Спутник ЯМР углерода-13

Углеродные сателлиты в физике и спектроскопии представляют собой небольшие пики, которые можно увидеть рядом с основными пиками в ядерного магнитного резонанса (ЯМР) спектре . Эти пики могут возникать в спектре ЯМР любого ЯМР-активного атома (например, ¹⁹ Для ​ ³¹ P ЯМР ), где эти атомы примыкают к атому углерода (и где спектр не ¹³ C-развязано, что обычно и бывает). чаще всего встречаются сателлиты углерода Однако в протонном ЯМР .

В примере протонного ЯМР эти пики не являются результатом протон-протонного взаимодействия , а являются результатом взаимодействия ¹ Атомы H к соседнему ¹³ С. Атом Эти небольшие пики известны как углеродные спутники, поскольку они малы и появляются вокруг основных ¹ H пик т.е. спутник (вокруг) к ним. Углеродные спутники малы, потому что ¹³ C составляет только около 1% атомарного содержания углерода в углероде , остальные атомы углерода преимущественно ЯМР неактивны. ¹² С. ​Углеродные спутники всегда выглядят как пары, равномерно расположенные вокруг основного ¹ Пик Н. Это потому, что они являются результатом 1% ¹ Атомы H, соединяющиеся с присоединенным ¹³ Атом C с образованием широкого дублета ( ¹³ C имеет спин, равный половине). Обратите внимание: если основной ¹ H-пик имеет протон-протонную связь, тогда каждый сателлит будет представлять собой миниатюрную версию основного пика и тоже будет показывать это ¹ H-соединение, например, если главный ¹ Н-пик является дублетом, тогда углеродные сателлиты будут выглядеть как миниатюрные дублеты, т.е. по одному дублету с каждой стороны от основного. ¹ H-пик.

Для других атомов ЯМР (например, ¹⁹ Для ³¹ атомы P), то же самое применимо, что и выше, но очевидно, что атом протона заменен другим активным атомом ЯМР, например ³¹ П.

Иногда вокруг можно увидеть и другие вершины ¹ пики H; они известны как вращающиеся боковые полосы и связаны со скоростью вращения трубки ЯМР . Углеродные сателлиты (и вращающиеся боковые полосы) не следует путать с пиками примесей.

Использование

Цис-Стильбен

Транс-Стильбен

Углеродные спутники можно использовать для получения структурной информации, которая недоступна при просмотре основных пиков в ЯМР спектре .

Обычно это происходит, когда чисто ¹² Соединение C симметрично, но где 1% соединения, имеющего ¹³ Атом С в нем уже не симметричен.

Например, невозможно определить, имеет ли стильбен (Ph- CH=CH -Ph) цис- или транс- , двойную связь просто исследуя основные пики ¹ Спектр ЯМР 1Н . Протон =CH- не связывается с соседним протоном =CH-, поскольку молекула симметрична . Однако 1% молекул стильбена будут иметь ¹³ Атом С на одном из этих атомов углерода с двойной связью (т.е. Ph- ¹³ СН= ¹² СН -Ф). В этой ситуации протон, соседний с ¹³ Атом С присоединяется к ¹³ Атом С образует широкий дублет . Кроме того, поскольку эта молекула больше не является симметричной, ¹³ C H = протон теперь будет соединяться с соседним ¹² CH = протон, вызывающий дальнейшее удвоение. Таким образом, эта дополнительная связь (дополнительная к ¹³ C-соединение) является диагностическим для типа двойной связи и позволяет определить, имеет ли молекула стильбена цис- или транс-конфигурацию, т.е. путем исследования размера диагностической J-константы взаимодействия по связи -CH=CH-. Таким образом, необходим только один спектр ЯМР 1Н, хотя и с тщательным изучением сателлитных пиков, а не какие-либо дальнейшие сложные ЯМР или химические эксперименты с производными.

То же самое можно было бы наблюдать и для 1,2-дихлорэтена .

См. также

• ¹ H ЯМР
• ¹³ С ЯМР

Дальнейшее чтение

• СПУТНИКИ ЯМР КАК ЗОНД ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СИДЗУО ФУДЗИВАРА, Йоги АРАТА, ХИРОШИ ОЗАВА и МАСАЮКИ КуруГИ Факультет химии Токийского университета, Япония [1]
• Ю. Огимура, С. Фудзивара и К. Нагасима, Chemical Instrumentation 1, 21 (1968)
• S. Fujiwara, Y. Yano and K. Nagishima, Chemical Instrumentation 2, 103 (1969)
• С. Фудзивара, Магнитный резонанс, изд., К.К. Куган и др., Plenum Press, Нью-Йорк (1970).
• Одзава, Хироши; Арата, Йоджи; Фудзивара, Шизуо (1973). «Механизм ядерной магнитной релаксации углерода-13 в жидком метаноле» . Журнал химической физики . 58 (9). Издательство AIP: 4037–4038. Бибкод : 1973ЖЧФ..58.4037О . дои : 10.1063/1.1679769 . ISSN   0021-9606 .
• Форсен, Стуре; Хоффман, Рагнар А. (1964). «Курсы обмена по методу ядерного магнитного множественного резонанса. III. Обменные реакции в системах с несколькими неэквивалентными узлами». Журнал химической физики . 40 (5). Издательство АИП: 1189–1196. Бибкод : 1964JChPh..40.1189F . дои : 10.1063/1.1725295 . ISSN   0021-9606 .
• Хоффман, Рагнар А.; Форсен, Стуре (15 сентября 1966 г.). «Переходные и стационарные эксперименты Оверхаузера в исследовании релаксационных процессов. Аналогии между химическим обменом и релаксацией». Журнал химической физики . 45 (6). Издательство АИП: 2049–2060 гг. Бибкод : 1966JChPh..45.2049H . дои : 10.1063/1.1727890 . ISSN   0021-9606 .
• Блюмберген, Н.; Паунд, Р.В. (1 июля 1954 г.). «Затухание радиации в экспериментах по магнитному резонансу». Физический обзор . 95 (1). Американское физическое общество (APS): 8–12. Бибкод : 1954PhRv...95....8B . дои : 10.1103/physrev.95.8 . ISSN   0031-899X .
• Блум, Стэнли (1957). «Влияние затухания излучения на динамику вращения». Журнал прикладной физики . 28 (7). Издательство AIP: 800–805. Бибкод : 1957JAP....28..800B . дои : 10.1063/1.1722859 . ISSN   0021-8979 .
• Ниер, Альфред О. (15 марта 1950 г.). «Переопределение относительного содержания изотопов углерода, азота, кислорода, аргона и калия». Физический обзор . 77 (6). Американское физическое общество (APS): 789–793. Бибкод : 1950PhRv...77..789N . дои : 10.1103/physrev.77.789 . ISSN   0031-899X .
• Флюкса, Вивиана С.; Дженни, Титус А.; Боше, Кристиан Г. (2005). «Определение геометрии тетразамещенных стильбенов методом протонной ЯМР-спектроскопии» (PDF) . Буквы тетраэдра . 46 (22). Эльзевир Б.В.: 3793–3795. дои : 10.1016/j.tetlet.2005.04.001 . ISSN   0040-4039 .