C6800 Multinukleární NMR spektroskopie

Vyučující

doc. RNDr. Jiří Pinkas, Ph.D. (přednášející)

Anotace

V přednášce jsou diskutovány základní měřitelné veličiny NMR spekter, jako stínící konstanty a chemické posuny, skalární interakční konstanty a relaxační časy. Dále jsou zdůrazněny vlivy chemických a fyzikálních faktorů, strukturních parametrů a vliv chemické výměny na hodnoty těchto veličin. Praktické příklady a problémy jsou uvedeny z oblasti multinukleární NMR spektroskopie anorganických látek.

Osnova

1. Historický úvod. Základní pojmy: jaderný spin, magnetický moment, magnetogyrický poměr, isotopické zastoupení, magnetizace, populace, Larmorova frekvence.

2. Stínící konstanta, diamagnetické a paramagnetické stínění, Ramseyův vzorec. Lokální a nelokální vlivy. Chemický posun, referenční standardy. Rozsah chemických posunů.

3. Parametry ovlivňující stínící konstantu: oxidační číslo, koordinační číslo, náboj, symetrie, HOMO-LUMO rozštěpení, elektronegativita, normální a inverzní halogenová závislost, nefelauxetická a spektrochemická řada.

4. Korelace chemických posunů s vazebnými délkami, úhly, UV maximy, IR silovými konstantami, Hammetovými sigma konstantami.

5. Vlivy na chemický posun: isotopové efekty, SIIS, magnetická anisotropie chemických skupin, teplota, rozpouštědlo, ASIS.

6. Satelitní signály, isotopomery, výpočet isotopického zastoupení.

7. Chemická ekvivalence a symetrie molekul. Prochirální a C2 skupiny. Homotopická, enantiotopická, diastereotopická a heterotopická jádra. Chirální rozpouštědla, posuvová činidla.

8. Dipolární interakce. NMR spektroskopie v pevné fázi.

9. Skalární interakce. Interakční konstanta, Diracův model, Pople-Santryho vzorec, redukovaná interakční konstanta. Vlivy na interakční konstantu: s-charakter, hybridizace, elektronegativita, koordinační číslo, vazebné úhly, dihedrální úhly, Karplusova rovnice.

10. Konstrukce multipletů. Notace spinových systémů. Jednoduché spinové systémy: AB, ABX, AA'X, AA'XX'. Simulace spekter.

11. Relaxace. Relaxační časy T1 a T2. Korelační čas. Extreme narrowing limit. Inversion Recovery a Spin Echo metody.

12. Relaxační mechanizmy: dipolární, anisotropie chemického posunu, spinová rotace, skalární relaxace, kvadrupolová, paramagnetická. NOE.

13. Dynamická NMR spektroskopie. Chemická výměna. Ekvivalentní a neekvivalentní systémy. Simulace dynamických NMR spekter.

Literatura

• NMR and the periodic table. Edited by Robin K. Harris - Brian E. Mann. London : Academic Press, 1978. 459 s. r81. ISBN 0-12-327650-0.

• Hájek, Milan. Kvantitativní FT NMR spektroskopie v chemické praxi. 1. vyd. Praha : Academia, 1989. 164 s. Pokroky chemie [Academia]; 20. r90. ISBN 80-200-0096-8.

• Braun, Siegmar - Kalinowski, Hans - Otto - Berger, Stefan. 150 and more basic NMR experiments : a practical course. 2nd exp. ed. Weinheim : Wiley-VCH, 1998. 595 s. ISBN 3-527-29512-7.

• Sanders, Jeremy K. M. Modern NMR spectroscopy : a workbook of chemical problems. 2nd ed. Oxford : Oxford University Press, 1993. 127 s. r94. ISBN 0-19-855812-0.

• Schraml, Jan. Dvourozměrná NMR spektroskopie. 1. vyd. Praha : Academia, 1987. 130 s. Pokroky chemie [Academia]; 15. r88.

• Farrar, Thomas C. - Becker, Edwin D. Pulse and Fourier Transform NMR : Introduction to Theory and Methods. New York : Academic Press, 1971. 115 s. r91.

• Two-dimensional NMR spectroscopy : applications for chemists and biochemists [Croasmun, 1994]. Edited by William R. Croasmun - Robert M. K. Carlson. 2nd ed. New York : VCH Publishers, 1994. xxii, 958. Methods in stereochemical analysis. ISBN 1-56081-664-3-.

• Wehrli, F. W. - Wirthlin, T. Interpretation of carbon-13 NMR spectra. London : Heyden, 1980. 310 s. r82. ISBN 0-85501-207-2.

• Goljer, Igor - Liptaj, Tibor. Nové metódy FT NMR spektroskopie kvapalín. 1. vyd. Bratislava : VEDA vydavatel'stvo Slovenskej akadémie vied, 1986. 181 s. Pokroky chémie [Veda]. r87.

• Derome, Andrew E. Modern NMR techniques for chemistry research. Oxford : Pergamon, 1987. xvii, 280. Tetrahedron organic chemistry series; vol. 6. ISBN 0-08-032513-0.

• Breitmaier, Eberhard. Structure elucidation by NMR in organic chemistry : a practical guide. Translated by Julia Wade. Chichester : John Wiley & Sons, 1993. 265 s. r94. ISBN 0-471-93381-3.