Протонды магнитті резонанс

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

Протонды магнитті резонанс

Егер сутек атомы ядросы (ол үшін I=±1/2 және 2 мүмкін бағыттар болады) сыртқы магнитті өріске түссе, ол 2 мүмкін бағыттар бойынша да тең ықтималдықпен, бірақ шамалы ғана бағдарланады. Өріс бойынша бағдарлау энергиялық анағұрлым тиімді, және де осы анағұрлым төменгі энергиялық саты да бірнеше көп ядро орналасады.

Енді егер ядроға ауыспалы электромагнитті өріспен (10-500 МГц), радиожиілікті аймақта әсер етсе, онда белгілі жиілікте ν ядро спиндерінің «өріс бойынша» жағдайдан «өріске қарсы» жағдайға қайта бағдарлау жүреді де және энергия жұтылуы жұтылудың шыңы ретінде бағаланады.

ПМР спектрометр 1, 0 - 2, 3 Тл кернеулі тұрақты біртекті магнитті өріс түзуге қабілетті қуатты магнит 2 - ке ие. Магнит көмегімен жететін одан да қатты өрістер жоғары өткізгішті селеноидтар қолдану арқылы жүзеге асырылады. Магнит 2 полюстері арасына үлгімен 1 ампуланы орналастырады. Өріс біртекті еместілігін төмендету үшін ампула жылдам айналады. Ампуланы ауыспалы радиосәуле шығару генераторы орауышының ішіне орналастырады, ол Н ₀ өріске перпендикулярлы бағытталады. Спектрді резонанс тіркеуіші (3) жазады.

ПМР спектрометрін резонанс генераторының жұмысшы жиілігімен сипаттау қабылданған, ол магнитті өріс кернеуімен тура пропорционалды байланыспен байланысқан. Қазіргі кезде жұмысшы жиілігі 60-тан 500 МГц-ке дейінгі толқын ұзындығы 5-тен 0, 6 м-ге дейін болатын ПМР спектрометрлер сериялары шығарылуды.

Сөйтіп, затты сәулелендіруде ПМР спектрометрлерінде радиотолқындарды пайдаланады.

Бір қарауда заттағы барлық протондар бір жиілікте резонандаулары қажет сияқты. Алайда негізінде бұл жиілік органикалық молекуладағы нақты бір протон күйіне байланысты.

Сондықтан молекула нақты протондар маңайындағы магнитті өріс үлгіге тіркелген Н ₀ магнитті өрісінен ерекшеленуі мүмкін.

Резонансты сызық күйін анықтау үшін химиялық ығысу ұғымы енгізілген. Химиялық ығысу шамасы көбінесе σ шкаласымен белгіленеді. Эталонды зат ретінде әдетте тетраметилсилан алынады.

Көпшілік органикалық қосылыстар үшін σ 0 · 10 ^-6 - дан 10 · 10 ^-6 - ға дейінгі шектерде өзгеруі мүмкін; сутектік байланыспен байланысқан протондар өзгеше - олар үшін σ 10 м. д. - дан жоғары аймақта жатыр.

Химиялық ығысу шамасы спектрометр жұмысшы шамасына байланысты емес және де ол константа болып есептелмейді.

Кестеде түрлі протондар түрінің химиялық ығысу мәндері келтірілген. Кестеде түрлі типті протондар сигналы олардың айналасына байланысты σ шкаласының қандай аймақтарында орналасу мүмкіндіктері көрсетілген. Осылай, СН ₃ - топтар сигналы СН ₃ - топ қандай қосылысқа тиісті екеніне байланысты 0, 75 - ден 4, 0 м. д. - ге дейінгі аймақтарда болуы мүмкін.

Магнитті қабілеттіліктің анизотропия эффектісі

Протондар экрандануы және дезэкрандануына тек көрші атомдар электртерістілігі әсер етпейді, дегенмен көрші атом І - эффектінің артуы сигналдың анағұрлым әлсіз өріске ығысуына алып келеді. Осылай, тетраметилсилан 12 эквивалентті протондар химиялық ығысу сигналы σ шкаласында 0 м. д. - ға тең; ал диметил эфирі ( СН ₃ ) ₂ О молекуласы 6 эквивалентті протондар химиялық ығысуы 3, 6 м. д. - ға тең. 34 - суретте ПМР спектрометрінде түсірілген СН ₃ - СН ₂ - ОН спектрі келтірілген. ОН тобының дезэкрандалған протоны ең әлсіз өрісте, ал СН ₃ тобының максимальды экрандалған протондары - ең күшті өрісте орналасқан.

Протон химиялық ығысу шамасына оның маңайында орналасқан π - байланыстың, әрекетті электрондары, әсіресе ароматты жүйелер π - байланыстары үлкен әсер етеді.

Сыртқы магнитті өріс, бензол ядросының 6 π - электронды жүйесіне әсер етіп, онда сақиналық ток индукциялайды, ол 35 - суретте көрсетілгендей бағытталады. Ароматты ядролармен байланысқан протондар, индуцитталған магнитті сақиналы токтар сыртқы өрісті күшейтетін аймақта орналасады және сондықтан да резонансқа жету үшін анағұрлым әлсіз өріс Н0 қажет және де бұл протондар жұтылу аймағы анағұрлым әлсіз өрісте жатады (7-8 м. д. ) .

Осыған ұқсас сақиналы токтар жай π - байланыстар жағдайында да жүзеге келеді. 36-суретте екі, үш байланыстар және ароматты структуралар үшін анизотропия конустары келтірілген.

Сигналдар интенсивтілігі. Резонансты шың интенсивтілігі әр дайым осы шың пайда болуына негізделген, эквивалентті протондар санына пропорцинал. Сондықтан химиялық ығысу және ПМР спектріндегі сызықтың салыстырмалы интенсивтілігі бойынша органикалық қосылыс молекуласында қанша және қандай протондар бар екенін айтуға болады.

Спин - спинді әрекеттесулер. Көрші көміртек атомында

бір протоны орналасқан структура фрагментінің протонды резонансын қарастырайық. Бұл фрагмент үшін біз екі дара сигнал - сигниетті ( 37-сурет , а) байқауымыз керек.

Алайда Н _А протоны алдында НВ протоны орналасқан, оның спині және мәнге ие және оның магнитті өрісі Н ₀ -ден басталып, және береді. Статикалық түрде екі жағдайға тең дәрежеде мүмкін. Н _А протон синглеті бірдей интенсивтіліктің екі сигналы ретінде байқауы керек. НВ үшін де осылай тұжырымға алып келуде. Фрагмент шын мәнінде спектрі 37, б-суретте келтірілген.

Спин - спинді әрекеттесулер протондар эквивалентті емес және олар арасындағы қашықтық екі немесе үш байланыстан аспаған кезде ғана байқалады, яғни мына типті фрагменттер үшін

Жалпы жағдайда егер протон маңайында n эквивалентті протондар орналасса, біріншісінің резонансты сигналы ( n +1) -ге сызыққа жарықшақтанады.

Жарықшақтанған сигналдағы барлық сигналдар арасындағы қашықтықтар герцтерде (Гц), спектрометр жұмысшы жиілігіне байланысты емес, спин - спинді әрекеттесу константасы деп аталады және J әрпімен белгіленеді. Мультиплеттағы сигнал салыстырмалы интенсивтіктері 13-кестеде келтірілген.

14 және 15 кестеде J шамасының анағұрлым сипатты мәндері келтірілген. Спин - спинді жарықшақтандыру спектр суретін күрделілендіргенімен сигнал мультиплеттілігі жақын орналасқан протондар тобы жайлы құнды ақпараттарды береді. Спин - спинді жарықшақтану (ыдырау) төменде нақты спектрлер мысалында толық қаралады.

ПМР спектрлерінің түсірілуі. ПМР спектрлерінің түсірілуі үшін әдетте еріткіштердегі заттың 5-15%-ті ерітіндісі алынады. Олар өз протондарына ие болмаулары керек. +++ спектр суретін қиындатпау үшін, көбінесе дейтериленген еріткіштер қолданылады.

16-кестеде ПМР спектрлерінде маңызды еріткіштер протондарының жұтылуы бойынша мәліметтер келтірілген.

Ерітіндіге әдетте ішкі стандарт ретінде тетраметилсилан тамшысын қосады. Төменде жай ПМР спектрлері талданған.

Зерттелетін үлгінің ПМР спектрінің анализі

Көмірсутектер. Алкандар. ПМР спектрометріндегі алкандар протондары күшті өрісте жатады (0, 8-1, 7 м. д. ) : метил топтар протондары м. д. аймақта, метиленді топтар протондары м. д. - аймақта, ал метиленді топтар м. д. аймақта.

Алкендер, диендер . ПМР спектрлерінде венилді протондар сигналы әлсіз өрісте 4, 5 - 6, 5 м. д. да байқалады. Винилді топпен көршілес және топтары протондары әлсіз өріс аймағында 1 м. д. - ға дейін ығысады. Диендер ПМР спектрлері жай алкендер спектрімен ауытқымаушылық ерекшеліктерге ие емес.

Алкиндер . ПМР спектрлерінде ацетиленді протондар 2, 3 - 2, 9 м. д. аймақтарда көрінеді. Ацетиленді топтардың көрші алифатты топтар СН ₃ , СН ₂ және СН - ға әсері, винилді топтар әсеріне қарағанда анағұрлым аз.

Арендер . Ароматикалық протондар ПМР спектрлерінде әлсіз өрістерде (6, 5 - 8, 0 м. д. ) сигналдар береді. Ароматты ядро алкилді топ көрші протондарына әсер етеді.

Галогентуындылар . Галоген атомдары атомдарының дезэкрандаушы эфекті осы көміртек томында орналасқан протондар сигналының 3 м. д. - ға дейінгі ПМР спектрлеріндегі әлсіз өріске күшті ығысуына алып келеді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.