Магнитный резонанс на ядрах азота

Ядерный магнитный резонанс наблюдают в соединениях, молекулы которых имеют ядра, обладающие спином. К таким ядрам относятся протон, ядра обычных изотопов азота и фтора [c.220]

Ядерный магнитный резонанс наблюдают в соединениях, молекулы которых имеют ядра, обладающие не только массой и зарядом, но и собственным механическим моментом (моментом количества движения), называемым спином. Наличие спина приводит к существованию собственного магнитного момента ядра, который проявляется лишь в специальных физических экспериментах. К таким ядрам относятся ядра водорода (протоны Н), изотопов азота, фтора ( К, Р), углерода ( С), кислорода ( О) и др. Для характеристики химического строения веществ, в том числе и полимеров, используют ЯМР высокого разрешения на ядрах Н, С, Р, С1 [7]. Наиболее ши- [c.251]

Замечательный новый спектроскопический метод изучения молекул дало открытие ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Смысл этого явления заключается в следующем. Если какое-либо вещество содержит атомы, ядра которых имеют магнитный момент (такими атомами являются водород, азот, фтор, фосфор углерод и кислород имеют немагнитные ядра), то в магнитном поле ядра этих атомов стремятся ориентироваться по полю. В результате существования нескольких ориентаций ядерных моментов в магнитном поле уровни энергии атомов расщепляются на так называемые подуровни сверхтонкой структуры. Как известно из атомной теории, если спин частицы (ядра) равен /, то происходит расщепление уровня энергии на 2у4-1 подуровня, соответствующих разным ориентациям магнитиков в пространстве. Если наложить на образец, помещенный в постоянное магнитное поле, некоторое слабое переменное поле, то при определенных условиях резонанса, когда энергия квантов электромагнитного поля точно равна разности энергетических уровней магнитиков, будет наблюдаться поглощение электромагнитной энергии в образце, которое может быть легко измерено. Условие резонансного поглощения hv—Hg l, где к — постоянная Планка, V — частота электромагнитных колебаний, р — магнитный момент ядра, g — постоянная сверхтонкой структуры, Н — магнитное поле. [c.177]

Любое соединение, молекула которого имеет ядро, обладающее спином, может давать ядерный магнитный резонанс. К таким ядрам относятся протон, ядра обычных изотопов азота и фтора и менее распространенных изотопов углерода и кислорода, но не или Ядро со спином, как и электрон, имеет магнитный момент, связанный с осью спина, и в магнитном поле он будет располагаться в какой-то степени подобно магнитной стрелке, причем его момент займет одну из некоторых определенных ориентаций по отношению к полю. Эти ориентации различаются энергиями. Можно перевести ядро из одной ориентации в другую, прикладывая второе магнитное ноле, обычно перпендикулярное первому, меняющееся с определенной резонансной частотой. Если основное поле имеет напряженность порядка 10 гаусс, резонансная частота находится в радиодиапазоне. Такой ядерный магнитный резонанс аналогичен электронному парамагнитному резонансу (гл. 10). Как и в случае ЭПР, по данным ЯМР можно определить структуру спектра поглощения и ширину линий. Они зависят от времени жизни протона (или другого ядра) в данном окружении и меняются, если соединение участвует в реакции, которая меняет это время жизни. Типичное время реакции, определенное этим методом, равно примерно 1—10 сек . Следовательно, можно вычислить константы скорости были определены константы вплоть до 10 л- моль -сек . [c.219]

Для сужения пиков ядер, соединенных с атомом, ядро которого обладает электрическим квадрупольным моментом, может быть использован метод двойного магнитного резонанса. Как было уже показано (см. рис. 3-24), сигнал амидного протона М-метилацетамида широк. Если подвергнуть образец действию поля второго, стабильного радиочастотного генератора (4,335 Мгц при 14092 э для М), амидный протон Ы-метилацетамида дает в спектре квартет J = 4,7 гц) вследствие спин-спинового взаимодействия с протонами N—СНд-группы. Тем самым удалось избавиться от уширения сигнала, вызванного взаимодействием с электрическим квадрупольным моментом азота. [c.148]

Химические сдвиги для ряда азотсодержащих органических и неорганических соединений (в том числе аммония, нитрат-, нитрит-, роданид-, цианид- и азид-ионов) приведены в [425, стр. 344]. По величине химического сдвига и относительной ширине линий поглощения судят об изменении ионного характера химических связей атома азота в различных соединениях. По спектрам ядерного магнитного резонанса на ядрах определяют строение молекул. [c.146]

