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Organic Chemistry

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核磁共振 (NMR)

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磁共振成像或核磁共振,光谱学就是确定分子的结构和纯度的样品在有机化学中的重要方法。

在核磁共振光谱样品暴露于强磁场中。在暴露某些核过渡,或产生共鸣,谨慎的能级之间。这些级别之间的能隙可以测量并可视化为谱。此数据可以用于澄清样品的化学结构。

并不是所有原子核都有必需的属性是核磁共振活跃。常见的同位素研究是1H、 2H、 13C、 19楼和31页

这个视频将介绍核磁共振,从不同阶段的化学反应,通过核磁共振样品的例子准备步背后的原则,并讨论几个应用程序。

核磁共振仪,使用液态氮和氦冷却超导磁体。磁铁适用于样品的恒定的磁场。内部的样品,具有奇数的质子或中子的原子核将对齐字段,采用低能量的状态,要么反对它,采用一种高能状态。

两级之间的能量差是核的谐振频率,取决于应用的领域和类型。对于用核磁共振的磁体,该值在无线电频率或射频范围。

射频线圈激发样品,射频脉冲,移动低能核到更高的状态,在恢复回来之前。线圈磁化,显示为峰检测到这些更改。

核磁共振的力量在于它能够区分核,此案例的氢,在他们的化学环境。对邻近原子电子将阻止,或者"盾",从一些在磁场中的原子核。这有效的字段更改为特定的原子核,称为化学位移的谐振频率。在乙醇中所有的亚甲基和羟基、 甲基质子有独特的共振频率。确定每个峰下的面积阐明了每种类型的质子数目。

因为不同的磁性强度的仪器将会改变谐振频率,它们被引用添加到样品、 经常四甲基硅或 TMS 标准分子。化学位移的频率是非常小的在每万或 ppm 的部分经常报道。

当使用高分辨率强磁体,峰会有时将拆分 subpeaks。这被造成相邻核,其中一些对齐与磁场作用下,一些反对;进一步更改应用到原子核的有效字段。在乙醇中,2 亚甲基质子将甲基峰两次分成三重态,和 3 甲基质子将亚甲峰三次分成四重奏。距离的分裂,或 J 耦合,被有关原子核,协助在定性发现的距离。

现在,您了解核磁共振背后的基本原则,让我们审查使用质子核磁共振来监视查尔酮醛和酮的合成示例程序。

通过使用巴斯德移液管将极少量的起始原料添加到烧杯开始。搬入通风橱,稀释 0.7 毫升氘代溶剂的起始原料。氘代的溶剂被用作氘的谐振频率是质子的范围之外。

使用巴斯德吸管清洁 5 毫米核磁共振管,填充底 4.5-5 厘米.章核磁共振管中加入 0.7 毫升的稀释的起始原料和贴上标签。轻轻摇动管,并注意避免样品与帽之间的联系。然后,将导管插入微调控制项。

清洁管和微调框使用 2-丙醇和实验室组织外部。然后将样品组装成深度测量和校准的插入深度。

经过校准后,示例程序集加载到核磁共振谱仪要么手动或使用自动取样器。最后,使用计算机工作站获得了核磁共振谱。

生成使用此过程为每个反应的起始材料的核磁共振谱。查尔酮的合成、 光谱应为生成甲氧基苯甲醛和甲基苯乙酮。

接下来,执行样品合成相结合的起始材料和试剂瓶开始反应。

在 30 分钟的时间间隔,删除使用巴斯德吸管,反应混合物的小分装和清洁的核磁共振管中加入 3 滴。

冲淡这粗反应产物与氘代溶剂和准备核磁共振使用前面描述的过程。

随着反应的进行,会形成黄色沉淀。反应完毕后,洗净和过滤沉淀及生成纯化的反应产物的 NMR 谱。

现在,我们已经在每个阶段的化学反应生成核磁共振谱,让我们对其进行分析。

为每个起始原料的核磁共振谱的峰被分配给不同的质子组根据其化学位移和贡献每个峰的质子数分子内。在这里,我们 4 主要质子组分配对甲基苯乙酮和甲氧基苯甲醛,注意到 9.5 和 10.5 ppm 之间醛峰值。通过在不同的时间点比较粗的反应产物的核磁共振谱,阐明了化学反应合成查耳酮的演变。例如,醛峰从起始材料甲氧基苯甲醛反应,30 分钟后目前仍在继续,但完全消失后 3 h,标志着反应的完成。

通过检查化产物的纯光谱我们可以分配每个峰值到质子组查尔酮的结构中。例如,研究峰 3 和 4,我们看到他们的积分都是一个,对应组包含一个质子。

3 和 4 的山峰而得名指示一个相邻质子的双峰。两者都有 J 耦合常数的 16 Hz,表明质子位于整个E-双键。通过分配所有纯化的反应产物的 NMR 山峰,我们确认纯的查尔酮的合成。

核磁共振波谱法已广泛的应用和使用在许多科学和医学领域。

在此应用中,质子核磁共振用于验证的合成及结构的 diamidocarbene 和 mononoamidocarbine,其核磁共振谱有不同峰分裂模式。这些卡宾也生成看似不同反应产物当结合的白色磷;DAC1 生成明亮的红色反应的产物,而 MAAC2 产生一个明亮的橙色产品。这些差异反应产物中的证实使用第二个核磁共振中的应用, 31P 核磁共振,生成谱基于磷原子核的谐振频率的差异。

在这里,磁共振成像或 MRI,用来生成大脑解剖图,选择感兴趣的大脑区域。然后核磁共振波谱法用于生成的关键代谢产物的光谱。最后,使用 MRI 脑代谢在不同实验条件下的变化进行了评价。

在此应用中,利用核磁共振法分析绑定属性,提出了一种 3D 的铜结合肽结构。首先,NMR 谱对照肽的未绑定和铜绑定状态。然后,利用更先进的二维核磁共振技术,求出了不同潜在构象的多肽的结构。最后,这些核磁共振派生的结构性制约因素被用于开发未绑定肽的拟议的 3 维结构。

你刚看了朱庇特的 NMR 分析导论。现在,您应该了解核磁共振谱生成和分析,以及核磁共振样品制备程序背后的基本原则。

谢谢观赏 !

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