Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Сергиев ЯМР.doc
Скачиваний:
81
Добавлен:
27.11.2019
Размер:
4 Мб
Скачать
☆
  1. Привлечение амплитудных интенсивностей

Первичная обработка спектра, как правило, включает измерение амплитудных интенсивностей сигналов Л,-. Надо помнить, что ам­плитудные интенсивности, строго говоря, нельзя использовать как меру количества ядер. Кроме того, интенсивности в спектрах ЯМР ,3С—{‘Н} подвержены влиянию ЯЭО и частичной релаксации, что заставляет относиться к применению величин Л; с большой осто­рожностью.

  1. Интерпретация спектра

Отсутствие спин-спиновых расщеплений и ядерный эффект Овер­хаузера существенно усложняют аналнз спектров ЯМР 13С—{’Н}. Как правило, информации только о химических сдвигах оказы­вается явно недостаточно для интерпретации спектра, так как одному и тому же значению сдвига могут соответствовать не­сколько различных структурных фрагментов. Интерпретация ста­новится возможной только при наличии каких-то известных дан­ных относительно структуры исследуемого соединения. Поэтому спектры ЯМР |3С— т надо рассматривать как важное допол­нение к данным других методов и, в частности, к данным спект­ров ЯМР ‘Н.

  1. Пример

На рнс. 6.13 приведен спектр ЯМР |3С—{'Н} органического соединения «известной структуры. Относительно образца, спектрометра и условий зйписи спектра известно следующее.

Образец. Раствор содержит ~350 мг вещества в.2 мл CDCI3 ТМС не до­бавляется.

Условия записи. Спектрометр Varian CFT-20. Частота для ядер 13С= = 20 МГц, SW=4000 Гц, АТ=0,51 с; NT=7300; PD = 0; PW=7, что соответст­вует 30°-ным импульсам для указанного спектрометра. Спектр измерен с пол­ной развязкой от протонов. К спектру придается распечатка частот и интен­сивностей лняий (№ 7, Freq ,раана 1568,1 Гц).

Качество спектра, приведенного на рис. 6.13, следует признать удовлетво­рительным.

Калибровка спектра. Для обработки спектра используем численные данные, приведенные иа рис. 6.13. Всего имеется 17 лнннй. Как правило, обзорные спектры 1ЭС записываются так, чтобы правый край шкалы соответствовал ТМС. Хотя это соответствие приближенное, оно может быть использовано для иден­тификации сигнала вторнчногй стандарта. В качестве такого стандарта в дан-

Рис. 6.13. Обзорный спектр ЯМР 13С—{‘Н) органического соединения неиз­вестной структуры. Триплет в центре спектра идентифицируется как сигнал растворителя CDC13. Приведены данные распечатки спектра. Линии спектра отмечены цифрами от 1 до 17. 6 — шкала химических сдвигов установлена в соответствии с данными частот границ и известным сдвигом CDC13

ном случае можйо использовать сигнал растворителя CDCI3, который должен представлять собой триплет, расположенный в области —1500—1600 Гц. Со­ответствующие линии легко обнаруживаются в виде триплета линий 6, 7, 8 с частотами 1593,6; 1568,1 и 1528,2 Гц. Центральнаи частота 1568,1 Гц должна соответствовать химическому сдвигу CDC13 (табл. 5.5), равному 76,9 м. д. (б-шкала), или частоте 1538,9 Гц относительно ТМС. Следовательно, лниии 1—17 могут быть приведены ~К б-шкале с помощью преобразования 8i=(fi— —21,2)/20.

Выделение сигналов. Поскольку сигнал ТМС в спектре должен отсутство­вать, а сигнал растворителя найден, то остальные линии (1—5, 9—17) надо отнести к сигналам исследуемого вещества. Значения соответствующих хими­ческих сдвигов ядер |3С приведены в табл. 6.5. В спектрометре Varian CFT-20 квадратурное детектирование не используется, поэтому может возникнуть во­прос: не являются ли некоторые из сигналов спектра отраженными? С большой вероятностью можно ожидать, что большинство сигналов являются истинными, гак как спектр с SW=4000 Гц захватывает основной диапазон сдвигов 18С. Некоторые сомнения могут возникнуть относительно сигнала 1 с частотой в исходном спектре 3660,9 Гц. Предположим, jito этот сигнал отраженный, тогда его истинная частота должна равняться /, = 4000+ (4000—3660,9) =4339,1 Гц.

Данные предварительной обработки спектра ЯМР **С — {1 н}*

Номер линии

Частота линии

Частота, приве­денная к ТМС

Отнесение

Химический сдвиг, м. д. (б-шкала)

1

3660,9

3638,9

. с=о

181,9**

2

2900,5

2879,3

143,96

3

2580,3

2559,1

С ароматиче­

127,95.

4

2570,7

2549,5

ского типа

. * ■ 127,45

5

2550,8

2529,6

126,30

6 ' 7

1593,6

1568,1

1572,4 ' 1538,9

Триплет

Г'ПГЧ

76,‘90

8

1528,2

1507,0

9

1296,2

1275,0

1

63|75 '

10

1132,3

1111,1

55,55

11

1083,9

1062,7

53,13

12

922,7

901,5

• /""* / с

’ . 45,07

13

861,8

840,6

L{sp )

42,03

14

644,4

623,2

типа

31,1.6

- 15

512,7

491,5

24,95

16

500,3

479,1

23,85

17

1ЬЗ,8

171,6

8,58

* Спектр приведен на рис. 6.ГЗ.

** Этот сигнал, возможно, является отраженным.

Поскольку частотная шкала смещена относительно ТМС на 21,2 Гц, то истин­ный сигнал должен тогда иметь сдвиг б= (4339,1—21,2)/20=215,85 м. д.

. Амплитудные интенсивности линий спектра обнаруживают большой раз­брос: от 9 до 81 условных единиц (у. е.) (мм шкалы). В спектре в сильных полях наблюдается несколько линий, имеющих амплитудную интенсивность 32±5 у. е. Допустим, что изучаемый спектр соответствует индивидуальному соединению. Тогда «средняя» интенсивность линий отдельных насыщенных ато­мов углерода (в сильных полях) соответствует примерно 32 у. е. Это озна­чает, что два сигнала в слабых полях, по-видимому, относятся к четвертичным атомам углерода. Три сигнала в области 126—128 м. д. образуют довольно тесную группу; два из этих сигналов соответствуют двум атомам углерода.

Интерпретация спектра. Вообще говоря, однозначная интерпретация спект­ра, приведенная на рис. 6.13, невозможна, поскольку любое значение химиче­ского сдвига может быть, интерпретировано несколькими способами. Рассмот­рим, например, сигнал при 63,7 м. д. (S9). Этот сигнал, судя по величине химического сдвига, может быть отнесен к 5р3-гибридизованному атому угле­рода, непосредственно связанному либо с азотом, либо с кислородом. Посколь­ку сигнал ие относится к четвертичным атомам углерода (судя по интенсив­ностям спектра), то его можно отнести к -одной из трех структур: СН—N, СН—О или СН2—О. Более содержательной интерпретации в рамках известных корреляций (гл. 3) дать невозможно.

Для спектроскопии ЯМР 13С—{'Н} метод распознЬваиия образов (§ 4) оказывается практически малоэффективным из-за сильных искажений интенсив­ностей в импульсной Фурье-спектроскопии. Однако в данном случае метод рас­познавания образов наряду с идентификацией триплета CDCI3 позволяет об*

наружить четыре сигнала в слабых полях (сигналы 2—5) как ебраз фенильного радикала — CeHs. Принимая эту гипотезу, можно отнести сигнал S? к атому углерода С (а), сигнал S 5 — к пара-атому углерода, а интенсивные сигналы S3 и S4 — к мета- и орто-атомам углерода кольца.

На этом фактически исчерпывается предварительная интерпретация спект­ра ЯМР 13С—{'Н}. Больший объем информации может быть получен только в результате дополнительных экспериментов.