Избирательная токсичность. Физико-химические основы терапии Том 2 - Альберт А.
ISBN 412-26010-7
Скачать (прямая ссылка):
Б. о-Константы Тафта для алифатических заместителей. После того как Гаммет успешно решил проблему количественной оценки электронного влияния заместителя в ароматических со^ единениях, Тафт попытался оценить индукционный эффект заместителей в алифатическом ряду. Из нескольких альтернативных вариантов предложенных им констант [Taft, 1956], наиболее полезной при расчетах рКа и в множественном регрессионном анализе оказалась константа о*. Изначально Тафт рассчитал их величины, сравнивая константы скоростей кислотного и щелочного гидролиза а-замещенных метилацетатов. Более приближенно, но значительно проще их можно вычислять по уравнению:
о = (— ДрКа- 0,06)/0,63,
где А рКа получена вычитанием из Величины рКа уксусной кислоты величины рКа замещенной уксусной кислоты, содержащей заместитель, значение о* которого нужно определить. При вычислении коэффициентов для метальной группы было принято о* = O.
По мере удаления заместителя от реакционного центра его эффект заметно снижается: до 40% при сдвиге на одну группу CH2, до 16 и 6% — на две и три соответственно. Введение группы CH=CH снижает эффект заместителя точно так же, как и введение метиленовой группы. Значения <т*-констант заместителей обычно больше, чем Ом, вследствие большего расстояния между заместителем и реакционным центром в последнем случае. В табл. 17.4 значения о* приведены в третьей графе. Более полные таблицы этих констант можно найти в книгах Perrin Dempsey, Serjeant (1981) /и Hansch, Leo (1979). При работе с гетероциклическими заместителями следует помнить, что двое-связанный атом азота в дикле (как в пиридине)—сильный электроноакцептор, а связанный простыми связями (как в пирроле)— донор электронов.
* См. табл. 17.4.
377" В. Константа р в уравнении Гаммета. Первоначально Гам-мет использовал величину р как коэффициент пересчета констант заместителей, определенных в реакциях с разрывом ковалентных связей, в а-константы, рассчитанные из величин рК*| замещенных бензойных кислот (для ионизации бензойной кис-і лоты принято р=1). Затем р-константы были использованы длЯЙ пересчета величин, полученных вычитанием из значения рК*> фенола (9,99) величин рКа его производных (р = 2,23). И наоборот, с ее помощью можно рассчитать величину рКа: например для 3-нитрофенола в рКа = 9,99 — 2,23X0,74 = 8,34, а эксперимент дает величину 8,36 (значение 0,74 взято из табл. 17.4). < Для анилина р = 2,81. Таблицу величин р-констант, рассчитан-; ных по данным для фенола и анилина, см. Hansch, Leo (1979).:
Другой пример использования констант р — расчет о-кон-стант для других ароматических циклов по даным для бензойных кислот. Впервые это было сделано для нафталина и хино-лина, а затем для ряда других гетероциклов [Perrin, 1965; Perrin, Dempsey, Serjeant, 1981].
17.3. Ядерный магнитный резонанс
А. Введение. Атомы с нечетными величинами атомных масс или атомных номеров обладают магнитными моментами, обусловливающими их прецессию при наложении сильного магнитного поля. Частота колебаний, прямо пропорциональная напряженности магнитного поля, является характеристикой данного типа ядра и попадает в диапазон радиочастот электромагнитного спектра. Из элементов, наиболее распространенных в органической химии, этот эффект проявляют 1H, 13C, 15N1 19F и 31P, a 12C и 16O подобным эффектом не обладают.
Б. Протонный магнитный резонанс (ПМР). Раствор исследуемого соединения помещают в сильное магнитное поле с частотой электромагнитного излучения 2,35 T (Т — тэсла, 2,35 T эквивалентны 100 МГц или 23 500 циклов в секунду) или более. Под действием электромагнитного поля происходит переход ядер атомов водорода на более высокий энергетический уровень, который можно измерить по поглощению образцом энергии радиочастотного поля, проявляющегося в снижении радиочастотного напряжения на катушке (в случае простейшего датчика). Это напряжение сравнивается ^ напряжением на эталонной катушке без образца. Разностное Напряжение подается в приемник, затем усиливается, детектируется и регистрируется.
Напряженность магнитного поля Ари каждом ядре водорода обычно меньше, чем приложенного внешнего магнитного поля вследствие экранирующих диамагнитных эффектов электронных облаков, окружающих ядра. В перзых моделях ЯМР-спектро-метров изменили напряженность магнитного поля, а частоту поддерживали постоянной, т. е. применяли так называемый стационарный метод ЯМР. В настоящее время используют им-
378" Таблица 17.5. Приблизительные величины химических сдвигов протонов
в различном окружении
Тип протона 6, м. д. Тип протона в, м. д.
CH3-C 0,9 NH2-Ar 3,5і
C-CH2-C CH3-O-CO 3,8
C-CH(R)-C 1,2—1,5 CH3-O-Ar 3,8
H2N-CR2 1,6і CH2=C 4,7
CH3 C = C 1,8 HR(R) = C 5,3
CH3-C=O 2,0 НО—С 5,3і
CH3-S 2,0 H2N-CO 7,0і
CH3-N 2,2 H-Ar 7—8
CH3-Ar 2,4 HO-Ar 7,7і
CH3-N(R)-CO 2,8 R-CHO 9,8 ,
CH3-O 3,3 R-COOH 10,8
1 Значение этих химических сдвигов может изменяться при образовании водородных связей.
пульсную технику ЯМР с преобразователем Фурье, обладающую принципиально важными достоинствами. Возбуждая одновременно все ядра образца с помощью короткого импульса мощного радиоизлучения и «прослушивая» излучаемые ими частоты по мере возвращения ядер к равновесному распределению по энергии, можно получить интерференционную картину, содержащую всю информацию о нормальном спектре образца. Эта процедура занимает примерно 1 сек. При математической обработке (преобразованием Фурье) этой интерференционной картины можно получить обычный спектр с разверткой по частоте. Это преобразование осуществляется с помощью компь1 ютера и требует небольшого дополнительного времени после накопления. Спектр поглощения, получаемый таким образом, подобен тем, которые получали на спектрометрах ранней конструкции, однако разрешение в этом случае значительно выше. Разность резонансных частот разных ядер водорода называется «химическим сдвигом», который обычно измеряется в миллионных долях. Чаще всего стандартом, которому приписывают величину б, равную 0,00 м. д., являются протоны тетраметилсила-на; это дает возможность составить таблицу величин химических сдвигов (например, табл. 17.5). Большая величина б указывает на понижение напряженности приложенного внешнего магнитного поля, обусловленное сильным экранированием ядра в данной молекуле. Ранее существовала иная шкала, в которой тетраметилсилану приписывалась величина химического сдвига, равная 10; величины всех остальных химических сдвигов записывались в так называемой шкале т (т=10—б).
