Избирательная токсичность. Физико-химические основы терапии Том 2 - Альберт А.
ISBN 412-26010-7
Скачать (прямая ссылка):
Обычно в химии метод ЯМР используют для того, чтобы определить, присутствуют ли в молекуле те или иные определенные группы; его широко применяют для установления строения вновь синтезированных или выделенных соединений. Метод
379" ЯМР играет важную роль в исследовании потенциально тауто-мерных соединений. В случаях, когда таутомерное равновесие устанавливается медленно (как это часто происходит, если подвижный протон соединен с атомом углерода в одной из та-утомерных форм), сигналы различных таутомерных форм регистрируются независимо и появляется возможность провесті| кинетическое исследование. Если же подвижный протон связан! с атомами азота или кислорода, равновесие устанавливается почти мгновенно.
Образование водородных связей изменяет окружение атомсв водорода и, следовательно, может оказывать существенное влия ние на величину химических сдвигов. Так, например, б протона, ОН-группы в концентрированных растворах спиртов в хлоро-; форме обычно равна 5,3, но при достаточном разбавлении (или. нагревании) сигнал смещается в область слабого поля и б становится равной 0,5 м. д. вследствие разрыва межмолекулярных связей. Однако химические сдвиги протонов веществ, имеющих внутримолекулярные водородные связи, не изменяются при разбавлении, что позволяет различить меж- и внутримолекулярные водородные связи. При съемке спектров при различных температурах это различие становится еще более явным даже для таких сложных молекул, как полипептиды [Kessler, 1982].
Кроме эффектов экранирования, о которых говорилось выше, магнитное поле прибора может вызывать электронные токи, приводящие к сильному экранированию в случае протонов ацетилена (6 = 2,3), в то время как ароматические протоны сильно деэкранированы (6 = 7—8).
Из-за спин-спинового взаимодействия между протонами с разными химическими сдвигами сигналы в спектре ПМР часто ; представляют собой дублеты, триплеты или квартеты. Это рас-1 щепление выражается в виде частоты, обозначаемой буквой J, и называется константой спин-спинового взаимодействия. Вза-• имодействие протонов через сигма-связи обычно бывает сильным, но быстро ослабляется с расстоянием, в то время как взаимодействие через я-электронные системы в молекулах ароматических соединений слабо и медленно уменьшается с увеличением расстояния.
Для съемки спектров ПМР чаще всего используют или апро-тонные растворители (например, четыреххлористый углерод), или такие, в которых сигналы протонов лежат в слабом поле (например, трифторуксусная кислота), или же полностью дей-терированные растворители (например, дейтерированные диме-тилсульфоксид, ацетон, хлороформ). Для биологически важных соединений наиболее подходящий растворитель вода, однако, сигнал ее протонов может перекрываться с сигналами исследуемых веществ. Этот сигнал можно устранить с помощью импульсного метода. В качестве растворителя применяют оксид дейтерия. Он сам не дает сигналов в спектре, но приводит к исчезновению сигналов протонов, связанных с атомами азота,
380" кислорода или серы, способных быстро обмениваться на дейтерий.
Каталог интерпретированных спектров см. Simons и Zanger (1972), введение в ПМР-спектроскопию — Jackman, Sternhell (1969), обзор по ПМР-спектроскопии азотсодержащих гетеро-циклов — Batterham (1973).
В. Другие виды ядерного магнитного резонанса. Метод ЯМР на ядрах 13C по частоте использования занимает второе место после метода ПМР и позволяет получить информацию, служащую дополнением к данным протонных спектров. Естественное содержание изотопа 13C составляет 1,1%, поэтому для съемки спектра необходимо использовать ампулы большого объема. Получаемые слабые сигналы усиливаются посредством быстрого усреднения во времени, предшествующего преобразованию Фурье. Применение соответствующих радиочастот позволяет получить спектры с полным подавлением С—Н-взаимодействий (С—С-взаимодействие не представляет сложной проблемы). В спектрах ЯМР 13C по сравнению со спектрами ПМР реже проявляются локальные эффекты, кольцевые токи и анизотропия также выражена значительно слабее, поэтому сигналы в спектрах 13C хорошо разрешены и легче интерпретируются.
Обычно в спектрах ЯМР 13C используется область 0— 220 м. д., причем в качестве внутреннего стандарта, химический сдвиг которого равен 0, используется тетраметилсилан (TMC). Сигналы атомов углерода метальных групп обычно лежат в области 10—30 м. д.; при 50 м. д. появляются сигналы атомов углерода CH- и ЫСНг-групп, затем сигналы ароматических и гетероароматических атомов углерода (около 125 м. д.) и, наконец, сигналы атомов углерода карбоксильных групп и амидов (около 170 м. д.). При работе с биологически важными веществами идеальным растворителем является вода, так как при этом можно использовать буферные растворы. Однако можно применять и углеродсодержащие растворители, если их сигнал не лежит в исследуемой области спектра.
Вопросам интерпретации спектров ЯМР 13C посвящена книга Wehrli, Wirthlin (1976).
Естественное содержание 15N составляет 0,37%, однако применение преобразования Фурье позволяет широко использовать ЯМР 15N. Стандартом при этом служит ион аммония, а спектр снимают в области от 8 до 800 м. д. Исследуемый образец помещают в большие ампулы. Сигналы алкиламинов лежат около 0 м. д., амидов — около 100 м. д., пуринов и пиримиди-нов — около 200 м. д., нитрогрупп — около 350 м. д., а нитрозо-групп — около 750 м. д. Таким образом, сигналы в спектре распределяются неравномерно, большинство из них располагается в области сильного поля.
