Спектры ЯМР и процессы обмена

Вот почему, в противоположность виду спектра (см. рис. 61), в отсутствие химического обмена (реакция (49)) при Т = -70 °С сигнал метильной группы состоит только из двух резонансных линий, расположенных вдоль главной диагонали 2М обменного спектра (см. рис. 62). Аналогичным образом наблюдаются четыре резонансные линии сигнала гидроксильного протона. С началом обмена в спектре появляются обменные ВМК-пики, интенсивность которых увеличивается с возрастанием скорости процесса, вызываемого увеличением температуры образца. [c.130]

Спектры ЯМР и ПМР состоят из ряда пиков поглощения, характерных для разных химических групп в поглощающей молекуле. Форма пика поглощения, обусловленного определенным химическим соединением, зависит от химического взаимодействия с другими веществами, изменяющими среднюю продолжительность жизни исходного вещества. Можно наблюдать и между- и внутримолекулярные процессы. В типичном исследовании сначала получают спектр чистого реагента, за ним следует серия спектров, наблюдаемых при добавлении второго реагента к первому во все увеличивающихся количествах. Если химический обмен происходит между двумя реагентами, то исходный острый пик обычно постепенно расширяется по мере увеличения скорости обмена при повышении концентрации реагентов. Теория таких процессов обменного расширения -была развита недавно рядом авторов [111, 112, 171], и на основании их трактовки можно сопоставить наблюдаемые формы пиков поглощения или ширины пиков с соответствующими величинами, вычисленными при использовании двух параметров. Из наилучших значений параметров можно найти среднюю продолжительность жизни атома в данном химическом состоянии. Для общего случая химической реакции между А и В, подчиняющейся закону второго порядка, i =f [A][B] (А — вещество, спектр которого наблюдается), по определению, [c.94]

В этом случае четыре протона полностью эквивалентны. При уменьшении pH равновесие смещается в сторону нейтрального радикала (формы В и С на рис. 9-14). Формы В и С термодинамически эквивалентны. В концентрированной серной кислоте наблюдается только катион-радикал (форма О на рис. 9-14 см. также рис. 4-34). Спектр ЭПР нейтрального свободного радикала был приведен ранее на рис. 4-33. Однако в водном растворе между формами В и С происходит быстрый обмен через формы А и б. Прямой переход от В к С можно исключить как маловероятный процесс, так как не наблюдается сверхтонкого расщепления на протоне ОН-группы. Это показывает, что доминирующий процесс — обмен протонами с растворителем. Для объяснения спектров на рис. 9-13 прежде всего отметим, что протоны 2 и 6 в формах В и С, а также протоны 3 и 5 полностью эквивалентны. Однако протоны, принадлежащие разным парам (2, 6 и 3, 5), не полностью эквивалентны. Предполагаемый механизм приводит к модуляции сверхтонкого расщепления в противофазе. Таким образом, этот случай относится к тому же типу, что и пример, показанный на рис. 9-12, поскольку две пары полностью эквивалентных протонов можно рассматривать как аналоги двух ядер со спином 1. Единственная разница в том, что каждая из линий вырождена. Выражения для ширины линий идентичны. [c.226]

Рис, 128. Изменение спектра ЭПР обменного катиона Си + цеолита СиУ в процессе дегидратации цеолита при 25 (/), 100 (2), 200 (3), 300 (4), 400°С (5) [c.317]

Ширина линий в спектре может по ряду причин различаться. Мы упоминали ранее, что спиновая плотность на протонах группы СН эти-ламина зависит от конформации. Временная зависимость этого типа процесса может повлиять на ширину линий различных протонов в молекуле различным образом. Быстрый обмен между различными конфигурациями ионной пары с анион- или катион-радикалом также может привести к большему уширению одних линий но сравнению с другими [256, 26]. [c.49]

Наряду с обменом колебательной, вращательной в поступательной эпергии при столкновениях молекул, находящихся в основном электронном состоянии, значительный интерес представляет обмен энергии электронновозбужденных молекул. Практически единственным экспериментальным методом определения вероятности или констант скорости этих процессов является оптический метод, основанный на измерениях интенсивности электронных спектров испускания (флуоресценции). [c.100]

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]

В спектроскопии ЯМР эксперимент обычно проводится при температурах в диапазоне 120...470 К, но не всегда удается исследовать спектры в достаточно широком интервале температур даже этого диапазона, что ограничивает круг изучаемых процессов. Так, даже при нагревании до 200°С (верхний температурный предел, обусловленный конструкционными характеристиками спектрометров) для систем с энергией активации обменного перехода 80... 100 кДж/моль будет наблюдаться лишь начало медленного обмена. [c.43]

В пособии изложены основы теории ЯМР, техника эксперимента в ЯМР-спектроскопии, вопросы, связанные с важнейшими понятиями спектроскопии ЯМР химический сдвиг и спин-спиновое взаимодействие, влияние обменных процессов и конформационных переходов молекул на спектры ЯМР, корреляция спектров ПМ1> со строением и реакционной способностью молекул. Акцентируется внимание на новейших достижениях в спектроскопии ЯМР (Фурье-спектроскопия, применение ЛСР и т. д.). [c.2]

ВЛИЯНИЕ ОБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ И КОНФОРМАЦИОННЫХ ПЕРЕХОДОВ МОЛЕКУЛ НА СПЕКТРЫ ЯМР [c.115]

Обменные процессы и спектры ЯМР. Шкала времени в ЯМР-спектроскопии [c.115]

Рис, 53. Изменение ПМР-спектра в зависимости от скорости обменного процесса а — быстрый обмен б — почти быстрый обм н в — слияние пиков г, д — промежуточный обм< н е — прекращение обмена. [c.118]

Понижение температуры замедляет протонный обмен, что хорошо видно на примере метанола. Согласно правилам первого порядка, спектр ПМР метанола должен представлять собой дублет и квартет. В действительности при обычной температуре спектр H OH состоит из двух синглетов, т. е. спин-спиновое взаимодействие (для метанола J = 5 Гц) не проявляется вследствие быстрого протонного обмена между молекулами спирта. Если частота обмена будет меньше, чем 2J => 10 Гц, то можно наблюдать спин-спиновое расщепление. Охлаждая метанол, можно добиться расщепления синглета и появления квартета в результате замедления обменного процесса. Так, при температуре —40 °С в спектре ПМР метанола наблюдаются квартет (ОН) и дублет ( H ). [c.122]

Ядра А и X, имеющие спины дают спектр первого порядка. Проследите за изменением положений пиков и формы сигналов в случае постепенного ускорения обменного процесса, в котором участвует ядро А, о не участвует ядро X. Решить ту же зад ачу при условии, что обмен выражается уравнением А X. [c.126]

Это единственный механизм передачи энергии, действующий на больших расстояниях между частицами А и Ь при этом взаимодействие следует законам распространения света. Излучательный механизм переноса энергии имеет огромное значение для нашего существования, так как именно таким путем мы получаем энергию происходящих на Солнце реакций, а идущие в высоких и низких слоях атмосферы излучательные обменные процессы приводят к установлению температурного равновесия и изменению метеорологических условий. Эффективность излучательного переноса энергии определяется перекрыванием спектров испускания частицы О и поглощения частицы А (что характерно для всех механизмов переноса энергии), а также размером и формой образца поскольку испускание излучения возбужденной частицей О происходит во всех направлениях, вероятность излучательного переноса увеличивается с ростом объема образца. Очевидно, что при исследовании безызлучательного переноса энергии излучательные процессы либо должны быть исключены, либо на них должна делаться поправка. [c.120]

Процессы агломерации и столкновения частиц очень сложные подробно они рассмотрены [4] в под-разд. 2.10.6.3, 2.10.6.4. Не вдаваясь в детали, можно отметить, что если агломерация или столкновения частиц (что более важно в полидисперсной взвеси) значительны, то последний член уравнения (5.9) может существенно измениться. Во-первых, спектр размеров частиц в этом случае представляет собой эффективный спектр, т. е. спектр размеров агломерированных частиц. Кроме того, следует ожидать, что сам процесс агломерации частиц сильно зависит от других пара метров, таких, как скорость потока. Во-вторых, для полидисперсной взвеси более строгий и точный анализ размерностей должен базироваться на использовании уравнения типа (5.9) для всех размеров частиц (т. е. необходимо разделить спектр частиц на ряд конечных интервалов). Каждое из уравнений, кроме того, должно включать член, учитывающий дополнительный обмен импульсом вследствие соударений частиц различных размеров. [c.155]

Обменное расщепление. Отсутствие в спектре ЯМР спин-спинового взаимодействия с ядром, вовлеченный в химический обмен. При химическом обмене протон с определенной ориентацией спинового момента замещается протоном с противоположной ориентацией спинового момента. Если этот процесс происходит достаточно быстро, то его следствием будет упрощение сигнала протона (или протонов), который должен был бы взаимодействовать с таким обменивающимся протоном. Обменное расщепление особенно характерно для первичных и вторичных спиртов, изучаемых в растворителях со следами кислот (например, в хлороформе, содержащем незначительное количество соляной кислоты). [c.427]

Детальный анализ подобных спектров позволяет исследовать кинетику обменных процессов. [c.575]

В ряде работ было показано, что восстановление физиологических процессов в растениях, нарушенных под влиянием ионизирующей радиации, может быть достигнуто созданием определенных условий питания и применением физиологически активных веществ (Ильина и др., 1964, 1965 Батыгин, Мисюк, 1965 Крюкова и др., 1967). Восстановление процессов обменного характера осуществляется более легко, чем нарушения генетического типа. Некоторые исследователи отмечают, что в первую очередь важпо защитить физиологические процессы, протекающие в растениях. Это дает возможность увеличить дозу радиации, а при более высокой дозе получить и более широкий спектр мутаций у растений. Такой взгляд можно считать правильным лишь при условии конкретной задачи, связанной с радиоселекцией растений. [c.28]

Из проведенного ранее обсуждения химических сдвигов ионизационных пиков РФС электронов оболочки можно сделать вывод, что для электронов оболочки всегда наблюдаются простые спектры, например, для каждого заметно различающегося окружения атома азота наблюдается один пик для Ь-электронов азота. К счастью, зто не всегда так [27]. Мы уже видели, что парамагнитные частицы, такие, как О2, вызывают обменные расщепления линий электронов оболочки. Такие же расщепления, обусловленные обменными процессами, обнаружены и в спектрах РФС парамагнитных комплексов ионов переходных металлов. Кларк и Адамс [60] сообщили о Зх-обменном расщеплении хрома величиной около 4,5 эВ в Сг(ЬГа)з и 3,1 эВ в Сг(Ь -С5Н5)2. Может возникнуть вопрос, должен ли анализ такого расщепления способствовать пониманию деталей контактных сдвигов Ферми в ЯМР, наблюдаемых для парамагнитных частиц. [c.353]

Если время релаксации велико, то заселенность верхнего уровня будет возрастать, а интенсивность сигнала ЭПР падать из-за насыщения. При малом времени релаксации линия будет широкой из-за принципа неопределенности. Уширяют сигнал и нерелаксационные процессы, в частности тонкое и сверхтонкое спин-спиновое взаимодействие (см. выше), обменные процессы и др. Что касается обменных процессов, то принципы эффекта являются общими для спектроскопии ЭПР и ЯМР и обсуждались в гл. I, однако при рассмотрении спектров ЭПР должен учитываться не только обмен ядер, но и обмен электронов. [c.66]

В комплексе железа со смешанной валентностью, т. е. атомами Ре(И) и Ре(111), в спектре будут наблюдаться два сигнала, только если любой переход электрона между этими атомами будет происходить достаточно медленно. Например, в комплексном соединении [Ре Ре2 0(СНзС00)б(Н20)з] при температуре 290 К в мессбауэровском спектре наблюдается один усредненный синглетный сигнал (рис. У.9), указывающий на протекание быстрого обменного процесса (высокочастотный переход электрона). При понижении температуры этот сигнал постепенно расщепляется, причем наиболее четко структура сигналов, указывающих на наличие двух неэквивалентных атомов Ре, проявляется лишь при 17 К. Сделан вывод о переходе электрона в пределах фрагмента РезО, а энергия активации оценена в 470 см . [c.127]

Наличие обменного процесса может приводить к исчезновению тонкой структуры, обусловленной спин-спиновым взаимодействием, т. е. к исчезновению спин-спинового расщепления полос в спектре. Например, на рис. 54 приведен спектр ПМР чистого сухого этанола и спектр его с небольшой добавкой соляной кислоты. В спектре чистого сухого спирта сигнал протона ОН-группы представляет собой триплет, обусловленный спин-спиновым взаимодействием с протонами СН -группы. Однако при добавлении небольшого кол1 -чества соляной кислоты триплетный сигнал от ОН-группы превращается в одиночный узкий синглет. В то же время пропадает расщепление, обусловленное спин-спиновым взаимодействием этого протона с протонами СНз-группы, сигнал которой превращается в квартет, так как сохраняется расщепление за счет взаимодействия с протонами метильной группы. Добавление кислоты вызывает быстрый обмен протонами между гидроксильными группами соседних молекул. [c.122]

Усреднение положения пиков в спектрах ЯМР наблюдается не только в результате протонного обмена, но и при других процессах, когда меняется химическое окружение данного ядра. Протонный обмен является лишь простейшим процессом такого рода. Возможны, например, таутомерные превращения (превращение кетонной формы в енольную), внутримолекулярные движения, вращение групп протонов вокруг связей, конформационные превращения и т. п. Ядра тех [c.122]

Кривая Гаусса наблюдается при неупорядоченной ориентации спинов в образце, кривая Лоренца - в тех случаях, когда время жизни данного сиинового состояния ограничено, например, процессом диффузии. Пространственный обмен спинов характеризуется временем корреляции (т ). Если меньше времени жизни данного спинового состояния, то происходит уширение полного спектра (за счет хвостов ) и сужение центральной части - переход в лорен-цеву форму. [c.299]

Облучение твердых или жидких проб ультрафиолетовым, рентгеновским, у -ичлучением или пучком сильно ускоренных электронов. При химическом получении радикалов следует обращать внимание на полноту протекания реакции, так как обменные процессы между радикалом и исходной молекулой могут исказить спектр. [c.271]

В методе ядерного магнитного резонанса минимальная естественная ширина пинии составляет 0,1 с (Гц). Следовательно, уширение снеггральных пиний, регистрируемое этим методом, позволяет, согласно (12.5), фиксировать обменные процессы с временами ХИ31Ш ниже 2 с или со скоростями, превышающими 0,5 с . Для слияния одиночных пиков сигналов, принадлежащих двум вза-имопревращающимся изомерам или топомерам и разделенных, например, на 200 Гц (обычный диапазон химических сдвигов в спектрах ЯМР- С), скорость процесса химического обмена должна быть равна 10 с Поскольку скорость реакции является функцией температуры (8.104), для одного и того же процесса при разных температурах можно выполнить условия как очень быстрого (г >Та), [c.462]

Изучение обменных процессов. Рассмотрим определение констант скорости переноса протонов в водном растворе метиламмония. В сильнокислом растворе метиламмоний присутствует в виде HзNHз . Спектр ЯМР раствора при pH 1 состоит из квартета, обусловленного протонами СНз-групп, причем линия расщепляется в результате их взаимодействия с протонами N14 , широкого триплета протонов NHI, расщепленного в результате взаимодействия с и одиночной линии, обусловленной протонами НгО. При под-щелачивании раствора пики триплета NH з уширяются и в конце концов исчезают, тогда как линии квартета СНз-группы уширяются и сливаются в одну линию. Каждый из этих эффектов служит мерой среднего времени жизни протонов КНз причем изменения линии СНз настолько отчетливы, что их можно точно измерить. Линия НгО уширяется, показывая, как долго протон остается связанным с водой. [c.271]

Кинетика и механизм большого числа органических реакций связаны с обменом ядер и электронов. При этом происходят характерные изменения мультиплетной структуры спектров ЯМР. Одни линии претерпевают уширение, другие остаются узкими, некоторые сливаются в одну линию. Такого рода изменения в спектре связаны с движением ядер, частоты которых можно сравнить с величиной ламоровой нрецессин каждого ядра. Временной диапазон реакций, которые могут быть зарегистрированы в рамках ЯМР-спектроскопии, достаточно широк. Возможны измерения скоростей процессов с константами скорости в интервале от (й Ю с до к- Ю С" ). В принципе возможны варнанты применения ЯМР для изучения скоростей медленных реакций, например реакций, протекающих только при высоких [c.93]

Осн. характеристики спектров ЭПР число линий, расстояния между ними (константы СТВ), относит, интенсииности линий и их ширины. По спектру ЭПР можно идентифицировать природу радикала. Для этой цели составлены атласы спектров ЭПР. По константам анизотропного и изотропного СТВ можно вычислять плотность неспарениого электрона на з- и р-орбиталях радикала, определять область делокализации неспарениого электрона и положения химически активных центров в радикале. Ширина и форма линий позволяют получить информацию о взаимод. частиц внутри в-ва, характере и скорости мол. движений и жидких и ТВ. телах (см. Парамагнитного зонда метод), внутри- и межмолекулярных обменных процессах, о структуре и конформации своб. радикалов, бирадикалов и частиц в триплетных состояниях (как основных, так и возбужденных). [c.702]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология