多步合成后通过台式NMR

在这次采访中,AZoM谈判亚历山大·迈尔博士,高级应用化学家Nanalysis公司关于台式NMR在化学教学的好处,和贯穿的一个例子使用核磁共振遵循一个典型有机反应在本科实验室可以使用。

通过台式NMR Nanalysis XPOD——多步合成之后从AZoNetwork在Vimeo上。

什么是最重要的因素在帮助学生学习新方法,如核磁共振?

“知识不能通过口头…学生应该学习过程的积极参与者,所以他们可能构建知识在自己的脑海中。”——这句话可能会比以往更相关。当我们需要适应大流行情况和找到合适的教学方法,我们不能忽视,有意义的学习是需要三件事:认知方法(材料)的实际理解,情感的方法(与材料相关的感情)和精神运动学习(在物理科学像化学尤为重要)。亚博老虎机网登录

在实验课程,学生可以直接与同事和老师互动。指令可以在一个更个性化的水平,依照个别学生的需要。此外,指导调查和发现感觉让学生学习以最好的方式。

包括表征技术是常见的做法在实验室课程,但如果我们看看技术往往是报告文学和比较这多久学生使用他们在实验室里,有一个显著的差异。

出版物的大多数报告的分析方法核磁共振光谱学。

为什么使用核磁共振技术在教学有限?

轨迹核磁共振光谱仪不容易负担得起的或容易由于资本成本和运营费用高,而且因为受过专门训练的人员被要求保持liquid-cryogen-consuming仪器。大学光谱仪通常工作能力,实践教学和展示空间很小。可访问性也可以有限如果核磁共振设备不相同的建筑实验室课程。

因此,核磁共振光谱通常是介绍在干燥和理论层面,在讲义用于解释核磁共振数据采集的实际步骤,而不是动手学习。实际光谱来自数据库或先前记录的数据从助教;或者,在一个更好的情况下,学生可以通过自己的样本分析部门和等待接收他们的光谱。再次,学生缺少实际动手经验。

台式NMR如何帮助学生获得亲身学习与核磁共振?

通过装备教学实验室台式NMR,学生可以获得频谱自己,学习如何建立一个实验很容易,直接接受核磁共振光谱。在这种情况下,学生甚至可以学习如何调整和NMR具体参数有什么影响他们每个人对由此产生的光谱。

自2010年代以来台式核磁共振设备可用从核磁共振技术的小型化和结果。常规轨迹NMR谱仪由三部分组成:致冷剂冷却,超导磁体,控制台,包含电子探针内部的磁铁之间的通信,计算机,这使得最终的组件的设置。

所有这些组件都是结合在一个一体化的外壳。电子设备安装在一个单独的电路板。内部电脑可用,但是您还可以使用一个外部计算机控制NMR谱仪和处理数据。

这个系统是基于永磁技术,不需要制冷剂和没有移动部件,可以卡住,导致测量中断操作。可自动化的功能,如自动匀场允许用户完全专注于实验。

台式NMR怎么能分类和用户期望能吗?

低场高分辨率台式核磁共振光谱仪NMR技术的添加一个新图层,填充松弛计和轨迹核磁共振光谱仪之间的差距。

在分辨率和灵敏度增加轨迹仪器,那么成本和所必需的专业知识水平有效地使用这些工具。另一方面,鲁棒性和可访问性增加松弛计。

我们的目标与台式核磁共振光谱学并不是取代轨迹NMR,而是将这种强大的分析技术对应用程序和设置之前,它没有被雇佣。

台式核磁共振可负担得起的,仍是高分辨率和灵敏度。这使它理想的工具,不仅对工业应用或反应监测也为结构说明和教学。学生能够管理自己的通风柜旁边的样品他们一直工作在一个易于使用的光谱仪,最终使核磁共振的方法使用。

最好的方法是什么把核磁共振光谱学介绍给学生的学习经验吗?

了解核磁共振光谱学是一个非常重要的主题在化学教育中,但没有达成协议何时或如何介绍这个强大的表征技术本科生。一些教育家介绍这个早在第一年和第二年。最常用的策略之一是引入核磁共振光谱学在介绍有机化学课程的组成部分。

一些教育家关注简单的对称和碳核磁共振,而许多从质子核磁共振。随着质子核磁共振,关键概念要求学生同时关注三条信息:(a)的化学转变,代表一个原子核的化学环境;(b)集成峰值,对应于细胞核的数量分析物信号;和(c)的多重性,反映了分子内连接的化合物。

首先通过引入碳核磁共振,学生可以专注于理解化学位移处理集成和多样性在质子核磁共振。例如,香芹酮的氢氯化反应可以用作碳核磁共振实验样本。在这里,只有一个四种可能的氯化产品形成。这可以明确地证实了计算主要的数量,二级,三级,季碳原子中观察到各自的部门和1 d光谱。

你能给我们的读者一个质子核磁共振样品实验,通常表明学生?

这个过程是基于从《华尔街日报》的一篇文章的化学教育和特性的三步合成对位三联苯衍生物,包括著名的Diels-Alder反应。值得注意的是,这些实验可以在两到三个快速执行实验室会议,包括收购1 d NMR谱的每一步。

我们开始与二烯的Diels-Alder反应在5 -三甲基苯乙炔亲二烯体回流半小时生成二氢三联苯物种在67%的收益率。异构化的4-dihdydro环己二烯衍生物在基本条件下甲醇导致2,3-dihydro导数的产量。脱氢反应采用DBU和三氯溴甲烷在DCM收益率的对位三联苯88%,对应于54%的收益率超过三个步骤。

每一个产品得到白色固体,成功可以台式NMR光谱的特征。有趣的是,Dies-Alder反应的立体选择性可以通过前沿分子轨道理论合理化和证实了光谱的学生。

60 MHz Diels-Alder产品的核磁共振谱的第一步合成、信号的芳香地区观察苯组的单线态为7.29 ppm。烯氢原子被观察到5.77 ppm的紧身上衣和一个常数1.8赫兹。可以找到相同的耦合常数为4.46 ppm的紧身上衣,它确定了烯烃的苄基的质子在附近的位置。甲基3.55 ppm信号显然是可辨认的一体化区域的6和单线态的多样性由于缺乏相邻质子。

应该注意的是,我们不仅可以分配所有氢原子第一中间产品的合成,而且我们可以证实,只有一组信号,这意味着Diels-Alder反应是立体定向(我们都知道从教科书)。

由于分子的对称性,理论上不同的立体异构体的数量从4减少到2。对映体可以通过旋转对齐,因此是相同的。如果有两个diasteromers礼物,我们会看到两组信号频谱强度不同,非对映体可以通过核磁共振光谱学分化。这个观察完全同意前线分子轨道理论。

成功的一代的异构化产品也可以证实了核磁共振。芳香氢原子作为多重态出现在7.46到7.25 ppm的范围。由于共轭双键,烯烃信号在前场的转向6.56 ppm相比以前的频谱。烯烃和乙烯质子被观察到的汗衫,不再作为对比。这是由于没有邻近的原子。在3.58 ppm甲基保持相对不变。

最终产品-对位三联苯衍生物4显示一个非常明确的NMR谱有两个背心芳香地区7.48和7.37 ppm,烷基地区和单线态3.58 ppm,也可以分配给分子中甲基。

你能告诉我们的读者更多关于Diels-Alder反应为什么这很重要?

Diels-Alder反应不仅是这里讨论的合成的关键步骤,也是一个优秀的值得研究的转变。

奥托一昼夜的和库尔特·阿尔德获得了1950年的诺贝尔奖的二烯合成的发现和发展。今天,几乎每一个化学的学生都知道一昼夜的桤木的反应。它正式环加成作用,这是一个子类的pericyclic反应。Pericyclic反应进行协调,以及环加我们可以观察electrocyclizations,单键转移的反应,和其他类似烯反应。

Diels-Alder反应三个π键——四个电子来自二烯和两个电子来自亲二烯体——转换为一个新的π键和两个σ键生成六元环。

图的这个反应,我们会看到四个不同能量状态的二烯从零到三个节点,与两亲二烯体的能量状态。二烯数量4个电子,亲二烯体计数两个,我们可以相应地分配HOMO和LUMO。

取代基的苯二烯和吸电子methylester函数dieneophile证实正常electron-demand Diels-Alder反应。负电子的HOMO二烯与缺电子的LUMO亲二烯体因为这个能量差距小于二烯的LUMO和人类之间的亲二烯体。与电子逆系统的需求,这种交互是反过来的。

因为轨道系数的二烯亲二烯体,交互是同侧的——这是伍德沃德霍夫曼规则所允许的。

台式NMR可以用来演示如何Diels-Alder反应学生?

我们最近进行了多步合成,包括Diels-Alder反应,和每一个中间产品进行了分析,证实了60 MHz台式核磁共振光谱学。

这个示例实验也可以用作实际pericyclic反应在处理学生的介绍。的每一步合成了短反应时间和良好的收益,使它一个合适的实验甚至短实验室会话的有机的课程。

核磁共振光谱的任务很简单和良好的协议与一昼夜的桤木反应的立体选择性。化学位移、集成和多样性可以与学生讨论,关于合成化合物的分子结构。

规模、成本和维护特点使台式核磁共振仪器提供一个有吸引力的选择第一或二年级化学学生的介绍核磁共振光谱学,对有意义的学习有很高的热情。

低场核磁共振仪器有问题,教育者应该意识到吗?

应该注意的是,低场工具更容易产生核磁共振光谱和二阶效应。与一阶相比,光谱和二阶效应不容易被眼睛并不是可榨出的一些信息。

虽然有大量的化合物没有显示二阶效应低的领域——如我之前提到的光谱——还有其他。这可以对教育者来说不想添加这个额外的复杂性分析。

为了帮助解决这个问题,我们最近提交了一篇论文旨在帮助教师克服这个限制。在本文中,我们提出了一系列超过200分子从20化合物类的核磁共振光谱可以使用60 MHz视觉检查和解释工具。

关于亚历山大·迈尔

亚历山大·梅尔是一个高级应用程序化学家Nanalysis欧洲分支。他毕业与卡尔斯鲁厄理工学院有机化学博士学位,德国,主要集中在均相催化使用核磁共振光谱分析。作为团队的一部分现在两年多了,亚历克斯竭诚股份公司愿景——使核磁共振光谱学访问和地方将这种强大的分析方法还没有工作之前,和工作管理工业合作范围广泛的应用程序和方法验证。

这些信息已经采购,审核并改编自Nanalysis集团提供的材料。亚博网站下载

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