Глава 11: Протонный ядерный магнитный резонанс | Область алкенов и бензола | Органическая химия п...

Ссылки для покупки следующих товаров: «Органическая химия» Клейдена-Гривса-Уоррена: https://amzn.to/3EbSXwv Микрофон Blue Snowball iCE для записи и стриминга: https://amzn.to/2XjpdND Беспроводной графический планшет HUION Inspiroy Q11K V2: https://amzn.to/3npOPDf В этом видео мы объясним области алкенов, бензолов и альдегидов в протонном ядерном магнитном резонансе (ЯМР). Это серия видеороликов по книге «Органическая химия» Клейдена-Гривса-Уоррена. Этот видеоурок по органической химии посвящен главе 11 («Протонный ядерный магнитный резонанс (ЯМР)»). Область алкенов и область бензолов В ЯМР 13C одной области было достаточно для обоих этих явлений, но посмотрите, насколько все отличается в протонном ЯМР. Два сигнала углерода почти одинаковы (разница 1,3 м.д., менее 1% от общей шкалы в 200 м.д.), но сигналы протонов очень сильно различаются (разница 1,6 м.д. = 16% от шкалы в 10 м.д.). Должна быть какая-то фундаментальная причина этому. Кольцевой ток бензольного кольца вызывает большие сдвиги для ароматических протонов. У простого алкена в плоскости молекулы есть область низкой электронной плотности, потому что π-орбиталь имеет там узел, и атомы углерода и водорода, лежащие в плоскости, не получают экранирования от π-электронов. Как электронодонорные и электроноакцепторные взаимодействия изменяют химические сдвиги. Мы можем получить представление о влиянии распределения электронов, рассмотрев ряд 1,4-дизамещенных бензолов. Эта закономерность делает все оставшиеся атомы водорода в кольце одинаковыми. Соединения перечислены в порядке химического сдвига: наибольший сдвиг (наиболее низкое поле) — первым. Сам бензол резонирует при 7,27 м.д. Сопряжение показано обычными изогнутыми стрелками, а индуктивные эффекты — прямой стрелкой рядом с группой. Показан только один эффект и один атом водорода; фактически, обе группы оказывают одинаковое воздействие на все четыре одинаковых атома водорода. Электронно-богатые и электронно-дефицитные алкены Аналогичная ситуация наблюдается и с алкенами. Мы сосредоточимся на циклогексене, чтобы провести хорошее сравнение с бензолом. Шесть одинаковых протонов бензола резонируют при 7,27 м.д.; два одинаковых протона алкена циклогексена резонируют при 5,68 м.д. Сопрягающая и электроноакцепторная группа, такая как кетон, удаляет электроны из двойной связи, как и ожидалось, — но неравномерно. Протон, расположенный ближе к группе C=O, лишь немного смещен в низкополевую область по сравнению с циклогексеном, но более удаленный протон смещен более чем на 1 м.д. в низкополевую область. Стрелками показано распределение электронов, которое можно определить по спектру ЯМР. Структурная информация из области алкенов Протоны алкенов на разных атомах углерода, очевидно, могут отличаться, если сами атомы углерода различны, и мы только что рассмотрели примеры этого. Протоны алкенов также могут отличаться, если они находятся на одном и том же атоме углерода. Все, что необходимо, это чтобы заместители на другом конце двойной связи сами по себе были разными. Силиловый еноловый эфир и ненасыщенный сложный эфир, приведенные ниже, оба попадают в эту категорию. Протоны на двойной связи должны быть разными, потому что каждый из них находится в цис-положении по отношению к разным группам. Третье соединение представляет собой интересный случай: разные смещения двух протонов на кольце доказывают, что связь N–Cl расположена под углом к связи C=N. Если бы она была на одной линии, два водорода были бы идентичны. Другая сторона связи C=N занята неподеленной электронной парой, а атом азота имеет тригональную структуру (sp2-гибридизация). Адгелевая область: ненасыщенный углерод, связанный с кислородом Адгелевый протон уникален. Он непосредственно связан с карбонильной группой — одной из наиболее электроноакцепторных групп — и сильно деэкранирован, резонируя с наибольшими сдвигами среди всех протонов CH в области 9–10 м.д. Структурная информация из альдегидной области Протоны двойных связей, даже очень электронодефицитных двойных связей, таких как у нитроалкенов, почти не попадают в альдегидную область. Однако некоторым бензольным кольцам с очень электроноакцепторными группами это удается благодаря дополнительному сдвигу кольцевого тока в низкополевую область, поэтому следует остерегаться нитробензолов, поскольку они могут иметь сигналы в области 8–9 м.д. Протоны на гетероатомах более вариабельны, чем протоны на углероде. Протоны, непосредственно связанные с O, N или S (или любым другим гетероатомом, но эти являются наиболее важными), также имеют сигналы в спектре ЯМР. До сих пор мы избегали их, поскольку положения этих сигналов менее надежны и потому что на них влияет обмен. Обмен кислых протонов выявляется в спектрах протонного ЯМР. Соединения с очень полярными группами часто лучше всего растворяются в воде. Спектры ЯМР обычно записываются в CDCl3, но тяжелая вода, D2O, является отличным растворителем для ЯМР. Вот некоторые результаты, полученные в этой среде. #ОрганическаяХимия #ОрганическаяХимияКлейден...