Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education Library
Inorganic Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

 

電子常磁性共鳴 (EPR) 分光法

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

電子常磁性共鳴、または EPR 分光不対電子を持つ化合物などの常磁性化合物の特性評価のための重要な技術であります。

EPR には、有機ラジカル、常磁性無機錯体、生物無機化学の研究の多くの重要なアプリケーションがあります。

このビデオは電子常磁性共鳴、dibutylhydroxy トルエンと脂肪族アルデヒドの自動酸化抗酸化挙動を研究する EPR の使用の背後にある基本的な原理を説明し、いくつかのアプリケーションを議論します。

EPR は、電子スピン転移を測定することによって不対電子を持つ分子を研究に使用される分光学的手法です。

電子はスピン量子数 1/2、いずれかの +1 の磁気コンポーネントは、/2、-1/2。

磁場のない場合は、2 つのスピン状態のエネルギーは同じです。ただし、印加磁場存在下で電子の磁気モーメントは磁場の強さ、非縮み退になるスピン状態に揃えます。

スピン状態間のエネルギー差は磁場の強さに依存します。これはゼーマン効果と呼ばれます。

指定された磁場、2 つのスピンの状態間のエネルギー差は ΔE によって与えられます。

電子は、エネルギー ΔE と光子の放出か吸収時に 2 つのスピン状態の間を移動します。ただし、この式は、単一、自由電子に適用され、隔離された電子は分子内の電子が同じ方法で動作しないという事実を考慮しません。

分子の電場勾配はこの方程式に差し込まれている場合は、 gを定義する効果的な磁場に影響を与える-この特定の分子に不対電子が全体的な方程式を簡略化のための要因。

掃引周波数 EPR 実験中にフィールドは定数であり、常磁性分子の電子構造に関する情報を提供するg 因子の計算を可能にする行われます。

この実験では、EPR 分光法、抗酸化物質の研究に使用されます。強力な酸化剤である酸素は、基底状態の三重項でこうしてほとんどの有機分子と非常にゆっくりと反応します。重要な 1 つ、しかし多くの場合望ましくない反応酸素は自動酸化、O2が根本的なチェーンのプロセスを開始します。

これは、プラスチックなど、多くの有機物の分解と有機分子の迅速な消費につながることができます。したがって、自動酸化を抑制する効果的な抗酸化物質を識別する重要な研究分野となっています。

どの抗酸化物質によって機能することができます。 1 つのメカニズムは、ラジカル連鎖プロセスを阻害する根本的な中間体と反応しては。ラジカル種がスピン対になっていない、ために、EPR は抗酸化物質の化学を理解するための貴重なツールです。

今 dibutylhydroxy トルエンのアルデヒド類の自動酸化で酸化防止剤としての役割を探検する EPR 分光法を使用する方法を見てみましょう。

抗酸化物質の不在でブチルアルデヒドの酸化安定性評価をから始めましょう。20 mL シンチレーション バイアルを使用すると、ブチルアルデヒドの 125 mL と CoCl2·6H2O 1, 2-ジクロロエタンの 4 mL に 1 mg を溶解します。電磁攪拌棒を追加し、ゴムキャップでバイアルをシールします。

1 mL プラスチック注射器のバレルをゴム製管の短い部分に取り付けます。ラテックス風船のゴム製管の挿入、ゴムバンドや電気テープで固定します。

今抗酸化 dibutylhydroxy トルエンや BHT の存在下で行われている場合の反応を比較してみましょう。CoCl2·6H2O およびシンチレーション 20 mL バイアルを使用して 1, 2-ジクロロエタンのブチルアルデヒドを溶解することにより、2 つの同一のサンプルを準備します。各ソリューションに抗酸化攪拌棒が続くし、ゴムキャップを各バイアルに合わせて追加します。

使用前の反応に類似した酸素は、バイアルにソリューションを削除するのには、バルーン、かき混ぜる酸素雰囲気下で反応室温で 4 時間。4 時間後に、 1H NMR をロータリーエバポレーターを使用して混合物の 1 つを集中します。高真空試料を乾燥し、このサンプルを使用して1H NMR を入手します。その他の反応は、EPR のため使用されます。

EPR 分光器をオンにし、ウォーム アップに、30 分の楽器。コンピューター、計測器に汚染物質がないかどうかを確認する EPR 楽器の空キャビティをチューニングします。

テキストに記載されているパラメーターを持つ EPR 取得を設定します。EPR チューブまたは計測器の共振器からバック グラウンド信号がないことを確認するための空の EPR 管の EPR スペクトルを測定します。

次に、BHT を使用し、N2の 1, 2-ジクロロエタンのソリューションを準備-グローブ ボックスを充填します。プラスチック製の EPR チューブ キャップとキャッピング 2 mm EPR チューブ溶液 0.5 mL に転送します。BHT は、アクイジション ・ パラメーターはあらかじめ設定を使用しての EPR スペクトルを測定します。

今、反応を含む BHT を使用し、BHT のサンプルと同じ手順をに従って EPR ソリューションを準備します。アクイジション ・ パラメーターはあらかじめ設定を用いた EPR スペクトルを取得します。

今、EPR と NMR データを用いた BHT 抗酸化物質との反応を比較してみましょう。

ブチルアルデヒドの自動酸化では、酪酸を与えます。反応から得られた1H NMR スペクトルは、酒精 C H 共鳴の欠乏と酪酸の期待される共鳴の存在感を示しています。

対照的に、NMR は現在酪酸を含まないとブチルアルデヒドと一致して追加の BHT 表示信号に反応混合物から得られます。これらのデータからアルデヒド自動酸化で酸化防止剤として BHT を務めていることを示します。

アルデヒドの自動酸化を抑制することで BHT の役割が EPR スペクトル BHT ・ BHT アルデヒド自動酸化反応に追加で点灯します。

BHT は反磁性有機分子は不対電子を意味します。したがって、BHT の EPR スペクトル信号を表示しません。対照的に、BHT が追加された自動酸化反応の EPR スペクトルは 4 人が並ぶとして有機ラジカルと一貫性のある強力なパターンを表示します。

このスペクトルは、BHT の O-H の結合が弱いために発生します。自動酸化生成ラジカルの存在下で BHT から水素移動はラジカル連鎖のメカニズムをクエンチし、安定酸素中心ラジカルを生成します。

電子常磁性共鳴分光法、解析法、NMR や IR 分光法など一般的な方法はさておき、追加情報を得るために有機・無機化学でよく使用されています。

たとえば、EPR は、シアノ バクテリアの代謝などの生物学的システムの研究に使用できます。シアノ バクテリアはトリチル基を含む溶液で中断され、イメージング用プローブに配置されます。このサンプルは放射光と時間に関して根本的な濃度です。

この研究は、trytil 濃度は光の下で低下したが、代謝活性が光依存性であることを示す、暗闇の中で一定の状態を示した。

不対電子を持つ分子は特徴付ける NMR のみに挑戦することができます、したがって EPR 分光頻繁有機ラジカルの詳細の分析に使用します。実験的 EPR スペクトルを描くg-常磁性センターの電子構造についての情報を提供する、不対電子の係数。

さらに、近隣の核と同様に不対電子と原子核の核スピン スピン状態と EPR スペクトル内の複数行の追加分裂を生じ、電子の磁気モーメントに影響を与えます。結果として得られる超微細、超超微細カップリングはさらに分子の電子構造に関する情報を提供します

ゼウスの電子常磁性共鳴分光法入門を見てきただけ。EPR、自動酸化、自動酸化反応、EPR 分光法の様々 なアプリケーションの原則に精通している必要がありますできます。いつも見てくれてありがとう!

Read Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter