Spin Saturation Transfer Difference NMR (SStd NMR): Et nytt verktøy henter kinetiske parametre av Chemical utvekslingsprosesser

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

Denne detaljerte protokollen beskriver nye Spin metning Transfer Difference Kjernemagnetisk resonans protokoll (SStd NMR), nylig utviklet i vårt gruppe for å studere prosesser av gjensidig stedet for kjemisk utveksling som er vanskelige å analysere ved tradisjonelle metoder. Som navnet antyder, kombinerer denne metoden Spin Saturation Transfer metode som brukes for små molekyler, med metning Transfer Difference (STD) NMR metode som anvendes for å studere protein-ligand interaksjoner, ved å måle forbigående spinn metning overføring sammen økende metnings ganger (build -up kurver) i små organiske og metallorganiske molekyler som gjennomgår kjemisk utveksling.

Fordelene med denne metoden i forhold til eksisterende de er: det er ikke nødvendig for å oppnå koalesens av de utveksler signaler; at fremgangsmåten kan anvendes så lenge som et signal av de utveksler områdene blir isolert; er det ikke nødvendig å måle T 1 eller steady state metning; hastighetskonstanten values måles direkte, og T 1 verdier blir oppnådd på samme eksperiment, ved bruk av bare ett sett med eksperimenter.

For å teste fremgangsmåten, har vi studert dynamikken i den hindrede rotasjon av N, N -dimethylamides, hvor mye data er tilgjengelig for sammenligning. De termodynamiske parametere som oppnås ved hjelp SStd er svært lik de rapporterte de (spin-metning overføringsteknikker og line-form analyse). Fremgangsmåten kan anvendes på mer utfordrende underlag som ikke kan studeres ved tidligere metoder.

Vi ser for oss at det enkle eksperimentelle satt opp og bred anvendelse av metoden til et stort utvalg av underlag vil gjøre dette til en vanlig teknikk blant organiske og metallorganiske kjemikere uten omfattende kompetanse i NMR.

Introduction

Kjemisk utveksling ofte refererer til alle inter eller intra prosess der en kjerne beveger seg fra ett miljø til et annet der sine NMR parametere (kjemisk skift, skalar koblings, bipolart koblings, avslapping hastighet) forskjellig. Det finnes mange eksempler på kjemisk utveksling i organiske og metallorganiske molekyler (f.eks rotasjons barrierer i biaryls, ring bla barrierer og conformational likevekt, nitrogen inversjon, ligand binding, degenerert ligand utveksling og tautomerisering). 1-3 Den kjemiske valutakurs er knyttet til termodynamikk av barrieren av bytteprosessen, og derfor dens studie er av avgjørende betydning for å forstå molekylær dynamikk av disse systemene.

Den klassiske tegn på dynamisk utveksling i NMR er en dramatisk endring i den linje-formen av de NMR-signaler som temperaturendringer. Ved lave temperaturer, er fremgangsmåten langsom og to forskjellige kjemiske skift er dialektikkenVed. Ved høye temperaturer, de to signalene slå sammen til ett signal, som er kjent som "koalesens". Ved mellomliggende temperaturer, de signaler som blir meget bred. Denne sensitiviteten av NMR-spekteret til kjemisk utveksling gjør NMR en meget kraftig metode for å studere dynamikken i molekylene i oppløsning. To metoder er i hovedsak ansatt i studiet av dynamiske prosesser i. Løsning: linjeformanalyse, 4-7 og spin metning overføring eksperimenter 8-9 Dessuten er det også verdt å nevne inversjon overføringsmetode 10 og CIFIT program 11 for den direkte utvinning av hastighetskonstanter, som er en relativt effektiv tilnærming for utvekslings målinger i enkle systemer. Selv om disse fremgangsmåter gir meget gode resultater i de fleste tilfeller, de har imidlertid en rekke ulemper. Den største ulempen med linjeformede analyse er de høye temperaturene som trengs for å nå sammenvoksing i noen prøver. 12 De viktigste spørsmål å vurdere når carrying ut ringmetning transfer eksperimenter er: for svært lange metningstider som kreves for å nå stabil tilstand metning overføring mellom utveksling områder, og behovet for å bestemme den langsgående relaksasjonstid konstant, T 1, noe som kan være vanskelig hvis det er overlapping av forskjellig signaler i regionen studien. 13

Som en del av våre undersøkelser i organiske mekanismer, er 14-16 vår gruppe studere fluxional oppførselen til platina-allene komplekser i løsningen. Dette er en komplisert oppgave som omfatter minst tre forskjellige prosesser, en av dem blir π-ansikt utveksling eller rotasjon av metall rundt en av de Allene akse. Vi møtte som vanlig VT eksperimenter og line-form analyseteknikker som har vært ansatt før i lignende systemer, 17-19 ikke var egnet i vår studie, på grunn av en svært langsom dreining i vår platina-allene kompleks som gjorde sammenvoksing temperaturen på sigmene av interesse høyere enn temperaturen av dekomponering av komplekset.

