Ядерного магнитного резонанса идентификация молекул

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 настоящее время инфракрасная спектроскопия стала одним из основных физических методов исследования в химии, с помощью которого можно решать задачи качественного и количественного анализа вещества и судить о строении молекул. Особенно широко используется инфракрасная спектроскопия в органической химии для структурно-группового анализа и идентификации самых различных соединений. При совместном рассмотрении инфракрасных спектров со спектрами комбинационного рассеяния, ультрафиолетовыми спектрами, спектрами ядерного магнитного резонанса и масс-спектрами можно определять строение и состав большинства органических соединений. Благодаря простоте и автоматизации получения спектров метод инфракрасной спектроскопии нашел широкое применение в научных лабораториях и служит надежным методом контроля на химическом производстве. [c.5]

Ядерная химия играет очень важную роль в аналитических применениях и при идентификации различных частиц. В какой-то мере с этим связана и спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР-спектроскопия). Мы не собираемся здесь рассматривать довольно сложную экспериментальную технику этого метода, а остановимся лишь на его принципах. Они основаны на том, что атомное ядро обладает магнитными свойствами, зависящими от его состава и окружения в молекуле. Ограничимся простейшим атомом— водородом — и покажем, как можно отличить атомы водорода в метане СН4 от атомов водорода в бензоле С Н , пользуясь методом ЯМР-спектроскопии. [c.429]

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]

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]

После того как установлена чистота какого-либо соединения, возникает задача его идентификации. При этом могут быть основания предполагать, что данное вещество является соединением, которое уже было ранее описано. Если это так, то наилучшим способом установления идентичности исследуемого образца и вещества, описанного ранее, будет сравнение их инфракрасных спектров, спектров ядерного магнитного резонанса и масс-спектров . Эти спектры являются как бы отпечатками пальцев соответствующих молекул и практически всегда достаточно индивидуальны для того, чтобы можно было отличить неидентичные соединения друг от друга. Спектральные методы анализа в настоящее время имеют столь важное значение в органической химии, что заслуживают специального рассмотрения (см. гл. 2). [c.26]

Стоимость спектрометра, приспособленного для работы в он-лайновом режиме, как правило, примерно в десять раз превыщает стоимость предназначенного для этой цели газового хроматографа. Кроме того, для надежной эксплуатации системы хроматограф/спектрометр/компьютер требуется несравненно более высокая квалификация обслуживающего персонала, чем при использовании отдельных хроматографов. Все это препятствует распространению в ближайшем будущем он-лайновых систем подобного рода. Поэтому, несмотря на все преимущества он-лайновых систем и дальнейшее техническое совершенствование приборов, использование измерительной техники в офф-лайновом режиме нельзя, по-видимому, считать утратившим актуальность. Сочетание микропрепаративной техники с соответствующими методами подготовки образцов, как и прежде, остается актуальным, а зачастую и просто необходимым, в особенности когда требуется идентифицировать всего лишь несколько пиков в сложной смеси или провести надежную идентификацию и выполнить структурное исследование анализируемых соединений с одновременным привлечением нескольких спектральных методов с целью получения наиболее полной информации. Так, масс-спектрометрия дает возможность сделать выводы о молекулярной массе и структурных элементах исследуемого соединения с помощью ИК-спектроскопии осуществляют отнесение функциональных групп УФ-спектроскопия предоставляет информацию о я-электронной системе в молекуле, а методы ядерного магнитного резонанса позволяют получить сведения о строении молекул и их стереохи-мических характеристиках. [c.248]

Замечательная особенность газовой хроматографии, связанная с возможностью разделения малых количеств сложных смесей соединений, стимулировала расширение исследований по идентификации чрезвычайно малых количеств соединений, выделенных в чистом виде. Слишком часто бывает так, что после дорогостоящей обработки большого количества вещества химик получает на сложной хроматограмме лишь единственный маленький пик, соответствующий интересующему его активному компоненту, и не имеет возможности установить природу или структуру этого компонента. Однако благодаря недавним достижениям в этой области в настоящее время почти ежедневно поступают сообщения о преодолении трудностей подобного рода, а также об идентификации совершенно новых соединений. В связи с этим нельзя переоценить значение спектрометрических методов анализа (инфракрасная спектроскопия, масс-спектрометрия, спектроскопия ядерного магнитного резонанса), которые позволили значительно уменьшить необходимое для анализа количество вещества и увеличить объем получаемой информации о структурах молекул. С большим успехом применяли и методы, связанные с учетом времени удерживания, с использованием специфических детекторов, которые чувствительны к определенным элементам или группам в молекуле, с учетом физических свойств веществ (например, коэффициентов распределения), с образованием производных соединений и использованием других химических реакций, проводимых в комбинированной хроматографической системе до колонки, внутри колонки или после нее. Особенно эффективны комбинации этих методов друг с другом и использование их параллельно с другими формами хроматографии. [c.104]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) весьма эффективна при идентификации функциональных групп, в особенности при выяснении структуры сложных молекул. Однако приборы с высоким разрешением очень дороги, а расшифровка спектров ЯМР требует более глубокого знания теории и лучших практических навыков, чем в случае применения ИК- и УФ-спек-троскопии. Здесь будут лишь кратко обсуждены основные принципы метода. [c.276]

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) — еще один спектроскопический метод, способный давать информацию о структуре биополимеров, о взаимодействиях между молекулами и о молекулярном движении. Особые преимущества этого метода состоят в том, что 1) теория развита достаточно хорошо, так что в принципе из спектров ЯМР можно в деталях определить расположение индивидуальных атомов в молекуле 2) можно определить число и положение атомов водорода, локализация которых с помощью рентгеноструктурного анализа представляет собой сложную и трудоемкую процедуру, и 3) могут быть отдельно исследованы различные атомы (например, Н, Ы, С и Р). ЯМР был очень успешно применен для определения структуры малых молекул (например, с молекулярным весом <500). Однако в случае макромолекул его возможности еще не реализованы из-за огромного числа спектральных линий, часто плохо разрешенных, больших трудностей в идентификации атома, дающего определенную линию, и ввиду значительного числа взаимодействий, в которых может участвовать каждый атом. [c.481]

Ядерный магнитный резонанс играет особенно важную роль для точной характеристики соединения, так как позволяет обнаруживать атомы одного и того же элемента, связанные в молекуле разными способами..Для этой цели используют изотопы элементов, ядра которых обладают определенным магнитным моментом. Число элементов, для которых возможны подобные исследования, очень велико, но в настоящее время метод ЯМР чаще всего применяют при идентификации соединений, содержащих водород, фтор, бор, фосфор, а также некоторые переходные металлы, такие, как ванадий, медь, кобальт. Для любого вида магнитного ядра в зависимости от его окружения в молекуле получается характерная линия или группа линий, которые можно использовать для идел-тификации соответствующей группировки атомов. На рис. VUI. 7 представлен ЯМР-спектр этилового спирта, на котором видны три группы линий, соответствующих водородным атомам групп СНз, СНг и ОН. [c.197]

Поскольку радиоспектры ядерного магнитного резонанса столь чувствительны к природе химической связи и строению атомной группы, в которую входит протон, то мы имеем здесь исключительную возможность для изучения структуры сложных органических молекул с помощью линейчатого спектра. Для идентификации тех или иных групп необходимо изучение модельных соединений и составление каталогов, характеризующих изменение положения линий поглощения нри изменении структуры молекулы (так называемых химических сдвигов, рис. 54). Метод ядерного магнитного резонанса применительно к химии переживает еще период первоначального накопления фактов. Составление каталогов частот еще только началось. Однако уже имеются примеры, когда с его помощью удалось блестяще справиться с проблемой расшифровки строения очень сложных органических соединений (макроциклические терпены, фтороорганические соединения и т. д.) при относительно малой затрате труда. Ясно, что для дальнейшего изучения структуры сложных молекул этот метод представляет собой весьма совершенное орудие. [c.178]

Большим достоинством трех методов — ядерного магнитного резонанса, инфракрасной спектрометрии и масс-спектрометрии,— характеризующих расположение атомов в органической молекуле, является тот факт, что каждый из них обеспечивает получение информации, дополняющей данные двух других методов. Таким образом, лаборатория, располагающая этими тремя методами, имеет широкие возможности идентификации органических соединений. При этом предполагается, что лица, ответственные за каждый метод, хорошо знакомы с преимуществами и недостатками других методов и могут регулярно-обсуждать данные, полученные при исследовании образцов со своими коллегами. Мы не имеем возможности рассматривать здесь преимущества других аналитических методов, хотя должны указать, что масс-спектрометрист должен быть хорошо знаком с ними [772]. [c.195]

МОЖНО сказать, что они состоят в констатации родственных связей серии веществ (веществ с родственной структурой) и в выяснении строения одного или нескольких узловых веществ этой серии путем их постепенной деструкции (или, как ее иногда называют, деградации). Такой химический путь позволяет установить строение любого сколь угодно сложного вещества, однако ценой большого труда. И этот большой труд все более облегчается благодаря новым физическим методам разделения и идентификации продуктов деградации, особенно благодаря различным видам хроматографии (стр. 36). Одновременно и методом деградации и методом идентификации осколков молекулы (по их молекулярному весу) служит масс-спектрометрия (стр. 550). Разнообразные, все более развивающиеся физические методы дают возможность установить такие важные детали структуры, как характер связи, межатомные расстояния и углы, наличие или отсутствие того или иного рода взаимодействия электронных орбиталей, подобного сопряжению, наличие или отсутствие неспаренных электронов (т. е. наличие некомпенсированного спина). Методом ядерного магнитного резонанса (стр. 557) можно для атомов, имеющих ядерный магнитный момент (таков водород), установить наличие в молекуле и число по разному связанных водородных атомов — гидроксильных, метильных, метиленных, метинных, цис- и транс-расположенных и т. д. Есть методы, выявляющие иные детали структуры — наличие двойных и тройных связей и их характер — в цикле, семициклические (примыкающие к одному из углеродов цикла), вне цикла, сопряженные и т. д. Многие ме-С=С< тоды позволяют быстро и уверенно решать вопрос о конфигурации вещества, что можно сделать и химическим путем, или судить о конформации, что почти недоступно химическим методам. Лишь рентгеноструктурный метод (стр. 330 сл.) может претендовать на полное установление структуры, и, следовательно, на замену химического исследования. Однако на деле этот метод далек от такой способности, так как он, во-первых, ограничен кристаллическими веществами с хорошо образованными кристаллами во-вторых, он не фиксирует положения водорода и, в-третьих, необычайно. громоздок, в особенности по вычислениям. [c.320]

Спектроскопия ЯМР на ядрах магнитных изотопов, кроме и F 1 , до настоящего времени носит еще полуэкспериментальный характер, и приведенные здесь примеры скорее иллюстративны. Однако несомненна ценность этих методов как для идентификации и анализа, так, в особенности, для выявления тонких взаимосвязей в молекулах органических и гетероорганических соединений. Естественно ожидать в ближайшем будущем интенсивного развития методов ненротонного ядерного резонанса. [c.103]