Дезэкранирование в ЯМР

Рис. 26. Области экранирования и дезэкранирования протона в зависимости от его пространственного расположения по отношению к фениль-ному ядру. Числа означают вклады кольцевых токов в экранирование (м. д.).

Сигналы ПМР метиленовых и метиновых групп в соединениях типа Alk— H —X и (Л//г)2СН—X обычно смещены на 0,2—0,5 м. д. в сторону слабого поля относительно сигналов соответствующих метильных групп СН3—X. Это связано с анизотропным характером связи С—С протоны метиленовой и метиновой групп попадают в область дезэкранирования связью (связями) С—С. [c.129]

Ацетиленовые протоны дают сигналы в области 1,5—3,56, т. е. в более сильном поле, чем олефиновые протоны. Это объясняется тем (см. 3.3.1), что протоны при двойной связи, с одной стороны, и протоны при тройной связи, с другой стороны, попадают в области экранирования, имеющие противоположные знаки (дезэкранирование в случае связи С==С и экранирование в случае связи С=С), [c.130]

На противоположном крае спектра расположены сигналы сильно дезэкранированных прогонов альдегидных групп (9—10 м. д.) и протонов ароматических ядер, включая гетероциклы (6—9 м. д., чаще всего 7—8 м. д.). В эту область могут попадать сигналы олефиновых протонов, находящихся по соседству с электроотрицательными заместителями или ароматическими ядрами, а также сигналы протонов при 5/ -гибридных атомах углерода, которые сильно дезэкранированы совместным действием нескольких электроотрицательных заместителей (например, в хлороформе, бромоформе, динитрометане и др.). [c.148]

Наличие членов Да н ог ара может приводить либо к уменьшению, либо к увеличению экранирования. К аналогичным изменениям (экранирование или дезэкранирование) может приводить наличие магнитных кольцевых токов в циклических системах. [c.294]

См. [2], И, с. 242. Положение сигнала протона группы N —Н зависит от концентрации соединения и природы растворителя. Образование водородных связей вызывает дезэкранирование этого протона н смещение его сигнала в слабое поле. [c.225]

Помимо индукционных эффектов, передающихся через связи, Но индуцирует несимметричные магнитные поля за счет циркуляции электронов связей. Эффект индуцированных полей может быть как сильным, так и сла -бым и вызывать как экранирование, так и дезэкранирование. Такие эффекты, передающиеся через пространство, называются анизотропными они бо.иее существенны для л-связей, чем для а-связей. [c.544]

Как вы можете убедиться сами, вокруг этих групп существуют области экранирования и дезэкранирования. Знак и величина эффекта, оказываемого на протон функциональной группой, зависят от расположения протона относительно этой группы. [c.544]

Широкий сигнал при 5,876 должен быть отнесен к винильному протону, дополнительно дезэкранированному карбонильной группой. [c.571]

Сигнал группы NH менее дезэкранирован, чем можно было бы ожидать исходя из простого рассмотрения индукционного эффекта положи- [c.572]

Слабопольный. Отвечающий более слабому приложенному полю. Находящийся слева при обычном представлении спектров ЯМР. Сигналы почти всех протонов наблюдаются в более слабом поле относительно ТМС. Чем сильнее дезэкранирован протон, тем слабопольнее его сигнал. [c.579]

Находите ли вы убедительным следующий аргумент экваториальный протон, циклогексана дезэкранирован по сравнению с аксиальным из-за анизотропного эффекта удаленных простых связей С—С (связей а на нижней диаграмме) [c.585]

Анизотропия простой связи С—С показана ниже знаки - - и — обозначают соответственно области экранирования и дезэкранирования. [c.585]

Помимо электронных и магнитных вкладов в протонные химические сдвиги для полноты картины нужно рассмотреть еще два эффекта, которые имеют иногда весьма большое значение. В молекулах с сильно полярными группировками под влиянием электрического дипольного момента могут происходить изменения плотности заряда на некоторых протонах, так как электростатические силы могут искажать зарядовое облако соответствующей связи С—Н. Связывающие электроны смещаются либо к атому водорода, либо от него в зависимости от направления связи С—Н по отнощению к вектору поля, что приводит соответственно к экранированию или дезэкранированию протона. Как можно представить себе на основании рис. IV. 17, диполь-ные моменты в пиридине и нитробензоле, локализованные на атоме азота и на центре связи С—N соответственно, вызывают дезэкранирование протонов, поскольку электроны смещаются вдоль силовых линий к положительному концу диполя. В соответствии с теорией Букингема эффект электрического поля можно количественно описать соотношением [c.103]

Из относительных интенсивностей сигналов очевидно, что при комнатной температуре енольная форма преобладает в равновесной смеси. Интегрирование показывает, что смесь содержит 86 % енола и 14 /о дикетона. Сильное дезэкранирование протона гидроксильной группы енола является следствием образования внутримолекулярной водородной связи. Магнитная эквивалентность метильных групп в еноле, при условии что она не вызвана случайным совпадением сдвигов, указывает на быстрый внутримолекулярный обмен атома водорода между двумя карбонильными группами. [c.295]

Большую роль спектроскопия ЯМР сыграла в развитии теоретических концепций органической химии, касающихся, в частности, строения и стереохимии интермедиатов и механизмов химических реакций. Получены структурные данные о таких интермедиатах многих практически важных химических реакций, какими являются карбкатионы и карбанионы. Например, в случае изо-пропильного катиона значения химических сдвигов 8.ц и 8. ,с показывают значительное дезэкранирование магнитных ядер, особенно углерода, а значение константы спин-спинового взаимодействия /13С1Н свидетельствует о практически плоской структуре центральной части катиона (т. е., что гибридизация центрального атома углерода близка к зр ). Исследуют как классические кар-бониевые ионы, так и неклассические а-мостиковые карбкатионы, [c.38]

На противоположном (левом) слабопольном конце спектра (обычно регистрируемого в интервале 8 от О до 10 м. д.) наблюдаются сигналы сильно разэкранированных альдегидных протонов (8 9—10 м. д.) и протонов различных ароматических колец с 8 от 6 до 9 м. д. (чаще всего 7—8 м. д.). Сдвиг 6—7 м. д. могут иметь также олефиновые протоны (при связях С—С), подверженные дополнительным эффектам дезэкранирования соседними электроотрицательными группами или ароматическими кольцами. Сигналы протонов при 5р -гибридных углеродных атомах попадают в эту слабопольную область, только если они сильно разэкранированы совместным действием. нескольких соседних явно электроотрицательных заместителей (хлороформ, бромоформ, динитрометан и т. п.). [c.18]

Отнесение сигналов А, В и X к протонам Н , Н2 и Н можно сделать на следующих основаниях 1) бензильный протон сильнее дезэкранирован ароматическим кольцом, чем метиленовые протоны, т. е. он соответствует Х-про-тону 2) константа спин-спинового взаимодействия между протонами больше, чем туоанс-константа, следовательно, А-протон (Н ) находится в цис-, а В-протон (Н ) — соответственно в транс-положгшт к протону Х(Н ) (рис. 4.21). [c.102]

Знак экранирования + или — определяется шкалой химических сдвигов в б-шкале экранирование имеет знак — , дезэкранирование — знак + в т-шкале, наоборот, экранирование имеет знак + , деээкранн-рование — знак — , [c.68]

Рассмотрим экранирование протонов в молекуле бензола. Молекулярные орбитали л-электронов бензольного ядра представляют собой в первом приближении круговой сверхпроводник, по которому под действием внешнего магнитного поля процессируют подвижные электроны. Ток я-электронов течет в плоскости, параллельной плоскости ядра. Сила этого тока зависит от ориентации бензольного ядра относительно силовых линий приложенного магнитного поля наибольшим этот ток будет тогда, когда поле На пересекает плоскость ядра под прямым углом. В том месте, где находятся протоны молекулы бензола, индуцированное магнитное поле добавляется к внешнему полю, т. е. наблюдается парамагнитное экранирование, или дезэкранирование (деэкранирование, разэкрани-рование). В жидкости или в растворе ориентация возникает лишь на мгновение, поскольку тепловое движение непрерывно меняет угол, под которым магнитные силовые линии пересекают плоскость ядра. Однако направление л-электронного тока относительно плоскости бензольного ядра всегда одно и то же, поэтому магнитное поле, индуцированное этим током в месте нахождения протонов, не усредняется тепловым движением до нуля. В общем случае можно полагать, что кольцевой ток индуцируется той же составляющей поля Но, которая перпендикулярна плоскости ядра. [c.69]

Кольцевой ток я-электронов является характерной особенностью не только бензольного ядра, но и других ароматических систем. Так, у аннуленов, имеющих плоское строение молекул (например, аннулена-18, рис. 25), наблюдается сильное экранирование внутренних протонов и сильное дезэкранирование внешних протонов. То же самое характерно для протонов ядра порфирина (рис. 25), В то же время спектр ПМР аннуле-на-14 содержит одиночный сигнал с химическим сдвигом, аналогичным химическому сдвигу олефиновых протонов, что свидетельствует о неароматичности системы вследствие неплоского строения молекулы. [c.70]

В соединениях типа СНз — влияние заместителя X на величину химического сдвига протонов метильной группы проявляется наиболее сильно. Результирующее дезэкранирование является результатом индукционного действия заместителя, магнитной анизотропии связи С—X и других связей заместителя. В том случае, когда X — атом фтора, гидроксильная или аминогруппа, химический сдвиг протонов СНз-группы находится в линейной зависимости от электроотрицательности атома X (рис. 57). Если в заместителе X имеются магнитно-анизотропные группировки, то их действие иногда может оказаться противоположным тому, который следует из индукционного эффекта. Например, сигналы ацетонитрила (1,966) и диметилсульфида (2,066) почти совпадают, хотя электроотрицательности N- и S-rpynn резко различаются. Это обусловлено магнитной анизотропией тройной связи =N. Она такова, что протоны метильной группы по- [c.128]

В области от 2 до 6 м. д. наблюдаются сигналы олефиновых и ацетиленильных протонов, а также протонов метильных, метиленовых и метиновых групп, дезэкранированных влиянием электроотрицательных заместителей. Сигналы протонов при 5р-гибридизированных атомах углерода попадают в более сильное поле по сравнению с сигналами олефиновых протонов. Кроме того, если протоны метильной, метиленовой или метиновой групп подвергаются действию одинаковых заместителей, то сигналы протонов СНд-группы проявляются в более сильном поле, чем сигналы протонов СНа-группы, которые, в свою очередь, лежат в более сильном поле по сравнению с сигналами протонов метиновых групп (СН-протоны). [c.148]

Соединения, относящиеся к первой группе (известны [10]-, [14]-, [18]-, [22]-, [ 50]-аннулены), стабильны. Для них характерно сильное дезэкранирование внешних протонов в результате парамагнитных кольцевых токов, тогда как внутренние протоны, наоборот, сильно экранированы и находятся в спектре в области высоких полей. Именно такими свойствами обладают производные бензола и конденсированных ароматических углеводородов. 4п-Аннулены менее устойчивы и характеризуются прямо противоположными эффектами в спектрах ЯМР (известны [12]-, [16]-, [20]-, [24]-анну.пены). Хотя по пр<хггранственыым условиям только для [30]-аннулена достижима ненапряженная плоская конфигурация, уже для [18]-ан-нулеиа реализуется структура, близкая к плоской, что объясняется стремлением к ароматической стабилизации. [c.267]

Таким образом, электронное экранирование не одинаково вдоль различных направлений в молекуле, т, е. анизотропно. Оно может приводить либо к экранированию, либо к дезэкранированию ядер, поэтому такие межатомные токи называются парамагнитными или диамагнитными. Диамагнитные токи уменьшают локальное поле, сдвигая сигналы протонов в область слабых полей, парамагнитные, наоборот, увеличивают его, сдвигая сигналы в область сильных полей. Так, сдвиг сигнала протонов ацетилена на 2,96 м.д. в более сильное поле по сравнению с сигналом этилена (6 = 5,84 м.д.) объясняется экранирующим влиянием парамагнитных токов тройной связи. В ароматических молекулах под действием поля возникают диамагнитные кольцевые токн, которые создают в направлении, перпендикулярном плоскости кольца, ослабляющее магнитное поле. В местах расположения ароматических протонов это поле усиливает основное, оказывая значительное дезэкранирующее влияние. Эффект кольцевых токов объясняет смещение сигнала протонов бензола (6 = 7,27 м.д.) на 1,43 м.д. в более слабое поле по срав-. нению с сигналом протонов этилена. [c.89]

Наличие кольцевого тока иногда дает несколько причудливые спектры, особенно в небепзоидных ароматических соединениях. Например, ЯМР-спектр 1,6-метаноциклодекапентаепа состоит из группы сигналов (8Н) с центром при 7,25 и узкого сипглета (2Н) при —0,56 (т. е. сдвинутого на 0,5 м. д. в сторону сильного поля по сравнению с сигналом ТМС). Сигналы в области слабого поля принадлежат дезэкранированным протонам, расположенным по периметру я-электронной системы метиленовая же группа расположена в середине возбужденного магнитного поля, ее протоны экранированы и дают сигнал в более сильном поле, чем ТМС. Следует отметить, что это соединение структурно сходно с [10]-аннуленом, но в нем метиленовый мостик ( — Hj—) заставляет все sjD -гибридизованные атомы углерода лежать Б одной плоскости, в результате чего все 10я-электронов делокализуются по десяти параллельным р-орбиталям. [c.583]

Запись спектров ЯМР проводят так, чтобы на бланке напряжениость поля возрастала слева направо. При этом сигнал ТМС, протоны которого сильно экранированы, а химический сдвиг по определению равен нулю (0,006), оказывается у самого правого края спектра. Если индуцированное магнитное поле, влияющее на данный протон, складывается с приложенным полем (т. е. если Яэфф > Н , то для такого протона резонанс наступит при величине Я(, немного ниже ожидаемой. Такой протон дезэкранирован, и его сигнал находится в более слабом поле относительно стандарта. Чем сильнее дезэкранирование, тем больше величина б. Большинство сигналов наблюдается в более слабом поле (по традиции, слева) от сигнала ТМС. Некоторые из рассмотренных обозначений представлены на рис. 29-4. [c.542]

Область дезэкранирования. Область вокруг связи или группы связей, в которой протон испытывает дезэкранировавие, т. е. смещение сигнала в более слабое поле, чем этого можно было бы ожидать в отсутствие такой области. Областью дезэкранирования является, например, внешний периметр бензольного кольца (см. рис. 15-5). [c.578]

В а, -ненасыщенных альдегидах и кетонах особое значение имеет вклад резонансной структуры типа 186. В результате химический сдвиг определяется преимущественно электронными эффектами и р-протоны оказываются сильно дезэкранированными. В случае малеинового ангидрида (19) мезомерный эффект и эффект магнитной анизотропии действуют согласованно, и резонансный сигнал олефиновых протонов лежит а особенно слабых полях. Та же ситуация наблюдается в диэтил-фумарате (20) и циклопентеноне (21). В противоположность этому олефиновые протоны в диэтилмалонате более экранированы, поскольку здесь две карбэтоксигруппы, находящиеся в Чис-положении, нарушают копланарность л-системы и тем самым уменьшают дезэкранирование, обусловленное мезомерньш эффектом и диамагнитной анизотропией группы С=0. Наконец, в случае циклогексадиен-2,4-она-1 (23) вновь доминирует [c.91]

Так называемый квадратичный эффект поля, фигурирующий в уравнении (IV. 14) как член ВЕ , тесно связан с эффектом Ван-дер-Ваальса, который возникает при сильном пространственном взаимодействии между протоном и соседней группой (она может быть и другим протоном). В этом случае электронное облако вокруг протона деформируется. Понижение сферической симметрии электронного распределения вызывает парамагнитный вклад в константу экранирования (разд. 1 гл. II), который приводит к сдвигу сигнала в слабое поле. Дезэкранирование обмеченных протонов в соединениях 38—40 в существенной мере может быть отнесено за счет вандерваальсова эффекта. [c.104]

Мы уже отмечали в разд. 1.3 гл. II, что резонансным сигналам обменивающихся протонов нельзя приписать какую-либо область в 6-шкале, поскольку положение этих сигналов сильно зависит от среды и температуры. В общем образование водородных связей приводит к значительному сдвигу в слабое поле, хотя формально оно должно сопровождаться повышением электронной плотности на протоне за счет взаимодействия со свободной электронной парой акцепторного атома, а следовательно, приводить к росту экранирования. Но если рассматривать водородную связь как чисто электростатическое притяжение, то поле возникающего электрического диполя приведет к дезэкранированию. Как показано на рис. IV. 18, существует линейное соотношение между экранированием протона хлороформа и дипольным моментом несвязывающих орбиталей различных акцепторных атомов в разных классах соединений. [c.105]

Среди факторов, определяющих величину константы экранирования протонов, в начале разд. 1 упоминалось и влияние растворителя. В общем можно полагать, что все эффекты, которые мы до сих пор обсуждали как внутримолекулярные, проявляются также и на межмолекулярном уровне. Например, установлено, что резонансные сигналы веществ, растворенных в ароматических растворителях, проявляются в более сильном поле, чем в растворителе алифатической природы. Этот эффект был приписан диамагнитному кольцевому току бензола и его производных. Подобное же влияние соседних молекул, связанное, однако, либо с экранированием, либо с дезэкранированием, может проявляться в результате магнитной анизотропии кратных связей или влияния электрического поля молекул с большими дипольными моментами. Эффекты растворителя становятся особенно значительными, если межмолекулярные взаимодействия в растворе приводят к образованию специфических комплексов. За счет диполь-дипольных или вандерваальсовых взаимодействий некоторые взаимные пространственные ориентации взаимодействующих молекул становятся более предпочтительными, чем другие. В результате могут наблюдаться специфические изменения резонансных частот отдельных протонов растворенного вещества. Их в свою очередь можно использовать для получения сведений о строении таких комплексов. Поэтому спектроскопия ЯМР оказалась важным методом исследования межмолекулярных взаимодействий. Изменения химических сдвигов под влиянием растворителя обычно меньше 1 м. д. Мы уже рассмотрели в гл. П1 их специальные применения и последствия для резонансных частот эталонных веществ. Для избежания осложнений, вызванных влиянием растворителя, рекомендуется использовать такие инертные растворители, как тетрахлорид углерода или циклогексан. Можно исключить, кроме того, и концентрационные эффекты, если провести измерения при нескольких концентрациях вещества и экстраполировать данные к бесконечному разбавлению. Измерения в газовой фазе, где межмолекулярные взаимодействия сводятся к минимуму, стали осуществимы и для веществ с высокой упругостью паров только после развития импульсных Методов с фурье-преобразованием. [c.109]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология