Воронов В.К., Подоплелов А.В. Парамагнитные комплексы в спектроскопии ЯМР высокого разрешения

Оглавление

Предисловие

Вскоре после открытия явления ядерного магнитного резонанса (ЯМР) в конденсированных средах стало ясно, что оно ляжет в основу мощного метода исследования строения вещества и его свойств. Многочисленные публикации, описывающие применение ЯМР в различных областях исследований, подтвердили это. Высокая эффективность использования ЯМР для решения самых разнообразных задач, связанных с исследованием строения и поведения многоэлектронных (молекулярных) систем, обусловлена прежде всего прогрессом техники спектроскопии ЯМР, а также достижениями в изучении самого явления. Что касается последнего, то подтверждением тому служит раздел молекулярной спектроскопии, основанный на анализе спектров ЯМР, трансформированных при комплексообразовании. Прежде всего, это относится к комплексам, специфика которых определяется электронами на d- и f-орбиталях. В частности, было показано, что изучение ЯМР в парамагнитных комплексах позволяет получать ценную информацию о строении молекул. Такая возможность является следствием особенностей спектров ЯМР парамагнитных систем.

Электронно-ядерное или сверхтонкое взаимодействие (СТВ) между неспаренными электронами и резонирующими ядрами приводит к характерным сдвигам и уширениям сигналов, которые служат источником информации об электронной и пространственной структуре лигандов парамагнитных комплексов. Основные положения теории ЯМР в парамагнитных системах были рассмотрены Бломбергеном, Мак-Коннелом, Соломоном, Берхейном в соавторстве с другими исследователями. Но использование в достаточно широких масштабах специфики СТВ для решения различного рода химических задач началось позже, после появления метода анализа спектров ЯМР, измененных добавками парамагнитных комплексов. По-видимому, первой в этом плане оказалась работа, выполненная под руководством академика РАН Ю.Н.Молина, в которой непосредственное участие принимал один из авторов настоящей монографии. Ее результаты были опубликованы в 1968 г. Необходимо отметить пионерские работы Хинкли (1969 г.), а также Сандерса и Вильямса (1970 г.), вызвавшие многочисленные публикации, посвященные использованию парамагнитных комплексов редкоземельных элементов с органическими лигандами в спектроскопии ЯМР. В результате был создан метод, позволяющий получать структурную информацию на молекулярном уровне для жидкостей с той же степенью информативности, которую дает рентгеноструктурный анализ твердого состояния.

В монографии излагаются теоретические аспекты метода, основанного на анализе спектров ЯМР, трансформированных электронно-ядерным взаимодействием, а также примеры его практического применения для решения различного рода задач, связанных со строением и внутримолекулярной динамикой многоэлектронных систем. Книга состоит из трех глав. В первой главе рассмотрены теоретические основы анализа спектров ЯМР высокого разрешения, измененных сверхтонким взаимодействием. Две другие главы иллюстрируют плодотворность и перспективность использования специфики явления ЯМР в парамагнитных системах для изучения молекулярного строения. Примеры конкретных спектров, анализируемых в монографии, подобраны авторами таким образом, чтобы они помогли читателю представить круг возможных задач, решение которых может быть связано с использованием особенностей явления ЯМР в парамагнитных системах. Эти же примеры иллюстрируют те приемы, которые необходимо использовать с целью получения информации о молекулярном строении как лигандов, так и комплексов из их спектров ЯМР, трансформированных сверхтонким взаимодействием.

<...>

Об авторах

Доктор химических наук, профессор. Заслуженный деятель науки Российской Федерации. Научные интересы связаны с решением проблем физико-органической химии методами спектроскопии ядерного магнитного резонанса. Последние примерно пятнадцать лет в круг научных интересов входят исследования в области квантовой информации, а также научно-методическая проблематика, связанная с познавательными барьерами студентов вузов. Автор (соавтор) более 200 публикаций, в том числе 15 книг. За достижения в развитии педагогики высшей школы Российской академией естествознания награжден Золотой медалью "За новаторскую работу в области высшего образования".

Алексей Витальевич ПОДОПЛЕЛОВ

Доктор химических наук. Научная деятельность связана с изучением парамагнитных молекул методами спектроскопии ядерного магнитного резонанса высокого разрешения. Известный специалист по влиянию эффектов электронных и ядерных спинов на протекание реакций с участием радикалов. Автор (соавтор) более 70 публикаций, в том числе 7 книг.