Робоча навчальна програма для студентів спеціальності 0703 Хімія



Скачати 472.19 Kb.
Сторінка3/4
Дата конвертації30.04.2017
Розмір472.19 Kb.
1   2   3   4

ЗМІСТОВНИЙ МОДУЛЬ 2



Тема: ЯМР-спектроскопія
Лекція 1. Характеристика магнітних ядер (спін, магнітний момент, гіромагнітне відношення). Взаємодія магнітних моментів ядер з магнітним полем. Ядерна прецесія. Моделі, що використовуються для ілюстрації поведінки магнітних ядер в постійному магнітному полі. Макроскопічна ядерна намагніченість, залежність від температури та напруженості зовнішнього магнітного поля. Спін-ґраткова і спін-спінова релаксація, час релаксації. Розподілення ядер між рівнями енергії в зовнішньому магнітному полі (розподілення Больцмана). Умови ядерного магнітного резонансу. Основне рівняння ЯМР. Поняття про рівняння Блоха, форма сигналу ЯМР.

Лекція 2. Способи реєстрації сигналу ЯМР – метод повільного проходження та Фур’є-спектроскопія. Вплив радіочастотного імпульсу на макроскопічну ядерну намагніченість. Спад вільної індукції (СВІ). Фур’є перетворення кривої спаду вільної індукції. Переваги Фур’є ЯМР-спектроскопії над методом повільного проходження. Блок-схема спектрометра ЯМР. Характеристики приладів ЯМР – чутливість та роздільна здатність, робоча частота. Обертання зразка та його наслідки. Розчинники в ЯМР та вимоги до них.

Лекція 3. Хімічне зміщення сигналу ЯМР, константа екранування ядер, діамагнітний та парамагнітний вклади в константу екранування. Одиниці вимірювання хімічного зсуву в спектроскопії ЯМР. Поняття про ізохронні, хімічно (не)еквівалентні, магнітно (не)еквівалентні ядра. Еталонні речовини в спектроскопії ЯМР та вимоги до них, шкали хімічних зміщень. Залежність хімічного зсуву від будови речовин (на прикладі 1Н ЯМР та 13С-ЯМР. Магнітно-анізотропні групи, їх вплив на навколишні ядра. Кільцеві ароматичні токи, їх вплив на резонанс навколишніх ядер. Використання хімічного зсуву в структурних дослідженнях. Кореляційні таблиці хімічних зсувів.

Лекція 4. Спін-спінова взаємодія, її прояв в спектрах ЯМР. Мультиплетність сигналів ЯМР. Правила розщеплення ЯМР сигналів першого порядку. Константи спін-спінової взаємодії (КССВ), їх класифікація в залежності від кількості зв’язків між магнітними ядрами. Позначення спінових систем. Типовий вигляд сигналів ЯМР спінових систем АХ, АВ, АМХ, АВС, АА’ВВ’, АА’ХХ’. ЯМР Магнітних ядер в діастереотопних групах. Ефекти вищого порядку в спектрах ЯМР. Залежність КССВ від геометрії молекул. Формула Карплуса.

Лекція 5. Аналіз типових спектрів ЯМР на ядрах 1Н. Знаходження та практичне використання параметрів ЯМР для дослідження складу та будови хімічних сполук.

Лекція 6. Методики зйомки спектрів на ядрах 13С, особливості (в порівнянні зі спектрами на ядрах 1Н). Кореляційні таблиці хімічних зсувів, типові (характеристичні) значення хімічних зміщень для спектроскопії на ядрах 13С.

Лекція 7. Подвійний резонанс, практичне використання в ЯМР. Явище насичення в ЯМР, практичне застосування. Ефект Оверхаузера, практичне застосування.

Лекція 8. Поняття про шкали хімічних зміщень та властивості спектрів ЯМР на інших магнітних ядрах – 19F, 31P, 15N, 14N.

Лекція 9. Шкала часу в ЯМР; швидкі та повільні процеси з точки зору ЯМР. Практичне знаходження константи швидкості обмінного процесу за спектрами ЯМР. ЯМР парамагнітних речовин, зсув та уширення сигналів ЯМР.

