関連する実験動画
Updated: Jul 7, 2026

11:41
Magnetic Tweezers for the Measurement of Twist and Torque
Published on: May 19, 2014
変温13C NMR,2H NMR,X線 difraktion,および力場計算による結晶分子ジロスコープの回転ダイナミクス
Tinh-Alfredo V Khuong1, Hung Dang, Peter D Jarowski
1Department of Chemistry and Biochemistry, University of California, Los Angeles, 405 Hilgard Avenue, Los Angeles, California 90095-1569, USA.
Journal of the American Chemical Society
|January 25, 2007
まとめ
この研究では,NMRとX線 difraktionを用いた分子回転回転器の回転ダイナミクスを調査した. 結果は一貫した回転障壁を示し,より高い温度でのわずかな変動により,アンハーモニー性が増加することを示唆しています.
科学分野:
- 固体NMRスペクトロスコーピーは,固体NMRスペクトロスコーピーを用います.
- X線結晶グラフィーです.
- 計算化学はコンピュータ化学である.
背景:
- 分子回転鏡は,分子機械における潜在的な応用を持つ複雑な分子である.
- 回転ダイナミクスの理解は,機能的な分子装置の設計に不可欠です.
研究 の 目的:
- 分子回転鏡の回転ダイナミクスを分析するには,1,4-bis[3,3,3-tris(m-メトキシフェニル) プロピニル]ベンゼン (3A).
- 複数の実験的および計算的技術を使用して,回転障壁を決定する.
主な方法:
- 固体13C CPMAS NMRと2H NMRのスペクトロスコピーは,変化する温度で実施されます.
- 単結晶X線 difraktionは,異なる温度 (100 K, 200 K, 300 K) で,X線を散射する.
- 有限クラスターモデルを用いた分子力学の計算.
主要な成果:
- NMR線形分析により,回転バリアは11.3と11.5kcal/molであった.
- X線微分分析では,10.3 kcal/mol (100 K) と10.1 kcal/mol (200 K) のバリアを示した.
- 高温のX線データ (300K) は,8.0kcal/molのより低いバリアを示唆し,潜在的にアンハーモニー性または障害によるものです.
結論:
- NMRと低温X線データは,回転障壁に対する良好な一致を示しています.
- より高い温度での不一致は,アンハーモニー性または乱れが増加したことから生じることがあります.
- 分子力学による計算により,実験結果と一致する対称で非シズソイド的ポテンシャルが得られた.
関連する概念動画
¹H NMR of Conformationally Flexible Molecules: Temporal Resolution
At room temperature, the chair conformer of cyclohexane undergoes rapid ring flipping between two equivalent chair conformers at a rate of approximately 105 times per second. These two chair conformers are in equilibrium. The rapid ring flipping results in the interconversion of the axial proton to an equatorial proton and an equatorial to the axial proton. Such interconversions are too rapid and cannot be detected on the NMR timescale. Hence, the NMR spectrometer cannot distinguish between the...
NMR Spectroscopy: Spin–Spin Coupling
The spin state of an NMR-active nucleus can have a slight effect on its immediate electronic environment. This effect propagates through the intervening bonds and affects the electronic environments of NMR-active nuclei up to three bonds away; occasionally, even farther. This phenomenon is called spin–spin coupling or J-coupling. Coupling interactions are mutual and result in small changes in the absorption frequencies of both nuclei involved. While nuclei of the same element are involved in...
Spin–Spin Coupling Constant: Overview
In bromoethane, the three methyl protons are coupled to the two methylene protons that are three bonds away. In accordance with the n+1 rule, the signal from the methyl protons is split into three peaks with 1:2:1 relative intensities. The methylene protons appear as a quartet, with the relative intensities of 1:3:3:1.
Qualitatively, any spin plus-half nucleus polarizes the spins of its electrons to the minus-half state. Consequently, the paired electron in the hydrogen–carbon bond must have a...
Qualitatively, any spin plus-half nucleus polarizes the spins of its electrons to the minus-half state. Consequently, the paired electron in the hydrogen–carbon bond must have a...
¹H NMR of Conformationally Flexible Molecules: Variable-Temperature NMR
The axial and equatorial protons in cyclohexane can be distinguished by performing a variable-temperature NMR experiment. In this process, except for one proton, the remaining eleven protons are replaced by deuterium. The deuterium substitution avoids the possible peak splitting caused by the spin-spin coupling between the adjacent protons. The remaining proton flips between the axial and equatorial positions.

