Spin mättnad Transfer Skillnad NMR (SSTD NMR): Ett nytt verktyg för att Skaffa Kinetiska parametrar för kemisk utbytesprocesser

1School of Chemistry, University of East Anglia, 2School of Pharmacy, University of East Anglia
Chemistry
 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Quirós, M. T., Macdonald, C., Angulo, J., Muñoz, M. P. Spin Saturation Transfer Difference NMR (SSTD NMR): A New Tool to Obtain Kinetic Parameters of Chemical Exchange Processes. J. Vis. Exp. (117), e54499, doi:10.3791/54499 (2016).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Denna detaljerade protokoll beskriver den nya Spin mättnad Transfer Skillnad Nuclear Magnetic Resonance protokoll (SSTD NMR), som nyligen utvecklats i vår grupp att studera förutsättningarna för ömsesidig plats kemiskt utbyte som är svåra att analysera med traditionella metoder. Som namnet antyder, denna metod kombinerar Spin mättnad Transfer metod som används för små molekyler, med mättnad Transfer Skillnad (STD) NMR-metod som används för att studera protein-ligandinteraktioner, genom att mäta övergående spinn mättnad överföring längs öka mättnads ​​gånger (build -up kurvor) i små organiska och metallorganiska molekyler genomgår kemiskt utbyte.

Fördelarna med denna metod jämfört med existerande av dessa är: det finns inget behov av att nå koalescens av de utbytande signaler; metoden kan appliceras så länge som en signal av de utbytande platserna är isolerad; Det finns inget behov av att mäta T en eller nå steady state mättnad; hastighetskonstant vaLues mäts direkt, och T 1 värden erhålls i samma experiment, med användning av endast en uppsättning experiment.

För att testa metoden, har vi studerat dynamiken i den hindrade rotationen av N, N -dimethylamides, för vilka mycket data är tillgänglig för jämförelse. De termodynamiska parametrarna, som erhölls genom att använda SSTD är mycket lika de rapporterade ettor (spin-mättnad överföringsteknik och linjeform analys). Metoden kan appliceras på mer utmanande substrat som inte kan studeras genom tidigare metoder.

Vi ser att den enkla experimentella inrättat och den breda tillämpbarheten av metoden till en stor variation av substrat kommer att göra detta en vanlig teknik bland organiska och metallorganiska kemister utan omfattande expertis inom NMR.

Introduction

Kemiskt utbyte hänvisar vanligen till någon inter eller intramolekylära process i vilken en kärna rör sig från en miljö till en annan där dess NMR parametrar (kemisk skift, skalära kopplings, dipolär koppling, avkoppling hastighet) skiljer sig åt. Det finns många exempel på kemisk utbyte i organiska och metallorganiska molekyler (t.ex. rotations hinder i biaryler, ring vändning hinder och konforma jämvikt, kväve inversion, ligandbindning, degenererade ligand utbyte och tautomerisering). 1-3 Växelkursen kemikalie relaterad till termodynamik av barriären av bytesprocessen, och därmed sin studie är av avgörande betydelse för att förstå molekylära dynamiken i dessa system.

Det klassiska tecknet på dynamiska utbytet i NMR är en dramatisk förändring i line-formen av de NMR-signaler som de temperaturförändringar. Vid låga temperaturer, är processen långsam och två distinkta kemiska skift är observed. Vid höga temperaturer, de två signalerna smälter samman till en signal, som är känd som "koalescens". Vid mellanliggande temperaturer, signalerna blir mycket bred. Denna känslighet av NMR-spektrum för kemiskt utbyte gör NMR en mycket kraftfull metod för att studera dynamiken av molekyler i lösning. Två metoder har huvudsakligen används i studiet av dynamiska processer i lösning:. Linjeformanalys, 4-7 och spinn mättnad överföring experiment 8-9 Dessutom är det också värt att nämna inversionsöverföringsmetod 10 och CIFIT programmet 11 för direkt utvinning av hastighetskonstanter, som är en relativt effektiv strategi för utbytesmätningar i enkla system. Även om dessa metoder ger mycket goda resultat i de flesta fall, de har emellertid ett antal nackdelar. Den största nackdelen med linjeform analysen är de höga temperaturer som krävs för att nå sammansmältning i vissa prover. 12 De viktigaste frågorna att tänka på när carrying ut spinnmättnadsöverförings experiment är: de mycket långa mättnadstider som krävs för att nå det stationära tillståndet mättnadsöverföring mellan de utbytande platser, och det är nödvändigt att bestämma den longitudinella relaxationstidskonstanten, T 1, vilket kan vara svårt om det finns överlappning av olika signaler i regionen studien. 13

Som en del av våra undersökningar i metallorganiska mekanismer, är 14-16 vår grupp studerar fluxional beteendet hos platina-Allene komplex i lösning. Detta är en komplex uppgift som involverar åtminstone tre olika processer, en av dem är den π-face utbyte eller rotation av metallen runt en av Allene axeln. Vi stötte att normal VT experiment och linjeformade analystekniker som har använts tidigare i liknande system, 17-19 var inte lämplig i vår studie, på grund av en mycket långsam rotation i vår platina-allenkomplex som gjorde koalescenstemperaturen av SIGnaler av intresse högre än temperaturen för sönderdelning av komplexet.

För att övervinna denna begränsning, vi utvecklat och rapporterade nyligen en ny NMR protokoll (SSTD NMR) för att studera förutsättningarna för ömsesidig plats kemiskt utbyte. 20 Som namnet antyder denna metod kombinerar Spin mättnad Transfer metod som används för små molekyler, med mättnad Transfer Skillnad NMR-metod som används för att studera protein-ligandinteraktioner, 21-24 genom att mäta övergående spinn mättnad överföring längs öka mättnads gånger (build-up kurvor) i små molekyler genomgår kemiskt utbyte.

Med denna nya metod (SSTD NMR) har vi visat att vi kan få de kinetiska parametrarna för intramolekylär kemiskt utbyte i små organiska och metallorganiska molekyler med några ytterligare fördelar jämfört med traditionella metoder: behövs inte sammansmältning av signalerna, så en mer flexibel temperaturintervall kan användasi studien; signal överlappning stör inte, men åtminstone en av de utbyter resonanser skall isoleras; Det finns inget behov av att mäta T en eller nå steady state mättnad; hastighetskonstantvärden mäts direkt och T 1 värden erhålls i samma experiment, med användning av endast en uppsättning experiment. En annan anmärkningsvärd fördel med SSTD NMR metodiken är att, till skillnad från Lineshape analys är bestämningen av kinetiken hastighetskonstant inte begränsad av ökningen av koalescens temperaturer som är förknippade med höga magnetfält. Således är vår metod så mycket väl disponeras för både låga och höga magnetfält. Denna artikel är avsedd att hjälpa nya användare tillämpa denna nya metod för sina egna system kemisk utbyte, och beskriver provberedning, experimentell uppsättning upp, datainsamling, och ett exempel på bearbetning och analys av data i en enkel organisk molekyl.

Protocol

Varning: Kontakta alla relevanta säkerhetsdatablad (SDB) före användning.

1. NMR Provberedning

  1. Väg upp 5 mg N, N-dimetylacetamid, tillfoga till ett NMR-rör är lämplig för låga temperaturer och lös upp i 0,6 ml toluen-d 8.