Лекція 10. Поняття про двовимірну спектроскопію ЯМР. Принципова відмінність двовимірних спектрів ЯМР від одновимірних. Типи двовимірних спектрів. Двовимірні кореляційні спектри: методики COSY, HSQC, HMBC, NOESY, INADEQUATE. Способи зображення двовимірних спектрів. Двовимірнa J-спектроскопія – кореляція хімічних зсувів з константами спін-спінової взаємодії.

Лекція 11. . Типи задач у хімії, що можуть бути розв’язані за допомогою двовимірних кореляційних спектрів. Приклади.
Завдання для самостійної роботи (26 год) змістовного модуля 2

1. Рівняння Блоха.

2. Підготовка зразка для з’йомки спектрів ЯМР.

3. Робота з комп’ютерними програмами обробки одновимірних спектрів ЯМР.

4. Інтегрування сигналів ЯМР в спектрах. Використання інтегрування для кількісного аналізу зразків.

5. Лантаноїдні зміщуючі реагенти. Застосування в ЯМР-спектроскопії.



6. Робота з комп’ютерними програмами обробки двовимірних спектрів ЯМР.
Контрольні запитання до змістовного модуля 2:

  1. Чому для отримання спектрів ЯМР необхідно помістити зразок, що досліджується, в магнітне поле?

  2. Які математичні моделі використовуються для описання поведінки магнітних ядер в магнітному полі?

  3. Що називають „основним рівнянням ЯМР”?

  4. В чому полягає відмінність між Фур’є-ЯМР та методом повільного проходження в ЯМР.

  5. Як можна підвищити роздільну здатність та чутливість ЯМР спектрометрів?

  6. Чому зразок, як правило, обертають в датчику ЯМР для отримання якісного ЯМР-спектра?

  7. Чим відрізняються ізохронні, хімічно еквівалентні та хімічно нееквівалентні ядра?

  8. Поясніть відмінність між квартетом, дублетом дублетів, двома дублетами.

  9. Константи спін-спінової взаємодії є стереоспецифічними. Що це означає?

  10. Якими будуть наслідки додаткового опромінення зразка радіочастотним полем, що проявляються в спектрах ЯМР?

  11. Що сталося б з ЯМР-спектроскопією, якщо б не існувало явища релаксації?

  12. Які особливості спектроскопії ЯМР на ядрах 13С, в порівнянні з 1Н-ЯМР спектроскопією?

  13. Порівняйте параметри спектрів ЯМР на ядрах 1Н, 19F, 31P, 15N, 14N.

  14. Що означає вислів: „процес є повільним в шкалі часу ЯМР”?

  15. Як досліджують швидкості перебігання хімічних процесів за допомогою ЯМР?

  16. В чому полягає принципова відмінність двовимірних спектрів ЯМР від одновимірних?

  17. Які Ви знаєте типи двовимірних експериментів ЯМР? Для вирішення яких задач вони використовуються?


Запитання, які виносяться на іспит:


  1. Характеристика магнітних ядер (спін, магнітний момент, гіромагнітне відношення). Взаємодія магнітних моментів ядер з магнітним полем.

  2. Ядерна прецесія. Моделі, що використовуються для ілюстрації поведінки магнітних ядер в постійному магнітному полі.

  3. Макроскопічна ядерна намагніченість, залежність від температури та напруженості зовнішнього магнітного поля.

  4. Спін-ґраткова і спін-спінова релаксація, час релаксації.

  5. Розподілення ядер між рівнями енергії в зовнішньому магнітному полі (розподілення Больцмана).

  6. Умови ядерного магнітного резонансу. Основне рівняння ЯМР.

  7. Поняття про рівняння Блоха, форма сигналу ЯМР.

  8. Способи реєстрації сигналу ЯМР – метод повільного проходження та Фур’є-спектроскопія.

  9. Вплив радіочастотного імпульсу на макроскопічну ядерну намагніченість.

  10. Спад вільної індукції (СВІ). Фур’є перетворення кривої спаду вільної індукції. Переваги Фур’є ЯМР-спектроскопії над методом повільного проходження.

  11. Блок-схема спектрометра ЯМР. Характеристики приладів ЯМР – чутливість та роздільна здатність, робоча частота.

  12. Обертання зразка та його наслідки. Розчинники в ЯМР та вимоги до них.

  13. Хімічне зміщення сигналу ЯМР, константа екранування ядер, діамагнітний та парамагнітний вклади в константу екранування.

  14. Одиниці вимірювання хімічного зсуву в спектроскопії ЯМР. Поняття про ізохронні, хімічно (не)еквівалентні, магнітно (не)еквівалентні ядра.

  15. Еталонні речовини в спектроскопії ЯМР та вимоги до них, шкали хімічних зміщень.

  16. Залежність хімічного зсуву від будови речовин (на прикладі 1Н ЯМР та 13С-ЯМР.

  17. Магнітно-анізотропні групи, їх вплив на навколишні ядра. Кільцеві ароматичні токи, їх вплив на резонанс навколишніх ядер.

  18. Використання хімічного зсуву в структурних дослідженнях. Кореляційні таблиці хімічних зсувів, типові (характеристичні) значення хімічних зміщень для спектроскопії на ядрах 1Н та 13С.

  19. Поняття про шкали хімічних зміщень та властивості спектрів ЯМР на інших магнітних ядрах – 19F, 31P, 15N, 14N.

  20. Спін-спінова взаємодія, її прояв в спектрах ЯМР. Мультиплетність сигналів ЯМР.

  21. Правила розщеплення ЯМР сигналів першого порядку.

  22. Константи спін-спінової взаємодії (КССВ), їх класифікація в залежності від кількості зв’язків між магнітними ядрами.

  23. Позначення спінових систем. Типовий вигляд сигналів ЯМР спінових систем АХ, АВ, АМХ, АВС, АА’ВВ’, АА’ХХ’.

  24. ЯМР Магнітних ядер в діастереотопних групах.

  25. Ефекти вищого порядку в спектрах ЯМР.

  26. Залежність КССВ від геометрії молекул. Формула Карплуса.

  27. Подвійний резонанс, практичне використання в ЯМР.

  28. Явище насичення в ЯМР, практичне застосування.

  29. Ефект Оверхаузера, практичне застосування.

  30. Шкала часу в ЯМР; швидкі та повільні процеси з точки зору ЯМР.

  31. Практичне знаходження константи швидкості обмінного процесу за спектрами ЯМР.

  32. Інтегрування сигналів ЯМР в спектрах. Використання інтегрування для кількісного аналізу зразків.

  33. ЯМР парамагнітних речовин, зсув та уширення сигналів ЯМР

  34. Лантаноїдні зміщуючі реагенти. Застосування в ЯМР-спектроскопії.

  35. Поняття про двовимірну спектроскопію ЯМР. Типи двовимірних спектрів.

  36. Двовимірні кореляційні спектри: методики COSY, HSQC, HMBC, NOESY, INADEQUATE.

  37. Способи зображення двовимірних спектрів.

  38. Типи задач у хімії, що можуть бути розв’язані за допомогою двовимірних кореляційних спектрів.

  39. Принципова відмінність двовимірних спектрів ЯМР від одновимірних.

  40. Двовимірнa J-спектроскопія – кореляція хімічних зсувів з константами спін-спінової взаємодії.


Перелік рекомендованої літератури
1. Гюнтер Х. Введение в курс спектроскопии ЯМР. М., 1984, 480 с.

2. Корнілов М.Ю., Кутров Г.П. Ядерный магнитный резонанс в химии. Киев, 1985, 200 с.

3. Бартлой Дж., Койл Дж. Вобужденные состояния в органической химии. М., 1978, 446 с.

4. Бенуэлл К. Основы молекулярной спектроскопии. М., 1985, 379 с.

5. Свердлова О.В. Электронные спектры в органической химии. Л., 1985. 248 с.

6. Д. Бpаун, А. Флойд, М. Сейнзбеpи. Спектpоскопия оpганических веществ. М., МИР, 1992, 300 с.

7. Дж. Баpлтpоп, Дж. Кейл. Возбужденные состояния в оpганической химии. М., МИР, 1978, 446 с.

8. Э. Деpоум. Совpеменные методы ЯМР для химических исследований. М.,МИР, 1992, 402 с.




1   2   3   4


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка