ЯМР. Исчезновение сигналов в 13С-спектрах.

[Konstantinrs]

Сабж:
1. Производные азотсорержащих гетероциклов (имидазола и бензоимидазола).
2. ЯМР 300МГц Брукер. Хлороформ.
3. Протонники полностью подтверждают структуру (аналогично с масс-спектрами и элементным анализом), т.е. без сомнений рассматриваемое вещество - оно и есть.
4. Нет сигналов двух СН-групп в имидазольном цикле, которые ожидаются в 116 и в 121 м.д. примерно. Т.е. вот все сигналы есть, ароматика там, метильные и метиленовые группы, даж четвертичные все как один. А вот двух сигналов СН-групп - нет.
5. Мысль. Мож там куча возможных промежуточных структур в цикле (резонансные структуры), и собсна поэтому окружение у СН групп постоянно значительно меняется. И время регистрации велико по сравнению со временем перехода от одной формы к другой.
6. Кто-нить такое видел? Если да, то где? И как с этим бороться?
П.С. охлаждали до -45 - один хрен.
Заранее - спасиб)))

[Сержл]

На 300-ке может быть и один сигнал ~ 122 мд, предсказалка плохо суслики считает.

[Konstantinrs]

Не, эт все понятно, что прога-дура. Но нет вообще ни одного сигнала. Даже если предположить, что эти два углерода равноценны (хотя это не так, потому как окружение разное, там же два азота в гетероцикле, плюс у одного азота, например, метил, итого: два СН между двух неравноценных атомов азота), то должен быть один пик достаточной интенсивности даже на 300ке. Но его тупо нет!
Допустим, берем дибазол из аптеки, этим же дейтерированным хлороформом прекрасно извлекается целевой продукт (ибо там крахмал, стеарат кальция, поливинилпирролидон и пр.), фугируем, в виалу - вуаля, все сигналы на лицо. На той же 300ке. Спектр идеальный. А тут что за фигня???
Исчезновение сигналов в 13С описано в книжках))))))) Типа берем хинон и его таутомер с ОН группой. Если протон жестко фиксирован и не бегает - 4 сигнала в спектре, если комнатная температура - 2 сигнала. Но что с гетероциклами и где про это почитать в периодике?

[Biginelli]

таутомерия??? у меня бывало с дигидропиримидинонами, уширяются дико. Попробуйте температуру повышать-понижать (в Вашем случае с хлороформом лучше понижать, наверное - но это если криодатчик есть)

[Konstantinrs]

Я ж писал, температуру понижали до -45. Дальше начинается лажа - вещество кристаллизуется. Уширение сигналов - это скорее протонник. У меня 13С. И дело не в уширении, а в том, что вообще сигналов нет

[Biginelli]

А, ну да, это я так внимательно читаю

У меня уширялись именно в 13С.

Сложные корреляционные спектры пробовали делать? Хотя бы HETCOR? Ведь протоны на этих атомах С есть, может наложилось что?

[Konstantinrs]

Так двумерка по сути это есть взаимодействие протонника с углеродником. И если на углероднике ноль, то и протоны ни с чем не взаимодействуют. Пятен нет. Плюс ароматические протоны, коих немало (помимо имидазольного цикла в молекуле есть еще ароматика) выходят хорошим таким забором, в котором разобрать что-то трудно. Тут все более чем запутано. Дело в том, что иногда сигналы появляются. В протоннике тоже не всегда протоны необходимые имеются. Т.е. сигналы то есть, то их нет. Но чаще их нет. Тут дело в самой методике съемки спектра.
Просто когда сигналов не было, я решил, что это другое вещество. Решив довести дело до конца, я снял масс и элементник. Оказалось оно! Снова снял ЯМР. Сигналы вылезли. Потом улезли. Они живут своей жизнью. Воспринимая это как стеб, я на это плюнул. Теперь другое соединение ведет себя аналогично. Меня это уже просто начинает бесить))) Т.е. получено с десяток нормальных спектров и с десяток ущербных.
Все-таки, мне думается, что окружение СН атомов в гетероцикле постоянно меняется, из-за гуляния двойных связей. На азотах возникают различные заряды. Т.е. электронная плотность постоянно меняется на СН. А раз меняется электронная плотность в разные моменты времени, то и сигналы должны выходить с разными м.д. Вот он и не может поймать конкретный сигнал. Он как электрон, он то есть, то его нет. И все это размазывается в фон.
Спасиб за советы с двумерками, попробуем еще раз. HSQC и всякие кози с нози.

[Konstantinrs]

Сабж решился весьма банально. Сняли в ДМСО. Все сигналы на месте. В двумерках соответствующее взаимодействие. Пришедший рентген поставил жирную точку в сомнениях по поводу подлинности вещества. Остался теоретический интерес - почему в хлороформе данных сигналов не наблюдается. Думается мне, что хлороформ кислый и как-то участвует в образовании каких-то новых связей в имидазоле. Плюсиками отмечены атомы С, сигналов которых нет в хлороформе. R-радикал, содержащий ароматику.

[Tasha]

Попробуйте использовать pulseprogram zgpg, вместо zgpg30 или увеличить в 2-3 раза время 90градусного импульса р1 при тойже мощности.

[Konstantinrs]

Спасибо за совет. Попробуем. Насколько мне понимается, суть происходящих явлений в том, что ароматическая часть радикала перекрывается с бензоимидазольной частью другой молекулы и так по цепочке. Пи-электронные системы двух ядер (бензольного и бензимидазольного) объединяются и для ямр становятся эквивалентными. Но такое объединение молекул возможно не всегда (в зависимости от ничтожных количеств примесей в образце), кроме того, похоже, есть зависимость от методики съемки спектра. Есть у кого-нибудь другие мнения или предположения?

[Tasha]

В спектре должны наблюдаться химсдвиги 4 неэквивалентных типов ядер 13С. У Вас сколько наблюдается?

[Konstantinrs]

В спектре должно наблюдаться 5 сигналов. 3 сигнала от ароматической системы бензольного кольца (2 орто , 2 мета, 1 пара). И 2 сигнала бензимидазольного кольца. Иногда 2 сигнала расщепляются на 3. Но чаще послдених сигналов просто нет. Вот в них проблема и есть. В том-то и дело. что 4 углерода похоже иногда могут быть эквивалентными с атомами углерода бензольного кольца.

[Tasha]

2-Замещенный бензимидазол, изображенный на рисунке должен давать 4 сигнала: два интенсивных сигнала от 2 типов СН+2 сигнала от "четвертичных" атомов углерода интенсивность одного должна быть выше, чем у другого, поскольку их 2 эквивалентных, а четвертичный в положении 2 - один. Если у Вас наблюдаются только сигналы от СН-углеродав, то при условии соблюдения нужной концентрации, либо Ваш оператор не копит спектр, либо выставлена настолько маленькая задержка между экспериментами, что четвертичные у Вас мгновенно насыщаются, либо что-то еще очень интересное.
Кстати, какой фирмы и марки прибор? Могу скинуть ориентировочные задержки и названия pp для брукера.

[Cherep]

Попробуйте использовать pulseprogram zgpg, вместо zgpg30 или увеличить в 2-3 раза время 90градусного импульса р1 при тойже мощности.

это если у них "брюква"... ну и d1 увеличить можно

[Konstantinrs]

2-Замещенный бензимидазол, изображенный на рисунке должен давать 4 сигнала: два интенсивных сигнала от 2 типов СН+2 сигнала от "четвертичных" атомов углерода интенсивность одного должна быть выше, чем у другого, поскольку их 2 эквивалентных, а четвертичный в положении 2 - один. Если у Вас наблюдаются только сигналы от СН-углеродав, то при условии соблюдения нужной концентрации, либо Ваш оператор не копит спектр, либо выставлена настолько маленькая задержка между экспериментами, что четвертичные у Вас мгновенно насыщаются, либо что-то еще очень интересное.
Кстати, какой фирмы и марки прибор? Могу скинуть ориентировочные задержки и названия pp для брукера.

Недавно приехал, так что с опозданием.
По порядку. Получено два типа спектров. 1) 4 сн сигнала + 3 четвертичных. 2) сигналов не наблюдается.
Оператор копит, с этим трабл нет. Речь о другом. Речь о том, что в данной молекуле (и как выяснилось в некоторых похожих тоже) наблюдается явление таутомерии. Ситуация вот какая. Одна молекула может соединяться с несколькими другими посредством водородных связей (как показывает рентген, водородные связи образуются между азотами и между серой и кислородами, но у нескольких молекул). Исходя из этого, я предположил, что в растворе возможна ассоциация молекул или их существование в единичном экземпляре. Если молекулы объединены в ассоциаты, то все нормуль. Если они существуют по одиночке, то возможны таутомерные переходы (водород принадлежит обоим азотам и вообще гуляет по кольцу), как следствие, электронное окружение атомов углерода постоянно меняется, т.е. их сигналы постоянно скачут и вырождаются в шум. А образование или разрушение ассоциатов зависит от концентрации, примесей и т.п.
Приведенные Вами предложения изменений не дали. Все по-прежнему. Теперь вот собсно вопрос: как такую бодягу снимать вообще и видел ли кто такое в книжках или статья, не один же я на такое наткнулся
Двумерки интересны тем, что Н-С корреляция выглядит как взаимодействие протонов с "пустым" местом в углероднике. И если в этом спектре в случае одного сигнала наблюдается провал, то иногда вообще чистый шум. Водороды тоже расползаются, но меньше, там всего может быть пара сканов. Чего вообще туда можно добавить, чтоб спектр привести в нормальный вид?

[Konstantinrs]

А, да, у нас брюква эвенс 300МГц

[Cherep]

Может, мИтОнол-d4 попробовать как растворитель
Водородные связи порушит.

[amge]

А почему бы не предположить самое тривиальное: таутомерия благодаря перескоку протона с азота на азот на бензимидазолах, в отличие от имидазола, вполне может быть медленнее, так что при комнатной температуре будут уширения (если правильно помню, так оно и есть в незамещенном бензимидазоле). На угреродах любые уширения значимо ухудшают соотношение сигнал/шум, а в условиях так называемого быстрого обмена они (уширения), как правило, еще и гораздо больше, чем на протонах. В итоге - видимое отсутствие сигналов. В зависимости от строения и растворителя скорость перескока протона может быть различной, поэтому в одних случаях сигналы углерода есть, в других - нет.

Отдельный вопрос - почему при низкой температуре сигналов по прежнему не видно (т.е. будто бы процесс не замораживается). Любой химический обмен должен замораживаться (кроме, разве что, совсем мистических, типа взаимопревращения резонансных форм ). Может, дело в том, что вещество просто выпадает раньше, чем при -45. Такое бывает: при медленном охлаждении осадок в ампуле образуется, но разрешение до определенных пор практически не ухудшается, пишется сигнал растворителя, а сигналы вещества, хоть и более узкие, но меньшей интенсивности, все равно видны не будут.

Раз не получается охладить, попробуйте нагреть до максимально позволительной температуры.

[Konstantinrs]

Это вроде понятно, что дело в таутомерии и в перескоках. Куча факторов влияет на это, в т.ч. концентрация. Если эти перескоки есть, то происходит уширение в конечном счете до вырождения в шум.
Насчет низкотемпературных экспериментов все так же туманно. Ставили две ампулы с одним и тем же веществом, но с разных синтезов (концентрации разные, примеси тоже; протонники, масс, элементник идентичны). В одном случае при охлаждении до -45 спектр нарисовался на 100%, включая идеальные четвертичные, в другом - по-прежнему пусто. Т.е. температура влияет, но не она одна. Осадок выпадает, если бухнуть вещества много, если 10-15мг, то некоторое время терпит. Нагревали до +45, легче не стало.
Метанол добавляли (полностью в метаноле снимать - жаба душит))))))) Снимали в ДМСО (там вода есть, так что вроде должно быть влияние на водородные связи) - результат такой же, т.е. нет стабильности.
Вот вроде все ясно и понятно, и простые истины, но мож кто хоть какую ссыль кинет, а то мне даже сослаться не на что. Как вообще такие спектры в статью всталять
Отдельный вопрос: если там перескоки, то почему иногда спектры нормальные рисуются? Т.е. выходит иногда эти перескоки затруднены, а затруднены они могут в т.ч. из-за образования ассоциатов, т.е. когда протон одной молекулы принадлежит азоту другой. Тогда получается таутомерия невозможна, и собсно спектр получается, раз обменных процессов нет?
Как это все изучить/доказать? А то на слово ж никто не верит
Спасибо за участие

[amge]

Если эти перескоки есть, то происходит уширение в конечном счете до ырождения в шум.

Не, в конечном счете - до спектра с узкими линиями, но с меньшим числом линий. Уширения начинаются при скоростях около 1 раза в секунду, причем проявляются они сначала на всех сигналах обменивающихся атомов (и С, и Н, и др.) одинаково (на одинаковое количество Гц, зависящее только от скорости, условия медленного обмена). При дальнейшем повышении температуры (ускорения обмена) линии сливаются (точка коалисценции), затем слитые сигналы начинают сужаться (условия быстрого обмена). Уширение в условиях быстрого обмена обратнопропорционально скорости и очень сильно зависит от разницы положений обменивающихся сигналов, прямопропорционально квадрату этой разницы, выраженной в Гц (именно поэтому уширения на углеродах в условиях быстрого обмена часто бывают гораздо больше, чем на протонах). Это я описал идеальный случай поведения спектра при наличии химического обмена (хотя отклонений от идеальности мне до сих пор не попадались).

В Вашем случае логично предположить, что перескок протона происходит не внутри-, а межмолекулярно. То, что даже следы (протонсодержащих) примесей может катастрофически влиять на скорость межмолекулярного обмена протонами - вещь хорошо известная. Классика - абсолютный метанол дает дублет и кватрет. Капните в него солянки (достаточно одной капли на литр) - и будет два синглета, КССВ исчезнет из-за быстрого обмена. Так что то, что разные образцы дают различные уширения (скорости обмена) вполне объяснимо - различное количество и характер примесей. Но вот то, что уширения у Вас, насколько я понял, не зависят от температуры - это очень и очень странно. По моим представлениям, любой химический обмен должен подчиняться Эйрингу/Аррениусу. Это если уширения благодаря химическому обмену. А чему еще - не представляю.

Фу. Извините за многословие.

ЗЫ Есть подозрение, что сильно могут влиять следы кислотных примесей. Что будет, если в два образца с отличающимися спектрами капнуть по чуть-чуть (каталитическое кол-во) довольно сильной кислоты (скажем, трифторуксусной)?