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Organic Chemistry
 

核磁気共鳴 (NMR) 分光法

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核磁気共鳴、または NMR 分光法は、分子構造有機化学での試料の純度を決定するための重要な方法です。

NMR 分光法によるサンプルは強い磁場に公開されます。露出時に特定の核移行するため、共鳴または共振、控えめなエネルギー レベル間。これらのレベル間のエネルギー ギャップを測定し、スペクトルとして視覚化することができます。このデータは、サンプルの化学構造を明らかにする使用ことができます。

すべての核 NMR アクティブに必須プロパティがあります。一般的な同位体の研究は、 1H、 2H、 13C、 19F、 31p.

このビデオ、NMR、化学反応のさまざまな段階からステップ NMR 試料の例の準備の背後にある原則を導入していくつかのアプリケーションを議論.

NMR 装置で液体窒素やヘリウム冷却超電導マグネットとされます。磁石は、一定の磁場をサンプルに適用されます。サンプルには、原子核の陽子や中性子数が奇数を揃いますフィールドを低エネルギー状態を採用すること、または、それに対する高エネルギー状態を採用します。

2 つのレベル間のエネルギー差は共振周波数、応用分野と核型の強さに依存します。NMR に使用される磁石の値は、高周波の RF、範囲です。

RF コイルは、高周波パルス、低エネルギー核を高い状態に戻す前に移動とサンプルを興奮させます。コイルは磁化は、ピークとして表示されますこれらの変更を検出します。

NMR の強みは化学物質の環境によって、この場合の水素の核を区別する能力にあります。隣接する原子に電子がブロック、または「シールド」、磁気フィールドのいくつかの核。この効果的なフィールドは、化学シフトと呼ばれる、特定の核の共鳴周波数を変更します。エタノールですべてメチル、ヒドロキシル基、メチレン プロトンの共鳴周波数があります。各ピークの下の領域を決定するプロトンの種類ごとの数を解明します。

磁気の強みを持った楽器は、共振周波数をシフトするのでそれらはサンプル、しばしばテトラメチルシランまたは TMS に追加標準分子に参照されます。周波数の化学シフトは非常に小さく、百万、または ppm 単位でしばしば報告されています。

強力な磁石を使用して、高解像度、ピーク subpeaks 分割時。これに対して; いくつか磁場と一直線に並ぶいくつかの近隣の核が原因です。さらに核に適用される効果的なフィールドを変更します。エタノール、メチレン プロトンを 2 分割メチルのピーク、トリプレット 2 回と 3 メチル プロトンがカルテットに三度メチレン ピークを分割します。分割、または J 結合の距離は定性的検出を助ける原子核の距離に関連します。

今では NMR の背後にある基本的な原理を理解すると、アルデヒドやケトンからカルコンの合成を監視するプロトン NMR を使用する手順の例を確認してみましょう。

ビーカーに開始材料の少量を追加するパスツール ピペットを使用して開始します。ヒューム フードに移動し、重水素化溶媒を 0.7 ml 原料を希釈します。重水素の共振周波数が陽子の範囲外として、重水素化溶媒が使用されます。

パスツール ピペットを使用して底部 4.5-5 cm。 キャップ、NMR チューブを充填クリーン 5 mm NMR チューブに 0.7 mL 希釈原料を追加し、ラベルを付けます。チューブ、サンプルとキャップとの接触を避けるために世話を軽く振る。その後、スピナーにチューブを挿入します。

チューブと 2-プロパノールとラボの組織を使用してスピンの外側を清掃します。深さゲージにサンプル アセンブリを配置し、挿入の深さを調整します。

キャリブレーション後アセンブリを読み込むサンプル NMR 分光計か手動でまたは自動サンプラーを用いたします。最後に、コンピューター ワークステーションを使用して、NMR スペクトルを取得します。

この手順を使用して各反応の出発物質の NMR スペクトルを生成します。カルコンの合成、メトキシベンズアルデヒドと methylacetophenone の両方のスペクトルが生成されます。

次に、開始材料と試薬の反応を開始するフラスコを用いてサンプル合成を実行します。

30 分間隔でパスツール ピペットを使用して反応混合物の小さい因数を削除し、きれいな NMR チューブに 3 滴を追加します。

重水素化溶媒、この粗反応製品を希釈し、前述の手順を使用して NMR の準備します。

反応が進むにつれて黄色沈殿を形成します。反応が完了したら、洗って沈殿物をフィルター処理し、精製反応生成物の NMR スペクトルを生成します。

今では我々 は、化学反応の各段階で NMR スペクトルを生成し、それらを分析してみましょう。

各出発物質の NMR スペクトルのピークは、異なるプロトンの化学シフトと各ピークに貢献するプロトンの数によると分子内グループに割り当てられます。ここでは、9.5、10.5 ppm 間アルデヒド ピークを指摘して methylacetophenone とメトキシベンズアルデヒド、4 つの主要なプロトン グループを割り当てます。異なる時点で粗反応生成物の NMR スペクトルを比較すると、カルコンを合成する化学反応の進化が明らかに。たとえば、開始材料メトキシベンズアルデヒドからアルデヒド ピーク反応の 30 分後がまだ存在、反応の完了を示す、3 時間後完全に行っています。

精製した製品のスペクトルを調べることによって各ピークをカルコンの構造のプロトン グループに割り当てることです。たとえば、ちょうど 1 つの陽子を含むグループに対応するピーク 3 および 4 の積分点両方である 1 つは、調べること。

3 と 4 のピークを示す 1 つの隣接プロトンのダブレットと呼ばれます。プロトンはEであることを示唆、16 Hz の J カップリング定数がある両方の二重結合。精製反応生成物の NMR ピークのすべてを割り当てるには、純粋なカルコンの合成を確認しました。

NMR 分光法はアプリケーションの広い範囲を持って、多くの科学や医療の分野で使用されます。

プロトン NMR は合成と diamidocarbene と mononoamidocarbine、両方の構造を確認するために使用このアプリケーションでは、NMR スペクトルは異なるピーク分裂パターンを持っています。これらのカルベンも白リン; と組み合わせれば一見異なる反応生成物を生成MAAC2 は、明るいオレンジ色の製品を生産する一方、DAC1 は明るい赤反応製品を生成されます。反応生成物のこれらの相違は、nmr、 31P nmr によるリン核の共鳴周波数の違いによるスペクトルを生成する別のアプリケーションを使用して確認されました。

ここでは、脳の解剖学的地図を生成し、対象脳領域を選択する核磁気共鳴イメージング、または MRI が使用されました。NMR 分光法による重要な代謝産物のスペクトルの生成に使用されました。最後に、MRI を用いた異なる実験条件における脳代謝の変化を評価しました。

このアプリケーションは、NMR のバインドのプロパティを分析し銅結合ペプチドの 3 D 構造を提案していました。まず、NMR スペクトルのペプチドの非連結と銅バインドを比較した状態です。ペプチドの構造の異なる潜在的な立体構造より高度な 2 次元 NMR テクニックを使用すると、評価しました。最後に、これらの NMR による構造的制約を用いて非連結のペプチドの提案 3 次元構造を開発します。

ゼウスの NMR 分析入門を見てきただけ。今 NMR スペクトルの生成、分析、NMR サンプル準備のための手順の背後にある基本的な原則を理解する必要があります。

見てくれてありがとう!

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