For å overvinne denne begrensningen, har vi utviklet og nylig rapportert en ny NMR-protokollen (SStd NMR) for å studere prosesser av gjensidig stedet kjemisk utveksling. 20 Som navnet antyder denne metoden kombinerer Spin Saturation Transfer metode som brukes for små molekyler, med metning Transfer forskjellen NMR-metode som anvendes for studium av protein-ligand interaksjoner, 21-24 ved måling av transient sentrifuge metning overføring langs økende metningstider (oppbygningskurver) i små molekyler som gjennomgår kjemisk utveksling.

Med denne nye metoden (SStd NMR) har vi vist at vi kan oppnå de kinetiske parameterne for intramolekylære kjemisk utveksling i små organiske og metallorganiske molekyler med noen ekstra fordeler i forhold til tradisjonelle fremgangsmåter: koalesens av signalene ikke er nødvendig, slik at et mer fleksibelt temperaturområde kan bli brukti studien; signal overlapping blander seg ikke, selv om minst en av de utveksler resonanser skal isoleres; er det ikke nødvendig å måle T 1 eller steady state metning; hastighetskonstanten verdiene måles direkte og T 1 verdier blir oppnådd på samme eksperiment, ved bruk av bare ett sett med eksperimenter. En annen bemerkelsesverdig fordel med SStd NMR-metoden er at, i motsetning til lineshape analysen, er bestemmelse av de kinetiske hastighetskonstantene ikke begrenset av økningen i koalesens temperaturer forbundet med høye magnetiske felt. Dermed er vår metodikk så godt bevilget for både lave og høye magnetiske felt. Denne artikkelen er ment å hjelpe nye brukere bruker denne nye metoden til sine egne systemer gjennomgår kjemisk utveksling, og beskriver prøveopparbeidelse, eksperimentell satt opp, datainnsamling, og et eksempel på dataprosessering og analyse i en enkel organisk molekyl.

Protocol

Forsiktig: Sjå alle relevante sikkerhetsdatablad (MSDS) før bruk.

1. NMR Prøvepreparering

  1. Veie 5 mg N, N-dimetylacetamid, legger til et NMR-rør passende for lave temperaturer og oppløses i 0,6 ml toluen d 8.

2. NMR Forsøksoppsett 25

  1. NOE Spectra Acquisition
    1. Utfør en endimensjonal NOE (Nuclear Hauser Effect) eksperiment. 26
      MERK: NOE effekter kan skje ved alle temperaturer. En en-dimensjonal NOE-spektrum bestråle det signal som skal bestråles i SStd NMR-eksperimentet, ble målt ved -40 ° C for å sikre at rotasjon og magnetisering overføring i prøven som brukes her er minimalisert, og derfor NOE, hvis eksisterende, ville dominere og bli målt i dette forsøket. Ideelt sett NOE effekter mellom de to utveksler kjerner should ikke være tilstede for å unngå interferens med SStd metoden.
  2. SStd NMR eksperimenter Setup
    1. Sett prøven i magneten ved først å skrive ej i kommandolinjen av programvaren for å slå på luftstrømmen. Deretter satte prøven på toppen av magneten og skriv ij. Vent inntil prøven er inne i magneten.
    2. Når prøven er i magneten, skriver edte i kommandolinjen. Endre temperaturen til den første valgte temperatur for å utføre eksperimentet (295,5 K i dette tilfelle). La prøven stabilisere ved den valgte temperatur i minst 20 min.
    3. Utføre en 1D 1H-NMR-eksperiment på prøven.
      1. Opprett et nytt datasett av en 1 H-NMR eksperiment. For dette klikker du på FIL / NEW og gi den nye eksperiment.
      2. Skriv sekvensielt og venter på forrige kommando til slutt: lås, Atma, topshim, getprosol og RGA.
      3. Skriv inn <em> zg å erverve proton eksperiment. Når den er ferdig typen EFP og apk til Fourier transform det og justere fasen.
    4. Opprette et nytt datasett av, for eksempel, et 1H-NMR-eksperiment. For dette klikker du på FIL / NEW og gi den nye eksperiment.
    5. I denne nye datasettet, skriver rpar i kommandolinjen. Velg en av de "STDDIFF" parametersett fra listen, for eksempel STDDIFFESGP, og klikk "lese" og deretter "lese alle" (figur 1). Alternativt gjøre dette ved å skrive rpar STDDIFFESGP tatt.
      MERK: Forsøket kan utføres med denne pulssekvens. Men pulsen program som brukes i vårt forsøk var STDDIFF.
    6. For å velge STDDIFF pulssekvens, klikker du på knappen med tre prikker i PULPROG linjen (figur 2 og 3).
    7. Før gjennomføring av SStd NMR eksperiment, kalibrere en H 90 ° harde pulse (p1). For dette formål sikre at prøven er i magneten ved den ønskede temperatur (trinn 2.2.2). Skriv pulsecal i kommandolinjen og kopiere verdien av 90 ° puls ved høyere makt (PL1 = -1 dB i dette tilfellet), det vil si, den som gir korteste puls (figur 4).
    8. Innføre verdiene for den kalibrerte hard puls i forsøket. Type getprosol 1H (verdi for p1 oppnådd i trinn 2.2.7) (verdi for PL1) (figur 5).
    9. Angi lengden av den formede puls. Type p13 og innføre en verdi på 50.000 usek (figur 6).
    10. Sett selektive puls form. For å gjøre dette, gå til strøm og klikk på "Rediger ..." knappen ved siden av form (figur 7). Gå til den formede puls 13 og velge: Gaus 1,1000 (figur 8).
    11. Sett selektiv pulsstyrken (Sp13). Sett den til noe hensiktsmessige, dvs. (figur 8). Overdreven feltstyrker kan føre til uakseptable metningseffekter. 27-29
      MERK: 50 dB var optimalt i vårt tilfelle. Ta i betraktning at dette er en demping skala, så jo mindre verdi jo høyere makt radiofrekvens. Som det tilsvarer mette Gaussian kaskade, som er brukt for lang tid (noen sekunder), bør Sp13 ikke gå under 40 dB (om nødvendig konsultere instrument spesifikasjoner, så lenge pulser med høy effekt kan skade probehead). Etter vår erfaring er 41-61 dB over dempningen av det harde 1H 90 ° puls (-1 dB i dette arbeid) fungerer fint. Prøv å alltid velge den høyeste demping mulig fører til tilsvarende metningsnivå.
    12. Skriv ns og sett den til 8 og skriv ds og sett den til fire.

3. NMR Data Acquisition end Processing 25

  1. SStd NMR Experiment Acquisition
    1. Åpne 1H NMR eksperiment utført i trinn 2.2.3 for å sjekke hvor det signal som skal bestråles er. For dette, kan du søke eksperimentet i programvaren nettleser, høyreklikk i datasettet og klikk "Vis i nytt vindu".
    2. Flytt markør linje til midten av signalet for å bestråle og skrive ned de kjemiske skift i ppm. Velge den spektrale bredde som vil bli brukt i eksperimentet.
      NB: I dette tilfellet er det signal som skal bestråles er ved 2,17 ppm, og den spektrale bredde som ble anvendt var 1,46 ppm. Pass på at ingen kjemiske skift korrigering brukes eller bestråling frekvensen kan være feil.
    3. Gå til den tidligere opprettede SStd NMR eksperiment med oppsettet nevnt i § 2.2.
    4. Lag en liste med frekvensene av bestråling. For dette, skriver fq2list i kommandolinjen og velg en eksisterende liste.
    5. Rediger listenbestrålings frekvenser inkludert følgende data i de 3 første radene (figur 9): Rad 1. P (indikerer at følgende data er i ppm); rad 2 Frekvens av det signal som skal bestråles i ppm, målt i 3.1.. 1; Rad 3,40 ppm (en frekvens som er langt fra 1 H-signalene til forbindelsen slik at bestråling ved at frekvens som ikke angriper spektra).
    6. Lagre listen med et nytt navn og skriv deretter fq2list i kommandolinjen og velg listen nettopp opprettet.
    7. For å sentrere eksperiment på signalene som studeres, typen o1p og velger som sentrum av eksperimentet den kjemiske forskyvning av signalet som skal bestråles.
    8. Typen sw for å velge den spektrale bredde (1,46 ppm i dette tilfellet, men hvilken som helst annen spektral bredde kan velges).
      MERK: Dersom oppkjøpet tid oppnådd etter endring av spektral bredde er for lang (som vil innføre mer støy i spektra) det can justeres ved å skrive AQ for å gi den ønskede induksjonsRåte (FID) oppløsning (FIDRES, 0,25 Hz i dette tilfellet).
    9. Velg verdien for Interscan avslapning forsinkelse D1. Sørge for at det er minst 1 til 5 ganger verdien av T-en av den langsomste avslappende proton.
      MERK: Vi setter den opp til 40 sek, som er den lengste metnings tid (D20) i forsøket. På denne måten alle eksperimentene vil beholde samme total "per scan" tid (forsinkelse + metning tid + pulser + oppkjøpet tid).
    10. Skriv D1 og sett den til 40 sek.
    11. Sett den første verdien for metningstiden ved å skrive D20 og sette den til 40 sek. Bestem mottakeren gevinst (rg) automatisk ved å skrive RGA.
    12. Lag den neste eksperiment ved å skrive iexpno. Skriv D20 og velge en metnings tid på 20 sekunder i dette eksperimentet. Skriv RGA å automatisk bestemme rg.
    13. <li> Gjenta det siste trinnet for D20 = 10, 5, 2,5, 1,25, 0,625, 0,3 sek.
    14. Når alle forsøkene er opprettet, må du åpne den første og i kommandolinjen typen multizg og angi antall eksperimenter, åtte i dette tilfellet (dvs. multizg 8).
  2. SStd NMR Experiment Processing
    1. Åpne PROCNO 1 (Process Number) fra EXPNO 1 (Experiment Number) av settet (den ene med høyere metning tid).
    2. I kommandolinjen typen lb og sett verdien til 1,5.
      MERK: For spektra med svært høye signal-til-støy-forhold denne verdien kan bli redusert; omvendt, kan den økes for støyende eksperimenter, hvis den spektrale oppløsningen ikke er sterkt forringet.
    3. I kommandolinjen typen EFP og prosess FID # = 1 ( "on-resonans" spektrum) i PROCNO = 2 (figur 10).
    4. Korriger fasen av forsøket ved å klikke på Interactive fasekorreksjons button og lagre det som en 2D eksperiment. Lagre og avslutte (figur 11).
    5. Type rep 1 i kommandolinjen for å gå til PROCNO en.
    6. I kommandolinjen typen EFP og prosess FID # = 2 ( "off-resonans" spektrum) i PROCNO = 3 (Figur 12).
    7. På kommandolinjen typen .md og deretter rep 2 for å vise et multiplum displayvindu med både behandlet spektra: 2 (den med signalet i midten mettet) og 3 (den ene i hvilken metningspulstoget ble tilført ved 40 ppm ) (figur 13).
    8. Klikk på knappen med en delta skilt (figur 13) for å beregne forskjellen spektra og lagre den i PROCNO 4. Avslutt flere visningsvinduet.
    9. Velge en integrasjonsområdet for signalet til venstre (det signal i hvilket overføringen av metning på grunn av den kjemiske utvekslingsprosess vil bli observert). Alltid integrere samme region i PROCNO 3 og PROCNO 4.
    10. Når integrert, gå til "integraler" -kategorien i hvert av forsøkene og kopiere verdien av "Integral [abs]" (figur 14).
    11. Dividere integralet i PROCNO 4 ved hjelp av integralet i PROCNO 3. Det vil si at verdien av η SStd til en metning på 40 sek (η SStd = Spin metning Transfer Difference parameter). 21
    12. Gjenta fremgangsmåten for resten av forsøkene med forskjellige metningstider.

4. Data Analysis 30

  1. Analyse av data for å få de kinetiske parametre
    1. Plott de oppnådde t | SStd verdier versus metnings tid. 21
    2. Utføre en eksponensiell tilpasning for å justere de oppnådde kurver til ligning
      ligning 1
      "Equationligning 3 = ligning 4 på svært lang metning tid
      t = tiden
    3. Beregne verdiene av η SStd MAX og δ og bruke dem til å beregne verdiene av hastighetskonstantene (k) og relaksasjonstidene (T 1A) i henhold til følgende ligninger:
      ligning 5
      T 1A = langsgående avslapping tid konstant spin A
      k = gjensidig stedet utveksling kinetisk hastighetskonstanten
      1. Skaff den kinetiske hastigheten konstant etter: ligning 6
  2. Eyring Plot å få den termodynamiske Parametere
    1. Plot ln (k / T) som funksjon av 1 / T (T = absolutt temperatur), ved hjelp av verdiene av kyrne tic priser ved forskjellige temperaturer.
    2. Utfør en lineær tilpasning for å justere data innhentet til Eyring ligning:
      ligning 7
      ligning 8
      ligning 9
      ligning 10
      R = gasskonstanten
      k B = Boltzmann konstant
      T = absolutt temperatur
    3. Beregn den termodynamiske parametrene AH og D s ≠.
    4. Beregne verdiene for E A (298) og ΔG (298) ved hjelp av følgende ligninger:
      ligning 11
      ligning 12
      s / ftp_upload / 54499 / 54499eq13.jpg "/>
      ligning 14

Representative Results

Den SStd NMR-teknikk ble brukt for beregning av kinetiske parametre i rotasjon av amidbindingen av N, N-dimetylacetamid. 21 Dette er et enkelt eksempel hvor omfattende data for sammenligning kan bli funnet i litteraturen. 31

Den hindret rotasjon rundt amidbindingen, på grunn av den partielle dobbeltbinding tegnet i resonans form, skiller begge metylgrupper i to signaler i 1H-NMR-spektra (2,61 og 2,17 ppm ved 22,5 ° C). Spin metning av signalet fra metylgruppen ved 2,17 ppm (Me B) fører til forsvinningen av dens signal i 1H-NMR. Ved metning av B Me, overføring av metning til den andre metylgruppe (Me A) på grunn av det indre rotasjonsprosessen kan observeres ved redusert 1H intensitet i signalet ved 2,61 ppm. den magnitude av denne reduksjon vil være avhengig av metningstids. Figur 15 viser 1H NMR-spektra av N, N-dimetylacetamid ved 22,5 ° C, og utvidelsene viser spektrene uten (a) og med (b) metning av metyl- gruppe ved 2,17 ppm, samt differansen spektrum (c), som brukes til å beregne verdiene av η SStd. Den η SStd Faktoren beregnes å dele verdien av integralet av Me A i SStd NMR-spektrum (c) med verdien av integralet av Me Et i-spektra (a), som beskrevet i protokollen. De oppnådde verdier av η SStd for hver metnings tid ved forskjellige temperaturer er samlet i Tabell 1. Plottet av de oppnådde verdier av η SStd versus metnings tid ga eksponentielle kurver, hvor et platå ble nådd ved høyere metnings tider. For en viss temperatur, eksponensiell tilpasning av den kurve tillater beregning av hastighetenkonstant (k) og den relaksasjonstid for en H av målesignalet (T 1A) (figur 16). Figur 17 viser alle de oppnådde kurver sammen med k og T-1A-verdier oppnådd i de passer.

Endelig ble plottet av ln (k / T) som funksjon av 1 / T og tilpasning til Eyring ligning (figur 18) brukt til å beregne entalpi og entropi av aktivering. Den bestemmes aktiveringsparametrene er vist i tabell 2, sammen med de tidligere rapporterte parametre beregnet ved hjelp av ulike metoder.

Som det kan sees i tabell 2, verdiene av aktiveringsparametrene som oppnås med den Spin metning overførings Difference teknikk (SStd NMR) er i utmerket overensstemmelse med data som tidligere er rapportert ved bruk av andre teknikker, slik som SST NMR ellerlinje form analyse. Det store utvalget av verdier rapportert for D s skyldes vanskeligheter med måling av denne parameteren med NMR-teknikker. 31 Som for resten av aktiveringsparametrene, verdiene oppnås med vår metode er ikke bare virkelig ligner på de som allerede er rapportert men også mer nøyaktig, siden våre feil (SD) er mindre i alle tilfeller.

Figur 1
Figur 1: Liste over eksperimenter etter å skrive rpar. Figuren viser de forskjellige parametersett blant STDDIFFESGP bør velges. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2
Figur 2:.. Oppkjøps parametere Knappen merket med en rød firkant fører til en liste over de forskjellige pulsprogrammer Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3
Figur 3:.. Liste over pulsprogrammer Figuren viser valgt puls program i forsøket (STDDIFF) Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4
Figur 4: Pop-up vindu dukket opp etter 90 ° pulsen kalibrering Figuren viser verdiene av den kalibrerte 90 &. # 176; puls på ulike effektnivåer. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 5
Figur 5:.. Skjermbilde fra kommandolinjen Figuren viser hvordan å innføre verdien for den kalibrerte hard puls Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 6
Figur 6:. Verdi for lengden av det formede puls Figuren viser hvordan å innføre verdien for lengden av den formede puls. g6large.jpg "target =" _ blank "> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 7
Figur 7:.. Oppkjøps parametere Figuren viser effektparametre Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 8
Figur 8:. Parametere for formede puls Verdiene for formet puls vil bli innført i takt 13. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

pload / 54499 / 54499fig9.jpg "/>
Fig. 9: Liste over bestrålings frekvenser Figuren omfatter følgende data i de 3 første radene: Row 1. P (indikerer at følgende data er i ppm); rad 2 Frekvens av det signal som skal bestråles i ppm, målt. i 3.1.1; Row 3,40 ppm (en frekvens som er langt fra 1 H signalene på forbindelsen slik at bestråling i at frekvens påvirker ikke spektra). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 10
Figur 10:. Behandling av den første FID Figuren viser pop-up vinduet som vises når du har skrevet EFP. nk "> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 11
Figur 11:.. Fase korreksjon Skjermbilde vise vinduet for manuell fase korreksjon Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 12
Figur 12:. Behandling av andre FID Figuren viser pop-up vinduet som vises når du har skrevet EFP. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 13 "src =" / files / ftp_upload / 54499 / 54499fig13.jpg "/>
Figur 13: Flere visning av spektra 2 og 3. knappen markert med en rød firkant er den å regne ut forskjellen spektra. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 14
Figur 14:.. Fanen integraler Figuren viser verdiene av de absolutte og relative integraler Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 15
Figur 15: Struktur og en g> H NMR-spektra av N, N-dimetylacetamid ved 22,5 ° C i toluen-d 8. (a) 1H NMR utvidelse av området 2,13 til 2,66 ppm før bestråling. (B) Utvidelse av den samme regionen etter bestråling av metylgruppen ved 2,17 ppm. (C) Forskjell spektrum [(a) - (b)]. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 16
Figur 16: Eksempel på tomten av η SStd og dens eksponentiell form på 278 K. Gjengitt fra saksdokumenter referanse 21 med tillatelse fra Royal Society of Chemistry.http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54499/54499fig16large.jpg "target =" _ blank "> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 17
Figur 17: Tomter av η SStd vs. metning tid ved forskjellige temperaturer. Figuren viser tomten for N, N-dimetylacetamid og bordet med de oppnådde priser konstanter og avslapping ganger. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 18
Figur 18:. Eyring plott Figuren viser tomten for N, N-dimetylacetamid. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

<td> 0,4449
t sat (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:. Verdier for η SStd Tabellen viser verdiene oppnådd ved forskjellige metningstider for N, N-dimetylacetamid i det område av temperaturer 278-295.5 K.

21px; width: 145px; "> AH (KJ mol -1)
Metode SStd NMR SST NMR 31 td> Linje-form analyse Linje-form analyse Linje-form analyse
Parameter (Denne jobben) (1H NMR) 4 (1H NMR) 5- (13 C NMR) 6
E en 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
D s (J mol -1 K -1) 11,5 ± 0,4 -10,5 ± 5,0 -15,0 ± 5,1 13 ± 8 3 ± 4
ΔG 298 (KJ mol -1) 73,8 ± 0,1 73.7 ± 2.0 720,5 75,3 ± 0,4 75,7 ± 0,4
Løsemiddel Tole- d 8 Tole- d 8 CCI4 Aceton-d6 ryddig

Tabell 2:. Aktiveringsparametrene Tabellen viser aktiveringsparametrene for det indre rotasjon av N, N-dimetylacetamid erholdt ved SStd NMR-metoden sammenlignet med de samme parametrene som oppnås ved hjelp av ulike fremgangsmåter for NMR-analyse 4,5,6 Feil i denne tabell. refererer til standardavvik feil (SD). (Gjengitt fra referanse 21 med tillatelse fra Royal Society for kjemi).

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