2. NMR Experimental Setup 25

  1. NOE Spectra Acquisition
    1. Utför en endimensionell NOE (Nuclear Overhauser Effect) experiment. 26
      OBS: NOE effekter kan inträffa vid alla temperaturer. En endimensionell NOE spektrum bestråla den signal som kommer att bestrålas i SSTD NMR experiment, spelades in vid -40 ° C för att säkerställa att rotationen och magnetiseringen överföring i provet används här minimerades, och därför NOE, om existerande, skulle dominera och mätas i detta experiment. Helst NOE effekter mellan de två utbyta kärnorna should inte vara närvarande för att undvika störningar med SSTD metoden.
  2. SSTD NMR Experiment Setup
    1. Sätt provet i magneten genom att först skriva EJ på kommandoraden av programvaran för att slå på luftflödet. Sedan satte provet ovanpå magneten och skriv sedan ij. Vänta tills provet är på insidan av magneten.
    2. När provet är i magneten typ edte på kommandoraden. Ändra temperaturen till den första valda temperaturen för att utföra experimentet (295,5 K i detta fall). Låt provet stabiliseras vid den valda temperaturen under minst 20 min.
    3. Utför en 1D 1 H-NMR experiment på provet.
      1. Skapa en ny datauppsättning av en 1 H-NMR experiment. För detta klicka på Arkiv / NEW och namnge den nya experiment.
      2. Skriv sekventiellt och väntar på föregående kommando till slut: lås, atma, topshim, getprosol och RGA.
      3. skriv <em> zg att förvärva proton experimentet. När den är klar typ EFP och APK till Fouriertransformen det och justera fasen.
    4. Skapa en ny datauppsättning av, till exempel, en 1 H-NMR experiment. För detta klicka på Arkiv / NEW och namnge den nya experiment.
    5. I denna nya dataset, skriver rpar på kommandoraden. Välj en av de "STDDIFF" parameteruppsättningar i listan, till exempel STDDIFFESGP, och klicka på "läsa" och sedan "läsa alla" (Figur 1). Alternativt gör detta genom att skriva rpar STDDIFFESGP alla.
      OBS: Experimentet kan utföras med denna pulssekvens. pulsprogram som används i vårt experiment var dock STDDIFF.
    6. För att välja STDDIFF pulssekvens, klicka på knappen med tre punkter i PULPROG linjen (figur 2 och 3).
    7. Innan utföra SSTD NMR experiment, kalibrera en H 90 ° hårda pulse (P1). För detta ändamål säkerställa att provet är i magnet vid önskad temperatur (steg 2.2.2). Skriv pulsecal på kommandoraden och kopiera värdet av 90 ° puls på högre effekt (PL1 = -1 dB i detta fall), det vill säga den som ger den kortaste puls (Figur 4).
    8. Införa värdena för det kalibrerade hårda pulsen i experimentet. Typ getprosol 1H (värde för p1 som erhållits i steg 2.2.7) (värde för PL1) (Figur 5).
    9. Ställa in längden på den formade pulsen. Typ P13 och införa ett värde av 50.000 ps (Figur 6).
    10. Ställ den selektiva pulsformen. För att göra detta, gå till makt och klicka på "Edit ..." bredvid form (figur 7). Gå till det formade pulsen 13 och välj: Gaus 1,1000 (Figur 8).
    11. Ställ den selektiva pulseffekt (SP13). Ställ in den till något lämpligt, dvs. (Figur 8). Överdriven fältstyrkor kan leda till oacceptabla mättnadseffekter. 27-29
      OBS: 50 dB var optimal i vårt fall. Ta hänsyn till att detta är en dämpning skala, så ju mindre värde desto högre makt radiofrekvens. Eftersom det motsvarar mätt Gauss kaskad, som används under lång tid (flera sekunder), bör SP13 inte gå under 40 dB (vid behov, konsultera instrumentspecifikationer, så länge pulser vid hög effekt kan skada probehead). Enligt vår erfarenhet 41-61 dB över dämpningen av den hårda 1 H 90 ° puls (-1 dB i detta arbete) fungerar bra. Försök att alltid välja den högsta dämpning möjligt leder till liknande mättnadsnivå.
    12. Skriv ns och ställ in den på åtta och skriv ds och ställ in den till fyra.

3. NMR Data Acquisition end Processing 25

  1. SSTD NMR Experiment Acquisition
    1. Öppna 1H NMR experiment som utförs i steg 2.2.3 för att kontrollera om den signal som ska bestrålas är. För detta söker experimentet i programvaran webbläsaren, högerklicka på den datamängd och klicka på "Visa i ett nytt fönster".
    2. Flytta markören linjen till centrum av den signal för att bestråla och skriva ner den kemiska skift i ppm. Välj den spektrala bredd som kommer att användas i experimentet.
      OBS: I detta fall är den signal som kommer att bestrålas vid 2,17 ppm och den spektrala bredden som användes var 1,46 ppm. Se till att inga kemiska skift korrigering används eller strålningsfrekvensen kan vara felaktigt inställd.
    3. Gå till den tidigare skapade SSTD NMR experiment med installationen som nämns i avsnitt 2.2.
    4. Skapa en lista med frekvenser bestrålning. För detta skriver fq2list på kommandoraden och välj en befintlig lista.
    5. Redigera listanav strålningsfrekvenser, inklusive följande uppgifter i de 3 första raderna (Figur 9): Varv 1. P (indikerar att följande data är i ppm), rad 2 Frekvens av signalen som ska bestrålas i ppm, mätt i 3,1.. 1; Rad 3,40 ppm (en frekvens som är långt från 1 H signaler av föreningen så att bestrålning i den frekvensen inte påverkar spektra).
    6. Spara listan med ett nytt namn och skriv sedan fq2list på kommandoraden och välj listan just skapat.
    7. Att centrera experimentet på signalerna som studeras, typ o1p och väljer som centrum av experimentet det kemiska skiftet hos den signal som kommer att bestrålas.
    8. Typ sw att välja spektrala bredd (1,46 ppm i det här fallet, men någon annan spektral bredd kan väljas).
      OBS: Om förvärvet tid som erhålls efter att ha bytt den spektrala bredden är alltför lång (som kommer att införa mer brus i spektra) det can justeras genom att skriva AQ att tillhandahålla den önskade Free Induction Decay (FID) upplösning (FIDRES, 0,25 Hz i detta fall).
    9. Välj värdet för Interscan avkoppling fördröjnings D1. Säkerställa att den är åtminstone 1 till 5 gånger värdet för T en av de långsammaste avkopplande proton.
      OBS: Vi sätter upp till 40 sek, vilket är den längsta mättnadstiden (D20) i experimentet. På detta sätt alla experiment kommer att hålla samma totala "per scan" tid (fördröjning + mättnad tid + pulser + förvärv tid).
    10. Skriv D1 och ställ in den på 40 sekunder.
    11. Ställ det första värdet för mättnadstiden genom att skriva D20 och ställer in det till 40 sekunder. Bestäm mottagarens förstärkning (RG) automatiskt genom att skriva RGA.
    12. Skapa nästa experiment genom att skriva iexpno. Typ D20 och väljer en mättnadstiden av 20 sek i detta experiment. Skriv RGA att automatiskt bestämma rg.
    13. <li> Upprepa det sista steget för D20 = 10, 5, 2,5, 1,25, 0,625, 0,3 sek.
    14. När alla experiment skapas, öppna den första och på kommandoraden typ multizg och ange antalet försök, 8 i det här fallet (dvs multizg 8).
  2. SSTD NMR Experiment Behandling
    1. Öppna PROCNO en (Process Number) från EXPNO en (Experiment Number) i uppsättningen (den med högre mättnadstiden).
    2. På kommandoraden typ Ib och ställ in värdet till 1,5.
      OBS: För spektra med mycket höga signal-till-brusförhållanden detta värde skulle kunna minskas; omvänt, kan det ökas för bullriga experiment, om den spektrala upplösningen inte är hårt drabbade.
    3. På kommandoraden typ EFP och process FID # = 1 ( "on-resonans" spektrum) i PROCNO = 2 (Figur 10).
    4. Korrigera fasen av experimentet genom att klicka på Interactive faskorrigeringen Button och spara den som en 2D-experiment. Spara och avsluta (Figur 11).
    5. Typ rep 1 på kommandoraden för att gå till PROCNO en.
    6. På kommandoraden typ EFP och process FID # = 2 ( "off-resonans" spektrum) i PROCNO = 3 (Figur 12).
    7. På kommandoraden typ .md och sedan rep två för att visa ett fönster flera bildskärmar med både bearbetade spektra: 2 (den med signalen i mitten mättad) och 3 (den där mättnadspulståget applicerades vid 40 ppm ) (Figur 13).
    8. Klicka på knappen med en deltatecken (Figur 13) för att beräkna skillnaden spektra och spara det i PROCNO 4. Avsluta fönstret flera bildskärmar.
    9. Välja en integreringsintervall för signalen till vänster (en signal, där överföringen av mättnad på grund av den kemiska utbytesprocessen kommer att observeras). integrera alltid samma region i PROCNO 3 och PROCNO 4.
    10. När integrerad, gå till fliken "integraler" i vart och ett av experimenten och kopiera värdet av "Integral [abs]" (Figur 14).
    11. Dela upp integralen i PROCNO 4 av integralen i PROCNO 3. Det är värdet på η SSTD för en mättningstiden för 40 sek (η SSTD = Spin Mättnad Transfer Skillnad parameter). 21
    12. Upprepa proceduren för resten av experimenten med olika mättnads ​​gånger.

4. Dataanalys 30

  1. Analys av data för att få de kinetiska parametrarna
    1. Rita de erhållna ri SSTD värden kontra mättnadstiden. 21
    2. Utför en exponentiell anpassning för att justera de erhållna kurvorna till ekvationen
      ekvation 1
      "Ekvationekvation 3 = ekvation 4 vid mycket lång mättnadstiden
      t = tid
    3. Beräkna värdena för η SSTD MAX och δ och använda dem för att beräkna värdet av hastighetskonstanterna (k) och relaxationstider (T 1A) enligt följande ekvationer:
      ekvation 5
      T 1A = longitudinella relaxationstidskonstant spin A
      k = ömsesidigt plats utbyte kinetiska hastighetskonstanten
      1. Erhålla den kinetiska hastighetskonstanten med: ekvation 6
  2. Eyring Plot att få den termodynamiska parametrar
    1. Plot ln (k / T) kontra 1 / T (T = absolut temperatur), med användning av värdena för kinen tic priser vid olika temperaturer.
    2. Utför en linjär anpassning för att justera data som erhållits till Eyring ekvation:
      ekvation 7
      ekvation 8
      ekvation 9
      ekvation 10
      R = gaskonstanten
      k B = Boltzmanns konstant
      T = absolut temperatur
    3. Beräkna termodynamiska parametrar AH och AS ≠.
    4. Beräkna värdena för E A (298) och AG (298) med hjälp av följande ekvationer:
      ekvation 11
      ekvation 12
      s / ftp_upload / 54499 / 54499eq13.jpg "/>
      ekvation 14

Representative Results

Den SSTD NMR-teknik användes för beräkning av de kinetiska parametrarna i rotation amidbindningen av N, N-dimetylacetamid. 21 Detta är ett enkelt exempel där omfattande data för jämförelse kan hittas i litteraturen. 31

Den hindrade rotationen runt amidbindningen, på grund av den partiella dubbelbindningskaraktär i resonansform, skiljer de båda metylgrupper i två signaler i ett H-NMR-spektra (2,61 och 2,17 ppm vid 22,5 ° C). Spin mättnad av signalen av metylgruppen vid 2,17 ppm (Me B) leder till försvinnandet av dess signal i ett H-NMR. Vid mättnad av mig B, överföring av mättnad till den andra metylgruppen (Me A) på grund av den inåtrotation processen kan observeras av en minskning av en H-intensiteten i signalen vid 2,61 ppm. den magnitude av denna minskning beror på mättnadstiden. Figur 15 visar ett 'H NMR-spektra för N, N-dimetylacetamid vid 22,5 ° C, och expansionerna visar spektra utan (a) och med (b) mättnad av metyl gruppen vid 2,17 ppm, såväl som skillnaden spektrum (c), används för att beräkna värdena på η SSTD. Den η SSTD Faktorn beräknas dividera värdet av integralen av mig A i SSTD NMR-spektrum (c) med värdet av integralen av Me A i spektra (a), vilket förklaras i protokollet. De erhållna värdena för η SSTD för varje mättnadstiden vid olika temperaturer är samlade i tabell 1. Handlingen i de erhållna värdena på η SSTD kontra mättnadstiden gav exponentiella kurvor i vilka en platå nåddes vid högre mättnads gånger. För en viss temperatur, den exponentiell anpassning av kurvan medger beräkningen av den nivåkonstant (k) och relaxationstiden för ett H av den uppmätta signalen (T 1A) (Figur 16). Figur 17 visar alla de erhållna kurvorna tillsammans med k och T-1A värden som erhålls i passar.

Slutligen var det tomt på ln (k / T) mot 1 / T och passningen till Eyring ekvation (Figur 18) används för att beräkna entalpin och entropin för aktivering. De fastställda aktiveringsparametrar visas i tabell 2, tillsammans med de tidigare rapporterade parametrarna beräknas med hjälp av olika metoder.

Som kan observeras i tabell 2, värdena för aktiveringsparametrarna som erhålls med Spin mättnad Transfer Skillnad teknik (SSTD NMR) är i utmärkt överensstämmelse med de uppgifter som tidigare rapporterats med hjälp av andra tekniker, såsom SST NMR ellerlinjeform analys. Det breda utbudet av redovisade värden för AS beror på svårigheten att mätningen av denna parameter med NMR-tekniker. 31 När det gäller resten av aktiveringsparametrarna, de värden som erhålls med vår metod är inte bara riktigt liknar de som redan rapporterats men också mer exakt, eftersom våra fel (SD) är mindre i samtliga fall.

Figur 1
Figur 1: Förteckning över experiment efter att skriva rpar. Figuren visar de olika parameteruppsättningar bland vilka STDDIFFESGP bör väljas. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 2
Figur 2:.. Förvärvs parametrar Knappen markeras med en röd fyrkant leder till en lista över de olika puls program Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 3
Figur 3:.. Förteckning över puls program Figuren visar den valda pulsprogrammet i experimentet (STDDIFF) Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 4
Figur 4: Pop-up-fönster dök upp efter 90 ° puls kalibrering Figuren visar värdena för den kalibrerade 90 &. # 176; puls vid olika effektnivåer. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 5
Figur 5:.. Skärmdump på kommandoraden Figuren visar hur man introducerar värdet för den kalibrerade hårda puls Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 6
Figur 6:. Värde för längden på den formade pulsen Figuren visar hur man introducerar värdet för längden på den formade pulsen. g6large.jpg "target =" _ blank "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 7
Figur 7:.. Förvärvsparametrar Figuren visar effektparametrarna Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 8
Figur 8:. Parametrar för den formade pulsen Värdena för den formade pulsen kommer att införas i linje 13. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

pload / 54.499 / 54499fig9.jpg "/>
Fig. 9: Förteckning över strålningsfrekvenser I siffran ingår följande data i de första 3 rader: Rad 1. P (indikerar att följande data är i ppm), rad 2 Frekvens av signalen som ska bestrålas i ppm, mätt. i 3.1.1; Rad 3,40 ppm (en frekvens som är långt från 1 H signaler av föreningen så att bestrålning i den frekvensen inte påverkar spektra). Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 10
Figur 10:. Bearbetning av första FID Figuren visar pop-up fönster som visas när du har skrivit EFP. nk "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 11
Figur 11:.. Faskorrigering Skärmbild som visar fönstret för manuell korrektionsfasen Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 12
Figur 12:. Behandling av den andra FID Figuren visar pop-up fönster som visas när du har skrivit EFP. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 13 "src =" / filer / ftp_upload / 54.499 / 54499fig13.jpg "/>
Figur 13: Flera visning av spektra 2 och 3. Knappen markeras med en röd fyrkant är en att beräkna skillnaden spektra. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 14
Figur 14:.. Fliken integraler Figuren visar värdena för de absoluta och relativa integraler Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 15
Figur 15: Struktur och en g> H NMR-spektra för N, N-dimetylacetamid vid 22,5 ° C i toluen-d 8. (a) 1 H-NMR expansion av regionen 2,13-2,66 ppm före bestrålning. (B) Expansion av samma region efter bestrålning av metylgruppen vid 2,17 ppm. (C) differensspektrum [(a) - (b)]. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 16
Figur 16: Exempel på tomt på η SSTD och dess exponentiell anpassning vid 278 K. reproduceras från underlag referens 21 med tillstånd från Royal Society of Chemistry.http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54499/54499fig16large.jpg "target =" _ blank "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 17
Figur 17: Tomt av η SSTD vs. mättnads tid vid olika temperaturer. Figuren visar tomten för N, N-dimetylacetamid och bordet med de erhållna priser konstanter och relaxationstider. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 18
Figur 18:. Eyring tomt Figuren visar tomten för N, N-dimetylacetamid. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

<td> 0,4449
t satt (sek) η SSTD η SSTD η SSTD η SSTD η SSTD η SSTD η SSTD
(T = 278 K) (T = 283 K) (T = 285,5 K) (T = 288 K) (T = 290,5 K) (T = 293 K) (T = 295,5 K)
40 0,2526 0,3957 0,4671 0,5461 0,626 0,6969 0,7535
20 0,2526 0,3957 0,4671 0,5461 0,626 0,6969 0,7535
10 0,2383 0,3806 0,4537 0,5355 0,6199 0,6969 0,7535
5 0,1904 0,3193 0,3919 0,481 0,5734 0,6638 0,7318
2,5 0,1263 0,2204 0,2812 0,3589 0,4449 0,5461 0,626
1,25 0,0761 0,1353 0,171 0,2247 0,2868 0,3732
0,625 0,0467 0,0739 0,099 0,1327 0,171 0,2291 0,2758
0,3 0,0238 0,044 0,0472 0,0644 0,0847 0,1169 0,1463

Tabell 1:. Värden av η SSTD Tabellen visar de värden som erhölls vid olika mättnadstider för N, N-dimetylacetamid inom temperaturintervall 278-295.5 K.

21px; width: 145px; "> AH (KJ mol -1)
Metod SSTD NMR SST NMR 31 td> Line-formanalys Line-formanalys Line-formanalys
Parameter (Detta jobb) (1 H-NMR) 4 (1H NMR) 5 (13C NMR) 6
Ea 298 (KJ mol -1) 79,7 ± 0,1 73,1 ± 1,4 70,5 ± 1,7 82,0 ± 1,3 79,5 ± 0,4
77,2 ± 0,1 70,6 ± 1,4 68 79,5 ± 0,4 76,6 ± 0,4
AS (J mol -1 K -1) 11,5 ± 0,4 -10,5 ± 5,0 -15,0 ± 5,1 13 ± 8 3 ± 4
AG 298 (KJ mol -1) 73,8 ± 0,1 73,7 ± 2,0 720,5 75,3 ± 0,4 75,7 ± 0,4
Lösningsmedel Tole- d 8 Tole- d 8 CCI4 Aceton-d 6 propert

Tabell 2:. Aktiveringsparametrar Tabellen visar aktiveringsparametrarna för den inre rotation av N, dimetylacetamid N som erhållits genom SSTD NMR-metoden jämfört med samma parametrar som erhållits med olika NMR-metoder för analys 4,5,6 Fel i den här tabellen. avser standard deviationsfel (SD). (Reproducerat från referens 21 med tillstånd från den kungliga Society Kemiska).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
N,N-dimethylacetamide Aldrich 38840 Acute toxicity
Toluene-d8 Fluorochem D-005 Flammable and toxic
500 MHz 7" Select Series NMR Tubes GPE LTD S-5-500-7
TopSpin 2.1 TopSpin program, Bruker Corp., http://www.bruker.com/products/mr/nmr/nmr-software/software/topspin/ (2015).
Origin 6.0 Origin 6.0 software, OriginLab Corp., http://originlab.com.
Bruker Avance III 500 MHz fitted with 5 mm broadband observed BBFOplus Z-gradient SmartProbeTM probe  Bruker Corp., http://www.bruker.com
Bruker Avance I 500 MHz Inverse Triple Resonance NMR spectrometer fitted with a 5 mm TXI Z-gradient probe  Bruker Corp., http://www.bruker.com
Ceramic Spinner standardbore shimsystems (5 mm)  Bruker Corp., http://www.bruker.com H00804

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bain, A. D. Chemical Exchange in NMR. Prog. Nuc. Mag. Res. Spect. 43, 63-103 (2003).
  2. Bain, A. D. Chemical Exchange. Modern Magnetic Resonance. 421-427 (2006).
  3. Bain, A. D. Chapter 2 - Chemical Exchange. Ann. Rep. NMR Spect. 63, 23-48 (2008).
  4. Reeves, L., Shaddick, R., Shaw, K. Nuclear Magnetic Resonance Studies of Multi-site Chemical Exchange. III. Hindered Rotation in Dimethylacetamide, Dimethyl Trifluoro-acetamide, and Dimethyl Benzamide. Can. J. Chem. 49, 3683-3691 (1971).
  5. Drakenberg, T., Dahlqvist, K., Forsen, S. Barrier to Internal Rotation in Amides. IV. N,N-Dimethylamides. Substituent and Solvent Effects. J. Phys. Chem. 76, 2178-2183 (1972).
  6. Fujiwara, F., Airoldi, C. Carbon-13 NMR Study of the Barrier to Internal Rotation of N,N-Dimethylacetamide in the Adduct with Antimony(III) Chloride. J. Phys. Chem. 88, 1640-1642 (1984).
  7. Gutowsky, H. S., Holm, C. H. Rate Processes and Nuclear Magnetic Resonance Spectra. II. Hindered Internal Rotation of Amides. J. Chem. Phys. 25, 1228-1234 (1956).
  8. Forsen, S., Hoffman, R. A. A New Method for the Study of Moderately Rapid Chemical Exchange Rates Employing Nuclear Magnetic Double Resonance. Acta Chem. Scand. 17, 1787-1788 (1963).
  9. Forsen, S., Hoffman, R. A. Study of Moderately Rapid Chemical Exchange Reactions by Means of Nuclear Magnetic Double Resonance. J. Chem. Phys. 39, 2892-2901 (1963).
  10. Williams, T. J., Kershaw, A. D., Li, V., Wu, X. An Inversion Recovery NMR Kinetics Experiment. J. Chem. Educ. 88, 665-669 (2011).
  11. Bain, A. D., Cramer, J. A. Slow Chemical Exchange in an Eight-Coordinated Bicentered Ruthenium Complex Studied by One-Dimensional Methods. Data Fitting and Error Analysis. J. Magn. Res., Series A. 118, 21-27 (1996).
  12. Sandstrom, J. Dynamic NMR Spectroscopy. Academic. New York. ISBN: 0126186200 9780126186208 (1982).
  13. Castanar, L., Nolis, P., Virgili, A., Parella, T. Measurement of T1/T2 Relaxation Times in Overlapped Regions from Homodecoupled 1H Singlet Signals. J. Magn. Reson. 244, 30-35 (2014).
  14. Muñoz, M. P., de la Torre, M. C., Sierra, M. A. New Platinum-Catalysed Dihydroalkoxylation of Allenes. Adv. Synth. Catal. 352, 2189-2194 (2010).
  15. Muñoz, M. P., de la Torre, M. C., Sierra, M. A. Platinum-Catalysed Bisindolylation of Allenes: A Complementary Alternative to Gold Catalysis. Chem. Eur. J. 18, 4499-4504 (2012).
  16. Hurtado-Rodrigo, C., Hoehne, S., Muñoz, M. P. A New Gold-Catalysed Azidation of Allenes. Chem. Comm. 50, 1494-1496 (2014).
  17. Vrieze, K., Volger, H. C., Gronert, M., Praat, A. P. Intramolecular Rearrangements in Platinum--Tetramethylallene Compounds as Influenced by Ligands Trans to the Allene Group. J. Organometal. Chem. 16, 19-22 (1969).
  18. Vrieze, K., Volger, H. C., Praat, A. P. Complexes of Allenes with Platinum (II) and Rhodium (I). J. Organometal. Chem. 21, 467-475 (1970).
  19. Brown, T. J., Sugie, A., Leed, M. G. D., Widenhoefer, R. A. Structures and Dynamic Solution Behavior of Cationic, Two-Coordinate Gold(I)-π-Allene Complexes. Chem. Eur. J. 18, 6959-6971 (2012).
  20. Yang, W., Hashmi, S. K. Mechanistic Insights into the Gold Chemistry of Allenes. Chem. Soc. Rev. 43, 2941-2955 (2014).
  21. Quiros, M. T., Angulo, J., Munoz, M. P. Kinetics of Intramolecular Chemical Exchange by Initial Growth Rates of Spin Saturation Transfer Difference Experiments (SSTD NMR). Chem. Commun. 51, 10222-10225 (2015).
  22. Mayer, M., Meyer, B. Characterization of Ligand Binding by Saturation Transfer Difference NMR Spectroscopy. Ang. Chem. Int. Ed. 38, 1784-1788 (1999).
  23. Angulo, J., Nieto, P. STD-NMR: Application to Transient Interactions Between Biomolecules - A Quantitative Approach. Eur. Biophys. J. 40, 1357-1369 (2011).
  24. Kemper, S., Patel, M. K., Errey, J. C., Davis, B. G., Jones, J. A., Claridge, T. D. W. Group Epitope Mapping Considering Relaxation of the Ligand (GEM-CRL): Including Longitudinal Relaxation Rates in the Analysis of Saturation Transfer Difference (STD) Experiments. J. Magn. Reson. 203, 1-10 (2010).
  25. TopSpin program. Bruker Corp. Available from: http://www.bruker.com/products/mr/nmr/nmr-software/software/topspin/ (2015).
  26. Berger, S., Braun, S. 200 and More NMR Experiments: A Practical Course. Wiley. ISBN. ISBN: 978-3-527-31067-8 (2004).
  27. Cutting, B., Shelke, S. V., Dragic, Z., Wagner, B., Gathje, H., Kelm, S., Ernst, B. Sensitivity Enhancement in Saturation Transfer Difference (STD) Experiments Through Optimized Excitation Schemes. Magn Reson Chem. 45, 720-724 (2007).
  28. Ley, N. B., Rowe, M. L., Williamson, R. A., Howard, M. J. Optimising Selective Excitation Pulses To Maximize Saturation Transfer Difference NMR Spectroscopy. RSC Adv. 4, 7347-7351 (2014).
  29. Antanasijevic, A., Ramirez, B., Caffrey, M. Comparison of the Sensitivities of WaterLOGSY and Saturation Transfer Difference NMR Experiments. J. Biomol. NMR. 60, (1), 37-44 (2014).
  30. Origin 6.0 software. OriginLab Corp. Available from: http://originlab.com (2016).
  31. Jarek, R. L., Flesher, R. J., Shin, S. K. Kinetics of Internal Rotation of N,N-Dimethylacetamide: A Spin-Saturation Transfer Experiment. J. Chem. Ed. 74, 978-982 (1997).
  32. Forsen, S., Hoffman, R. A. Exchange Rates by Nuclear Magnetic Multiple Resonance. III. Exchange Reactions in Systems with Several Nonequivalent Sites. J. Chem. Phys. 40, 1189-1196 (1964).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics