistry

화학

적당한 바인딩 동질성과 생물 학적 시스템에 대한 바인딩을 열역학을 모니터하는 등온 적정의 열량의 사용에 대한 일반적인 프로토콜이 제공됩니다.

Macromolecule - 리간드 친화력을 측정하기위한 등온 적정의 열량

표면 상에 대량으로 선택 이온의 연착륙은 새로운 물질의 높은 제어 준비를위한 강력한 방법입니다. 현장 이차 이온 질량 분석 (SIMS)과 적외선 반사 흡수 분광법 (IRRAS)에 의한 분석과 함께, 부드러운 착륙은 표면과 잘 정의 된 종의 상호 작용에 전례없는 통찰력을 제공합니다.

대량 선택 이온 소프트 랜딩에 의해 준비 잘 정의 된 표면의 제자리 SIMS 및 IR 분광법

안정적이고 기능적인 잉크의 제형은 적층 제조의 응용 분야를 확장하는 데 매우 중요합니다.  차례대로, 효과적인 잉크 배합을 위해서는 분산제/입자 결합 메커니즘에 대한 지식이 필요합니다.  DRIFTS(Diffuse Reflectance Fourier Transform Infrared Spectroscopy)는 이러한 메커니즘에 대한 통찰력을 얻을 수 있는 간단하고 저렴한 방법으로 제공됩니다.

기능성 잉크에 분산제 / 입자 결합 메커니즘의 반사율 적외선 분광 식별 확산

원유 저에너지 물 - 수용 부분 (LEWAF)는 시간이 지남에 따라,이 복합체는 화학적 변형을 거치게되므로 분석하기 어려운 방식이다. 이 프로토콜은 LEWAF 시료의 제조 및 포획 이온 이동도 분광 FT-ICR-MS에 의해 광 조사 및 화학 분석을 수행하는 방법을 도시한다.

원유의 물 수용 분수의 화학 분석은 TIMS-FT-ICR MS를 사용하여 유출

단계별 라 및 IR spectroelectrochemical 분석의 프로토콜 제공 됩니다.

라만 방법과 IR Spectroelectrochemical 도구로 활용 된 유기 화합물을 분석 하

이 문서에서는, 우리는 전기, 설명 전자 상자성 공명, 및 유기 전자 응용 프로그램에 대 한 유기 화합물을 분석 자외선 보이는 및 적외선 근처 spectroelectrochemical 방법.

사용 하 여 순환 Voltammetry, UV-Vi-NIR, EPR Spectroelectrochemistry 유기 화합물 분석

다결정 고체의 표면 특성을 조사하기 위한 FTIR 분광법의 사용이 설명되어 있습니다. 샘플 펠릿의 준비, 활성화 절차, 프로브 분자의 특성화 및CO2 흡착의 모델 연구가 논의됩니다.

인 시투 가스/고체 상호 작용 의 조사를위한 도구로 FTIR 분광법 : UiO-66 금속 - 유기 프레임 워크에서 수성CO2 흡착

펨토초 시간 해결에 대한 신호 생성 및 최적화, 측정, 데이터 수집 및 데이터 처리에 대한 세부 정보가 설명되어 있습니다. 톨루엔에서 β-카로틴의 흥분 상태 역학에 대한 근적외선 자극 라만 연구가 대표적인 응용 분야로 나타났다.

기능성 π-컨쥬게이트 시스템의 초고속 시간 해결 근거리 자극 라만 측정

염료 감작 태양 전지는 RTILs에 의해 용해되었다; 최적화된 경험적 전위를 사용하여 분자 역학 시뮬레이션을 사용하여 진동 특성을 계산했습니다. 얻어진 진동 스펙트럼은 실험 및 ab initio 분자 역학과 비교하였다; 다양한 경험적 전위 스펙트럼은 이온 성 액체의 부분 전하 파라미터화가 진동 스펙트럼 예측에 미치는 영향을 보여줍니다.

실온 이온 액체에 의해 용해된 경험적 전위 분자 역학 시뮬레이션의 N719-크로모포어/티타니아 인터페이스의 진동 스펙트럼

이 프로토콜은 3차원 다중 고분자 시료의 특성 분석에서 광열 나노스케일 적외선 분광법의 성능을 평가하기 위한 원자력 현미경 및 나노스케일 적외선 분광법의 적용에 대해 설명합니다.

다상 고분자 시스템을 탐구하기 위한 나노스케일 적외선 분광법의 발전

학습하세요 루이스 산-카보닐 상호작용을 실시간 적외선 분광법으로 관찰하는 방법을. 이 기법은 탄소기 중심 반응의 메커니즘 이해와 고수율 합성 설계에 필수적인 분자 수준 상호작용 정보를 제공합니다.

적정을 사용하여 루이스 쌍의 특성화 와 함께 의 Situ 적외선 분광법

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