Ядерные магнитные моменты. Ядерный магнитный резонанс наблюдают в соединениях,. молекулы которых имеют ядра, обладающие спином. К таким ядрам относятся протон, ядра обычных изотопов азота и фтора ( , Р), изотопов углерода С, кислорода Ю и др. В основе метода ЯМР лежит резонансное поглощение электромагнитных волн магнитными ядрами в постоянном магнитном поле. Согласно принципам квантовой механики значение моментов количества движения ядер определяется выражением [c.264]

В очень разбавленных растворах ширина линии не зависит от используемого щелочного металла. Тем не менее при работе с растворами рубидия и цезия было обнаружено различие в ширине линий [25, 40]. Можно, следовательно, прийти к выводу, что в разбавленных растворах синих парамагнитных частиц существует сильное взаимодействие неспаренного электрона с ядром атома азота и лишь слабое — с протонами и ядрами щелочных металлов. Эти результаты хорошо согласуются с рассмотренными в следующем разделе данными, полученными при изучении ядерного магнитного резонанса таких растворов. [c.68]

Ядра, обладающие магнитным моментом большим, чем /г — 1, /2 И Т. д., имеют, кроме магнитного, электрический квадрупольный момент. Время релаксации таких ядер слишком мало для того, чтобы можно было получить узкие сигналы. Правда, для них возможно применение другого варианта радиоспектроскопии — ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР). Для этого вещество переводят в кристаллическое состояние (если надо, охлаждая жидким азотом) и для полученных сигналов определяют только их резонансную частоту. Это дает информацию и о химическом окружении квадрупольного атома, и о свойствах кристаллической решетки. [c.219]

Спектры органических аминов еще в большей степепи, чем гидроксильных соединений, определяются внешними факторами — характером растворителя, концентрацией раствора, присутствием примесей. Это связано со сравнительно высокой основностью аминов и их способностью к солеобразованию, а также способностью аминов, подобно гидроксильным соединениям, обменивать протоны, соединенные с атомом азота. Другая особенность спектров азотсодержащих веществ связана с тем, что наиболее распространенный изотоп азота обладает спином / = 1 и электрическим квадрупольным моментом, влияние которого на вид спектра зависит от свойств амина и в значительной мере определяется внешними факторами. Другой стабильный изотоп азота — — также обладает ядерным магнитным моментом, причем благодаря тому, что его ядерный спин равен 2, соединения с изотопом азота более удобны для исследования методом ЯМР как с возбуждением резонанса протонов, так и нри осуществлении резонанса непосредственно на ядрах Однако, так как содержание этого изотопа в природной смеси лишь 0,365%, то эти исследования относятся скорее к специальной области. [c.253]

Низкое естественное содержанпе изотопа (спиновое квантовое число Vs) в сочетании с очень малой отпосительпон иитенсивностью почти полностью исключает обнаружение его магнитного резонанса в не обогащенных этим изотопом соединепиях. Вместе с тем потенциальные возможности ЯМР на ядрах азота при исследоианнях биологически важных молекул настолько вс.тики, что будущее этого метода представляется весьма обещающим, Промышленность изготавливает многие вещества, обогащенные изотопом N до 99%, В последнее оремя опубликованы три обзора по ЯМР на ядрах азота [38], и по этим источникам, а также с использованием данных, приведенных в работе [39], составлены таблицы, включенные в настоящий раздел (табл, 172—174). [c.321]

Привлекательная особенность ЯМР-спектроскопии состоит в том, что исследуемая молекула в целом прозрачна это позволяет беспрепятственно исследовать выбранный простой класс ядер, обладающих магнитными свойствами. Область протонного резонанса не будет содержать пиков, обусловленных какими-либо другими атомами в молекуле, так как, даже когда эти атомы магнитны, их линии поглощения смещены на расстояния, огромные по сравнению с диапазоном спектра протонного резонанса. Атомы углерода и кислорода, образующие скелет молекулы, вообще не дают самостоятельного эффекта. Присутствие других магнитных ядер (например, азота, фтора, фосфора, дейтерия) иногда сказывается на спектрах протонного резонанса, но только в виде нарушения положений пиков нли их множественности, но эти эффекты, как правило, носят предсказуемый Зсарактер. Ядра других галогенов (хлора, брома и иоДа), хотя и обладают магнитными свойствами, не оказывают влияния на множественность пиков протонного резонанса, так как электрическое поле, обусловленное ядерным квадрупольным моментом, взаимодействует с окружающими полями и изменяет ориентацию ядерного спина настолько быстро, что суммарный эффект его действия на соседние протоны сводится к нулю. Таким образом, ЯМР-спектроскопию чаще всего применяют в органической химии в тех случаях, когда требуются данные о числе водородных атомов различных типов в молекуле, а также об их взаимодействии между собой и с другими атомами, входящими в состав молекулы. Как и следовало ожидать, самые простые спектры обычно дают соединения с небольшим числом типов водородных атомов. Большие молекулы, обладающие низкой симметрией, как правило, дaюt довольно сложные спектры, но даже в этом случае удается получить ценные данные, не проводя полного анализа спектра ЯМР и не идентифицируя все пики. [c.257]

При рассмотрении ряда родственных по структуре соединений величину химического сдвига В можно считать приблизительно пропорциональной электронному экранированию ядра бора. Более высокие величины химического сдвига указывают таким образом на большее электронное экранирование ядра бора. В случае боразотных соединений это, по-видимбму, соответствует усилению связи бор — азот. В предыдущих главах уже обсуждался ряд некоторых конкретных применений спектроскопии ядерного магнитного резонанса В. Поэтому здесь ограничимся только некоторыми общими соображениями и замечаниями. [c.232]

Исследование ЙК-спектров показало, что растворы хлорофилла содержат его в виде олигомеров — агрегатов из 2—10 молекул. Феофетин таким свойством не обладает. Связь между молекулами хлорофилла осуществляет атом магния, координирующийся с. атомом кислорода кето-группы кольца Б другой молекулы. Возможно, эта его способность играет решающую роль в регулярной упаковке молекул хлорофилла внутри хлоропластов. Преимущества магния перед переходными металлами здесь очевидны с кислородом он связывается гораздо охотнее. Несмотря на отсутствие у магния -электронов, он ухитряется активно вмешиваться в дела нижней разрыхляющей орбиты — той самой, благодаря которой хлорофилл и возбуждается, и вступает в окислительно-восстановительные реакции. Вмешательство осуществляется посредством взаимодействия магния с неподеленными электронными парами атомов азота. К этому выводу привело недавно проделанное тщательное изучение спектров ядерного магнитного резонанса на ядрах з Си (вот до каких головоломных объектов начал добираться этот вездесущий метод исследования ). Если в спектрах феофитина атомы азота, имеющие при себе водород, резко отличаются от атомов азота, лишенных водорода (и естественно, почти столь же резко различаются химические сдвиги соседствующих с азотом атомов углерода), то в хлорофилле эти различия сильно сглажены. О том же свидетельствуют фотоэлектронные спектры если атомам азота феофитина соответствуют две линии, то хлорофилл обнаруживает лишь одну. [c.300]

Растворы металлов в чистом аммиаке. При изучении растворов металлов в чистом аммиаке методом ядерного магнитного резонанса было показано, что между неспаренным электроном и ядрами существует значительное взаимодействие, не зависящее, по-видимому, от концентрации металла. Несмотря на это, вследствие очень сильного трансляционного сужения в спектре ЭПР наблюдается синглетная линия. Экспериментально измеряемая ширина линий почти полностью определяется таким образом трансляционным сужением. Однако вклад в ширину линии вносят все же и сверхтонкие взаимодействия, причем время взаимодействия между электроном и любым из магнитных ядер должно быть меньше 10" сек. В пользу данного утверждения говорит проведенное Хатчиссоном и О Рейли [23] исследование зависимости ширины линии от вязкости раствора. Если взаимодействия с протонами играют важную роль, можно было бы ожидать значительного изменения ширины линии при переходе от МНз к МВз. Однако изменения практически не наблюдаются [23, 24]. Незначительное увеличение ширины линии при переходе от ЫНз к ЫОз относят за счет большего времени корреляции в растворе в МОз. С другой стороны, замещение на уменьшает ширину линии примерно в Уб раза. Такое уменьшение ширины линии близко к величине, которую можно ожидать в предположении, что остаточное уширение [24] обусловлено сверхтонким взаимодействием с азотом. [c.68]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология