Двумерная ЯМР NOESY спектроскопия в конформационно жестких и подвижных гетероциклах среднего размера

• Автор: Хайрутдинов, Булат Имамутдинович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 143 с.

Глава 1. Метод ЯМР в исследованиях жестких и конформационно подвижных молекулярных систем

1.1. Динамическая ЯМР спектроскопия

1.2. Описание >ЮЕ8¥ эксперимента

1.2.1. Общие принципы двумерной спектроскопии ЯМР и применение ее к

изучению процессов химического обмена

1.2.2. Релаксация в двухспиновой системе и уравнения Соломона

1.2.3. Механизмы релаксации

1.2.4. Кросс-релаксация в системе с большим числом спинов в двумерном

Ж)Е8У спектре

1.2.5. Кросс-релаксация в двухспиновой АВ системе

1.2.6. Двухспиновая система с кросс-релаксацией и медленным химическим обменом

1.3. Основные типы конформаций и конформационных переходов в циклах среднего размера
1.4. Экспериментальная техника и обработка результатов
Глава 2. Двумерная Ж)Е8У ЯМР спектроскопия в конформационно жестких молекулах
2.1. ЯМР ’Н и 2М ЫОЕ8У спектры «гексахлор-додекаена»
2.2. Стандартная импульсная >ТОЕ8У последовательность без подавления
спин-спинового взаимодействия
2.3. Нормирование интегральных интенсивностей кросс-пиков на
диагональные пики в 2МЖ)Е8У спектрах
2.4. 2М ЯМР Ж)Е8У спектроскопия с короткими временами задержки
2.5. Анализ полной релаксационной матрицы
2.6. Сравнительный анализ различных подходов для определения
межпротонных расстояний
Глава 3. Динамический ЯМР и двумерная ЯМР спектроскопия (NOESY и COSY модификация) в гетероциклах среднего размера
3.1. Семи- и восьмичленные S- содержащие гетероциклы
3.2. ЯМР ‘Н и 13С спектры производных семичленных гетероциклов
3.3. Анализ конформационной структуры производных семичленных гетероциклов
3.4. 2М ЯМР NOESY спектроскопия «бензциклогептена»
3.5. ЯМР 'Н и 13С спектры производных S-окисей восьмичленных дитиаацеталей
3.6. Анализ конформационной структуры кислородосодержащих
восьмичленных дитиаацеталей
Глава 4. Системы с химическим (конформационным) обменом
4.1. Разделение вкладов в интенсивности кросс-пиков процессов химического обмена и ЯЭО
4.2. Разделение химического обмена и ЯЭО в системе спинов не связанных
спин-спиновым взаимодействием
4.3. Разделение химического обмена и ЯЭО в системе спинов связанных
слабым спин-спиновым взаимодействием
4.3.1. 2MNOESY спектроскопия 5,5-диметил-1,3-диоксана
4.3.2. Исследование обменных и NOESY эффектов в «трисульфиде»
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
АВТОРСКАЯ ЛИТЕРАТУРА

Спектроскопия Ядерного Магнитного Резонанса (ЯМР) с каждым годом расширяет свои возможности по изучению структуры и свойств различных соединений. Современные возможности спектроскопии ЯМР позволяют исследовать не только пространственное строение вещества, но и внутри- и межмолекулярные перегруппировки (позиционный или химический обмен). В ряду этих процессов неослабевающий интерес вызывает стереодинамика органических молекул, в частности изучение конформаций и конформационных превращений циклических молекул в растворах. Это обусловлено как научно-практической значимостью этих исследований, так и тем, что стереодинамические превращения выступают как элементарная стадия в других молекулярных превращениях (например, в таутомерных).
Среди прочих методик ЯМР, позволяющих решать подобные задачи, наиболее подходящими являются динамический ЯМР и двумерная спектроскопия ЯМР РТОЕБУ. При этом нужно отметить, что по сравнению с динамическим ЯМР двумерная спектроскопия Ж)Е8У недостаточно адаптирована к исследованию структуры относительно малых молекул, попадающих под условие быстрого движения (со0тс «1; тс — время корреляции, со0 ~ резонансная частота ядер). Поэтому, важным было выбрать наиболее удобный подход для получения количественной информации о межпротонных расстояниях для гетероциклических молекул, ошибка измерения в котором была бы минимальна.
В настоящее время нет единой концепции влияния среды на геометрические параметры, характеризующие конформации гетероциклических соединений. Поэтому вопрос об изменении пространственной структуры гетероциклов, определяемой методом двумерной ПОЕЭУ спектроскопии ЯМР, при смене среды также весьма интересен.
Исследования медленных (в шкале ЯМР) химических обменных процессов в органических соединениях методом двумерной спектроскопии

Таблица 2.1-1 Химические сдвиги (м.д.) исследованного соединения (I) в различных растворителях
растворитель Н2'8 Hf Hv h-s СНз
ацетон-йб 3.50 4.32 3.77 4.93 1
ацетонитрил-йз 3.42 4.24 3.63 4.72 1
бензол-йв 3.40 4.30 3.45 4.04 1
хлороформ-й3 3.39 4.24 3.45 4.57 1
Примечание: константы спин-спинового взаимодействия были получены из расчетов формы спектра многоспиновой системы наилучшим образом совпадающим с экспериментальным (deconvolution) по программе MectrRe-C 2.3а для растворителя ацетон-й6 и составили 2J3a,3e -12.1 rn,3J3e,2 11.6Гц,3J3a,2 4.2 Гц, 3J2,8 8.3 Гц, 3J4,CH3 5.1 Гц, 4J3e,8 -0.5 Гц.
Сигналы протонов Н2’8 имеют химический сдвиг 8 3.50 м.д. и сложную мультиплетную структуру из-за сильного спин-спинового взаимодействия с протонами Н3’7. Химические сдвиги протонов 8 равны Н37-а 3.77 м.д., Н3,7-е 4.32 м.д., а геминальная константа равна 2J —12.1 Гц. И, наконец, в слабопольной области спектра резонирует в виде квартета протон Н5 8 4.93 м.д. Химические сдвиги, константы спин-спинового взаимодействия в различных растворителях и времена продольной релаксации, измеренные методом инверсии-восстановления, приведены в табл. 2.1-1 и в табл. 2.1-2 соответственно. Экспериментальные значения времен Ti в ацетоне-d также обсуждаются ниже и приводятся в табл. 2.5-1.
На рис. 2.1-3 приведен двумерный спектр NOESY в ацетоне-с16. На этом рисунке под номерами 1-5 обозначены диагональные пики, а под номерами 6-13 кросс-пики образованные за счет проявления ЯЭО. Надо отметить, что все диагональные пики имеют положительные значения интегральных
Таблица 2.1-2 Времена продольной спин решеточной релаксации Т1 соединения (I)
№ ядра ацетон ацетонитрил бензол хлороформ
Т, Гс.1 Т, Гс.1 т, Гс.1 Т, [с.]
1 Н5а 2.4 2.1 1.8 1
2 Н3,/Е 2.1 2.0 1.7 1
3 Н3,а 1.7 1.5 2.0' 1
4 н2,8 4.1 3.6 2.0' 2
5 СНз 1.8 1.7 1.4 1
Примечание: символом отмечены сигналы, которые не разрешаются в спектре