Ядерного магнитного резонанса спектроскопия и структура

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) — два метода радиоспектроскопии, позволяющие изучать структуру и динамику молекул, радикалов, ионов в конденсированных и газовой фазах вещества. Спектры ЯМР обладают высокой специфичностью и широко применяются для идентификации соединений, в структурно-аналитических целях, а также для изучения быстрых обменных процессов. Спектроскопия ЭПР — метод исследования парамагнитных частиц и центров, кинетики и механизмов процессов, происходящих с их участием. Особенно большой прогресс в развитии методов спектроскопии ЯМР и ЭПР, достигнутый в последние годы, связан с появлением импульсных фурье-спектрометров, двухмерной спектроскопии и техники множественного ядерного, электрон-ядерного и электрон-электрон-ного резонанса. [c.5]

Существуют четыре инструментальных метода, которые химик (причем не только химик-органик) обычно использует для установления структуры соединения инфракрасная (ИК) спектроскопия, ультрафиолетовая (УФ) спектроскопия, масс-снектрометрия и спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Эти методы можно использовать но отдельности, хотя обычно для доказательства структуры неизвестного соединения предпочитают иметь данные, полученные с помощью нескольких методов. По каждому из четырех перечисленных методов было написано много книг, однако вследствие почти универсальной применимости спектроскопии ЯМР как главного инструмента структурных исследований только этому методу будет посвящена отдельная глава (гл. 29). Остальные три метода (ИК-, УФ- и масс-спектро-метрия) рассмотрены в этой главе. [c.497]

Теперь посмотрим, как устанавливают структуру и конфигурации моносахаридов и их метилированных производных в современных работах. Здесь решающую роль играют два метода — осколочная масс-спектрометрия для установления структур (без стереохимии) и спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для выяснения конфигураций асимметрических центров. [c.66]

Явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР), открытое в 1945 г. Ф. Блохом и Э. Перселлом, ныне лауреатами Нобелевской премии, легло в основу создания нового вида спектроскопии, который в очень короткий срок превратился в один нз самых информативных методов исследования молекулярной структуры и динамики молекул, межмолекулярных взаимодействий, механизмов химических реакций и количественного анализа веществ в различных агрегатных состояниях. Начиная с 1953 г., когда были выпущены первые спектрометры ЯМР, техника ЯМР непрерывно совершенствуется, лавинообразно нарастает поток исследований, возникают новые и расширяются традиционные области применения в химии, физике, биологии и медицине. В соответствии с этим быстро расширяется круг специалистов, активно стремящихся овладеть этим методом. [c.5]

Поведение и структура ионных пар и более сложных комплексов широко изучались такими методами, как кондуктомет-рия, спектроскопия комбинационного рассеяния, спектроскопия в УФ-, видимой и ИК-областях, а также методами электронного, и ядерного магнитного резонанса. Эти методы и полученные результаты описаны в обзоре [22]. [c.17]

Наличие таких характеристик, как химический сдвиг и константа спин-спинового взаимодействия, тесно связанных со строением молекулы и очень чувствительных к малым изменениям в ее структуре, объясняют большие возможности спектроскопии ядерного магнитного резонанса в исследовании структуры вещества в идентификации сложных соединений. Высокая разрешающая способность и чувствительность спектров к изменению структуры обеспечивает большие аналитические возможности метода, так как практически всегда позволяет найти аналитические линии даже для очень сложных смесей или соединений, близких по своему строению. Очень важным для аналитических целей является то обстоятельство, что взаимное влияние различных соединений в смеси обычно очень мало или вовсе отсутствует. Интегральная интенсивность сигнала данной группы зависит только от числа протонов в ней, что, конечно, широко используется как при исследовании структуры веществ, так и в аналитических целях. Все современные спектрометры ЯМР снабжены интеграторами, позволяющими быстро измерять интегральную интенсивность любого сигнала, даже сложного мульти- [c.344]

Наряду с другими физическими методами, такими, как ядерный магнитный резонанс, рентгеноструктурный анализ, масс-спектрометрия и др., или в сочетании с ними, абсорбционная спектроскопия в УФ-, видимой и ИК-областях электромагнитного спектра дает возможность получить важную информацию о структуре и свойствах химических соединений. [c.191]

В настоящее время для установления количественного состава и структуры вещества, вплоть до тонких стереохимических особенностей, широко используют физические методы анализа. Наиболее важное место среди ннх занимают спектральные методы оптические (ИК-и УФ-спектроскопия), спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР), электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), а также масс спектрометрия. [c.229]

При выборе метода исследования необходимо учитывать оснащенность лаборатории приборами (в случае, если имеется инфракрасный спектрофотометр, спектрометр ядерного магнитного резонанса, не позволяющий проводить измерения при повышенной температуре). Поэтому ядерный магнитный резонанс возможен для анализа проб, растворимых при нормальной температуре. Вследствие ограниченной растворимости полиоксиметилена и сополимера, содержащего большие количества полиоксиметилена, для определения количественного состава сополимера останавливаются на ИК-спектроскопии твердого вещества. Аналогично поступают и при определении среднего молекулярного веса, но здесь возникает трудность в приготовлении соответствующих эталонов (изменение интенсивности при смешивании). В крайнем случае можно получить данные, характеризующие растворимую часть сополимера. При определении структуры цепи ЯМР-спектроскопия, обладающая большей селективностью, дает лучшие результаты, чем ИК-спектроскопия. Метод ЯМР-спектроскопии также можно применять только для растворимых сополимеров. [c.419]

Межатомные расстояния (длины связей) в молекулах и кристаллах можно определить методами спектроскопии (включая микроволновую спектроскопию), рентгеноструктурного анализа, методами дифракции электронов и нейтронов, методом ядерного магнитного резонанса. Описание этих методов выходит за рамки данной книги. За последние сорок лет были определены длины связей для многих сотен веществ, и полученные значения оказались весьма полезными при рассмотрении электронных структур молекул и кристаллов. [c.163]

Можно сравнительно просто определить, какую природу — химическую (т. е. обусловленную пигментом) или физическую (обусловленную структурой) — имеет данный цветовой эффект. Идентификация и характеристика пигмента обычно является стандартной задачей в органической химии. В последующих главах первой части этой книги приведены основные химические свойства наиболее крупных групп природных пигментов. Гораздо более сложной является проблема взаимодействия молекул пигмента с их ближайшим микроокружением, напри-ме с белками в мембранах. Применение сложных современных физико-химических методов, таких, как резонансная рамановская спектроскопия, линейный и круговой дихроизм и ядерный магнитный резонанс, позволяет решить эту проблему, а также получить информацию о молекулярных изменениях, которые претерпевают некоторые пигменты при их функционировании. Вторая часть этой книги представляет собой обзор функций природных пигментов как в роли окрашивающих агентов, так и в роли участников гораздо более сложных процессов, таких, как фотосинтез, зрение и другие фотореакции, которые могут протекать за время порядка пикосекунд. [c.30]

Главной областью применения спектроскопии ЯМР является определение молекулярной структуры. Ядерный магнитный резонанс в основном используют в органической химии, поэтому наиболее распространена спектроскопия ЯМР на ядрах и В спектрах протонного магнитного резонанса (ПМР) [c.223]

В области определения структуры продуктов синтеза масс-спектрометрия играет важнейшую роль, уступая только спектроскопии ядерного магнитного резонанса. [c.300]

Вполне вероятно, что наиболее важным приложением масс-спектрометрии является идентификация и подтверждение состава продуктов синтеза или компонентов, извлеченных из (природных) продуктов или образцов. Уступая только спектроскопии ядерного магнитного резонанса, масс-спектрометрия играет важнейшую роль в подтверждении или выяснении структуры веществ в лабораториях органического синтеза. Наиболее важное преимущество масс-спектрометрии перед ЯМР заключается в очень малом количестве вещества, подвергаемого анализу, а точнее, нанограммы в масс-спектрометрии по сравнению с микрограммами в ЯМР. Но к сожалению, масс-спектрометрия часто не дает полного и окончательного ответа, и спектроскопия ЯМР все-таки необходима, например, для выяснения вопроса об изомерах. Недостаток масс-спектрометрии заключается в том, что она является деструктивным методом анализа, и используемый образец нельзя восстановить для дальнейшего анализа или синтеза. [c.300]

Главным источником информации о структурах является рентгеноструктурный анализ. Кроме того, ценные сведения получены при использовании методов инфракрасной спектроскопии (ИК), ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) (см. гл. 5). [c.37]

Формальное описание кристаллической структуры цеолитов не охватывает структурные гидроксильные группы, как в случае других алюмосиликатов типа природных глин, например каолина (гл. 2). Внутрикристаллическая поверхность цеолитов является не совсем такой определенной и упорядоченной, как это полагали когда-то. Во многих случаях она содержит дефекты, играющие важную роль в адсорбции и катализе. Внутрикристаллическая поверхность может содержать гидроксильные группы, замещающие обычные катионы металлов. Природа таких структурных гидроксильных групп, наличие которых было установлено только в последние несколько лет, изучалась различными методами, включая ИК-спектроскопию, термический анализ и ядерный магнитный резонанс. [c.472]

Методы инфракрасной спектроскопии и ядерного магнитного резонанса позволяют определить наличие в молекулах групп СНз, СНг и СН. Несмотря на многочисленные работы по инфракрасной спектрометрии [36—43], до сих пор нет единого количественного метода определения содержания изоалканов и их структуры. Исследования по инфракрасной спектроскопии ведут в области адсорбции 670—3330 см характерной для групп СНз, СНг и СН. [c.34]

Химический функциональный анализ далеко не всегда позволяет однозначно установить структуру органических соединений. Некоторые группы дают сходные реакции. Иногда вещества в условиях определения оказываются неустойчивыми. Функциональный анализ не нозволяет судить о составе смесей, числе тех или иных групп и о макроструктуре вещества (простраиствеином строении, структуре кристаллов или жидкости, межмолекулярных взаимодействиях и т, п.). Вследствие этого существенную роль в исследовании строения и свойств соединений играют физико-химические, или инструментальные, методы анализа спектральные, электрохимические, хроматографические, радиометрические и др. Для установления структуры вещества чаще всего используют методы, основанные на взаимодействии вещества или смеси веществ, их растворов с различного вида излучениями. К ним относятся ультрафиолетовая, видимая, инфракрасная спектроскопия, метод люми-иесценцин, оптический и рентгеновский спектральный анализ, рефрактометрия, поляриметрия, метод ядерного магнитного резонанса. На взаимодействии с магнитным полем основан метод электронного парамагнитного резонанса, а последовательно с электрическим и магнитным — масс-спектрометрия. Некоторые из этих методов рассмотрены в посебии. [c.82]

Тщательное исследование коллоидных систем (включая эмульсии) нужно начинать с рассмотрения природы химических соединений на поверхности частиц, так как они оказывают основное влияние на взаимодействие частиц. Из-за отсутствия аппаратуры, пригодной для прямого исследования, данные о структуре и составе поверхностного слоя должны быть получены нри изучении адсорбции, -потен-циала и т. д. Правда последние работы по ядерно-магнитному резонансу и спектроскопии дисперсных систем, вероятно, позволят получить информацию о структуре воды около поверхностей раздела фаз (Клиффорд и др., 1965 Клиффорд и Петика, 1964, 1965а, 1965Ь). [c.83]

Из физико-химических (инструментальных) йй-бдов исследования, применяемых для установления молекулярной структуры органических веществ, наиболее часто используются оптическая спектроскопия (в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасных областях спектра), спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР), хроматография, метод дипольных моментов молекул, рентгеноструктурный анализ, молекулярная масс-спектроскопия и др. С помощью этих методов получают ценную информацию о взаимном расположении атомов в молекуле, их взаимовлиянии, внутримолекулярных расстояниях, поляризуемости связей, валентных углах и распределении электронной плотности и т. д. [c.123]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) -важнейший спектроскопический метод выяснения молекулярной структуры и стереохимии органических соединений. Спектроскопия ЯМР широко применяется в органической, неорганической, металлоорганической, биологической и медицинской химии, где с ее помощью получают детальную ин юр-мацию не только о низкомолЬкулярных соедининиях, но и о синтетических и природных полимерах и макромолекулах. Кроме того, спектроскопия ЯМР находит широкое применение для исследования цутей биосинтеза, химической динамики, а также для непосредственного изучения все большего числа внутриклеточных процессов, целых органов и даже живых организмов. Эта глава, однако, посвящена главным образом определению структуры органических соединений с помощью спектроскопии ЯМР Н и С. [c.79]

Для современной органической химии при решении структурных проблем все большее значение приобретают физические методы исследования. Теплоты сгорания, парахор, дипольные моменты, изучение кинетики, магнитная проницаемость, метод меченых атомов, константы хроматографии и электрофореза, скорость осаждения при центрифугировании, люминесцентный анализ, нефелометрия, по-ляриметрия, масс-спектроскопия, рентгеноструктурный анализ, но особенно, — спектроскопия в видимой, инфракрасной, ультрафиолетовой областях, изучение спектров электронного парамагнитного и ядернОго магнитного резонанса открыли необыкновенно широкие возможности для решения задач установления строения молекул. Физические исследования все чаще оказываются решающими для понимания структуры соединения. [c.19]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса. С помощью ЯМР" спектроскопии [26] весьма успешно изучают как строение переходных соединений [23], так и структуру образующихся фенольных форполимеров [24, 25]. Этот метод позволяет определить количественно соотношение о- и и-гидроксиметильных групп в феноло-спиртах, а также соотношение о,о-, о,п- и п,н-метиленовых в бисфе-нолах. Спектры ЯМР позволяют судить о наличии алкильных заместителей в фенольном ядре, а также четко различать резольные и новолачные форполимеры. [c.100]

За последние годы много сведений о строении неорганических комплексов получено благодаря применению методов рентгеноструктурного анализа, измерения магнитной проницаемости, ядерного магнитного резонанса (ЯМР), мёссбауэровской спектроскопии и т. д. Полученные данные о структуре комплексов соотнесены с данными об их химических свойствах с целью создания обоснованной теории в этой области химии. [c.475]

Наиболее хорошо изучен состав бензиновых фракций. Новейшие методы исследования газожидкостная хроматография, спектроскопия ядерного магнитного резонанса, инфракрасная и масс-спектрометрия позволили установить структуру многих десятков составляющих эти фракции циклоалканов и других углеводородов. [c.71]

Излучат. К. п. классифицируют по типам квантовых состояний, между к-рыми происходит переход. Электронные К.п, обусловлены изменением электронного распределения-переходами внеш. (валентных) электронов между орбиталями (типичные энергии я 2,6-10 Дж/моль, частоты излучения лежат в видимой и УФ областях спектра), ионизацией внутр. электронов (для элементов с зарядом ядра 2 т 10 А я 1,3 -10 Дж/моль, излучение в рентгеновском диапазоне), аннигиляцией электронно-позитронных пар (Д % 1,3 10 Дж/моль, излучение в /-диапазоне). При переходах из возбужденных электронных состояний в основное различают флуоресценцию (оба состояния, связанные К. п., имеют одинаковую мульти-метность) и фосфоресценцию (мультиплетность возбужденного состояния отличается от мультиплетности основного) (см. Люминесценция). Колебат. К. п. связаны с внутримол. процессами, сопровождающимися перестройкой ядерной подсистемы (Д % 1 10 -5-Ю Дж/моль, излучение в ИК диапазоне), вращат. К. п.-с из.менением вращат. состояний молекул (10-10 см я 1,2-10 -1,2 х X 10 Дж/моль, излучение в микроволновой и радиочастотной областях спектра). Как правило, в мол. системах при электронных К. п. происходит изменение колебат. состояний, поэтому соответствующие К. п. наз. электронно-колебательными. Отдельно выделяют К. п., связанные с изменением ориентации спина электрона или атомных ядер (эти переходы оказываются возможными благодаря расщеплению энергетич. уровней системы в магн. поле), изменением ориентации квадрупольного электрич. момента ядер в электрич. поле. Об использовании указанных К. п. в хим. анализе и для изучения структуры молекул см. Вращательные спектры. Колебательные спектры. Электронные спектры, Мёссбауэровская спектроскопия, Электронный парамагнитный резонанс, Ядерный магнитный резонанс, Ядерный квадрупольный резонанс. Рентгеновская спектроскопия. Фотоэлектронная спектроскопия. [c.368]

Среди важных спектроскопических методов, которые химик использует для установления структуры вещества, спектроскопия ядерного магнитного резонанса — метод относительно новый. В 1945 г. две группы физиков, работавших независимо,— Перселл, Торри и Паунд в Гарвардском университете и Блох, Хансен и Паккард в Станфордском университете — впервые успешно наблюдали явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР) в твердых телах и жидкостях. Уже через очень короткий период времени, в начале 50-х годов, это явление было впервые применено для решения химической задачи. С того времени значение химических приложений ЯМР постоянно возрастало и было опубликовано бесчисленное количество статей по ядерному магнитному резонансу или его применениям во всех областях химии. [c.10]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) является одним из наиболее мощных и широко используемых методов для определения структуры в органической химии (см. разд. 9.3). Несмотря на это, ее использование в качестве детектора для жидкостной хроматографии, в отличие от ЖХ-МС и ЖХ-ФПИК, долгое время было невозможным по следующим причинам [14.3-9, 14.3-10] [c.632]

П л и е в Т. Н. Исследование молекулярных систем процессов синтеза высокомолекулярных сукцинимидов и алкилфенольных структур методами инфракрасной спектроскопии и ядерного магнитного резонанса. Материалы 24 научной конференции СОГМИ. Владикавказ, 1971, с. 281. [c.104]

Явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР) впервые было описано в 1946 г. Парселем, Торри и Паундом [46], а также Блохом, Хансеном и Паккардом [47]. В 1953 г. Мейер, Сейка и Гутовский [3] опубликовали первые систематические исследования строения органических соединений методом ЯМР. С тех пор в течение нескольких лет ЯМР-спектроскопия как метод исследования развивалась настолько стремительно, что это можно сравнить только с темпами внедрения инфракрасной спектроскопии в практику органической химии за последние 15 лет. ЯМР-Спектроскопия сразу овладела умами химиков, и те из нас, кто уже привык считать инфракрасную спектроскопию универсальным методом, вынуждены были признать новый метод, занявший достойное место рядом с инфракрасной спектроскопией. Бессмысленно рассматривать ЯМР-спектроскопию с точки зрения замены ею инфракрасной спектроскопии или других спектроскопических методов. Эти методы взаимно дополняют друг друга, являясь источниками различных сведений. Следует, однако, подчеркнуть, что ЯМР-спектроскопия, как это неоднократно было показано, служит источником таких данных о структуре соединений, которые обычными физическими или химическими методами удается получить лишь с огромным трудом или вообще нельзя получить. Именно этим объясняется колоссальный рост популярности ЯМР-спектроскопии даже в начальный период ее развития. [c.255]

При изучении физической структуры полимеров (формы макромолекул и конформационных превращений, водородных связей, надмолекулярной структуры), а также и химического строения применяются разнообразные физические методы исследования микроскопия (световая, ультрафиолетовая, электронная) рентгеносчруктурный анализ электронография спектроскопия (ультрафиолетовая, инфракрасная, ядерного магнитного резонанса и др.) оптические методы (метод двойного лучепреломления) и др. [c.143]

Обнаружение функциональных груни в молекуле ранее неизвестного соединения также не представляет в настоящее время иринцини-альных трудностей. Значительно сложнее, однако, получить информацию о строении углеродного скелета. Для этого следует провести химическую деструкцию соедииеиия и идентифицировать образующиеся осколки. Так, озонирование и последующее разложение образующихся озонидов позволяет определить положение кратной связи у большого числа алкенов. В качестве других примеров подобного рода следует упомянуть химическую деградацию альдоз (см. раздел. 3.1.1) или деструкцию алкалоидов (см. раздел 2.3.4). Однако химические методы зачастую требуют очень много времени и на их осуществление необходимы относительно большие количества вещества. В связи с интенсивным развитием приборной техники за последние 20 лет получил широкое распространение целый ряд спектральных методов оиределения строения органических соединений, такие как инфракрасная спектроскопия (ИК), раман-снектроскония, электронная спектроскопия (УФ- и видимая области), снектроскония ядерного магнитного резонанса (ЯМР), спектроскопия электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), масс-сиектрометрия (МС), рентгенография, электронография и т.д. Эти методы часто в значительно более короткие сроки позволяют получить информацию о структуре и пространственном строении молекулы. Их распространение зачастую сдерживается лишь весьма высокой стоимостью приборов. В рамках настоящего учебника будут обсуждены основы важнейших из этих методов, и на некоторых примерах будет продемонстрирована получаемая с их помощью информация. Более глубоко с этим вопросом можно познакомиться в специальной литературе. [c.36]

При исследовании лигнинов в настоящее время очень широко используются спектральные методы (ультрафиолетовая и инфракрасная спектроскопия, ядерный магнитный резонанс, электронный парамагнитный резонанс). С помощью этих методов изучают структуру лнгнина и происходящие в ней изменения прн химической переработке растительного сырья и технических лигнинов. [c.414]

Наиболее мощным методом для исследования структур карбениевых ионов в растворах является спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на ядрах Н, С и в меньшей степени на [33]. Для снятия спектра обычно приготовляют растворы карбениевого иона в суперкислой среде и при возможно более низкой температуре с тем, чтобы максимально уменьшить возможность протекания каких-либо реакций с образующимся ионом, осо- [c.530]

Всякий раз, когда химик синтезирует или выделяет новое, неизвестное ранее органическое соединение, возникает необходимость в выяснении его строения. Для этой цели новое соединение подвергают спектроскопическому анализу, чаще всего при помощи четырех методов, рассматриваемых в данной книге, а именно электронной и инфракрасной спектроскопии, масс-спектрометрии и спектроскопии ядерного магнитного резонанса. Полученные в результате такого многостороннего анализа данные обычно позволяют предложить для неизвестного соединения по меньшей мере ковалентную структуру, а часто дают возможность едеяать определенные выводы и о его относительной стереохимии. [c.10]

Периферийная часть макромолекул угпей состоит из нафтеновых и алифатических структур с различными гетероатомами. Поскольку эта часть макромолекул является более реакционноспособной, то в результате этого она оказалась более доступной для изучения с помощью методов инфракрасной спектроскопии (ИКС), ядерного магнитного резонанса, термической деструкции, а также химических методов анализа. [c.109]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология