المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
المحكم والمتشابه
2024-11-01
الاستجابة اللاإرادية الجنسية للماشية sexual reflex
2024-11-01
المحاجة في الدين وتوضيح العقيدة
2024-11-01
الله هو الغني المقتدر
2024-11-01
الله تعالى هو الحاكم المطلق
2024-11-01
كبح جماح أو رغبة طلايق الماشية وطرق مقاومتها Inhibition of reflexes
2024-11-01

movement (n.)
2023-10-14
حبوب اللقاح وبدائلها Pollen substitutes
10-7-2020
الألم
9-08-2015
Alzheimer’s Disease
9-10-2017
الأهمية الاقتصادية لتنمية السياحة على المستوى العربي- التوظيف والعمالة
11-4-2022
تعريف التنفيذ
30-11-2016

Hydroxyl Proton Exchange and the Influence of Hydrogen Bonding  
  
3733   02:46 مساءً   date: 13-8-2018
Author : William Reusch
Book or Source : Virtual Textbook of Organic Chemistry
Page and Part : ............


Read More
Date: 3-1-2020 868
Date: 19-8-2019 804
Date: 13-8-2019 2649

Hydroxyl Proton Exchange and the Influence of Hydrogen Bonding

The last two compounds in the lower row are alcohols. The OH proton signal is seen at 2.37 δ in 2-methyl-3-butyne-2-ol, and at 3.87 δ in 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, illustrating the wide range over which this chemical shift may be found. A six-membered ring intramolecular hydrogen bond in the latter compound is in part responsible for its low field shift, and will be shown by clicking on the hydroxyl proton. We can take advantage of rapid OH exchange with the deuterium of heavy water to assign hydroxyl proton resonance signals . As shown in the following equation, this removes the hydroxyl proton from the sample and its resonance signal in the nmr spectrum disappears. Experimentally, one simply adds a drop of heavy water to a chloroform-d solution of the compound and runs the spectrum again. The result of this exchange is displayed below.

R-O-H   +   D2O     R-O-D   +   D-O-H

 

Hydrogen bonding shifts the resonance signal of a proton to lower field ( higher frequency ). Numerous experimental observations support this statement, and a few of these will be described here.

i)   The chemical shift of the hydroxyl hydrogen of an alcohol varies with concentration. Very dilute solutions of 2-methyl-2-propanol, (CH3)3COH, in carbon tetrachloride solution display a hydroxyl resonance signal having a relatively high-field chemical shift (< 1.0 δ ). In concentrated solution this signal shifts to a lower field, usually near 2.5 δ.

ii)   The more acidic hydroxyl group of phenol generates a lower-field resonance signal, which shows a similar concentration dependence to that of alcohols. OH resonance signals for different percent concentrations of phenol in chloroform-d are shown in the following diagram (C-H signals are not shown).

iii)   Because of their favored hydrogen-bonded dimeric association, the hydroxyl proton of carboxylic acids displays a resonance signal significantly down-field of other functions. For a typical acid it appears from 10.0 to 13.0 δ and is often broader than other signals. The spectra shown below for chloroacetic acid (left) and 3,5-dimethylbenzoic acid (right) are examples.

iv)   Intramolecular hydrogen bonds, especially those defining a six-membered ring, generally display a very low-field proton resonance. The case of 4-hydroxypent-3-ene-2-one (the enol tautomer of 2,4-pentanedione) not only illustrates this characteristic, but also provides an instructive example of the sensitivity of the nmr experiment to dynamic change. In the nmr spectrum of the pure liquid, sharp signals from both the keto and enol tautomers are seen, their mole ratio being 4 : 21 (keto tautomer signals are colored purple). Chemical shift assignments for these signals are shown in the shaded box above the spectrum. The chemical shift of the hydrogen-bonded hydroxyl proton is δ 14.5, exceptionally downfield. We conclude, therefore, that the rate at which these tautomers interconvert is slow compared with the inherent time scale of nmr spectroscopy.

Two structurally equivalent structures may be drawn for the enol tautomer (in magenta brackets). If these enols were slow to interconvert, we would expect to see two methyl resonance signals associated with each, one from the allylic methyl and one from the methyl ketone. Since only one strong methyl signal is observed, we must conclude that the interconversion of the enols is very fast-so fast that the nmr experiment detects only a single time-averaged methyl group (50% α-keto and 50% allyl).

Although hydroxyl protons have been the focus of this discussion, it should be noted that corresponding N-H groups in amines and amides also exhibit hydrogen bonding nmr shifts, although to a lesser degree. Furthermore, OH and NH groups can undergo rapid proton exchange with each other; so if two or more such groups are present in a molecule, the nmr spectrum will show a single signal at an average chemical shift. For example, 2-hydroxy-2-methylpropanoic acid, (CH3)2C(OH)CO2H, displays a strong methyl signal at δ 1.5 and a 1/3 weaker and broader OH signal at δ 7.3 ppm. Note that the average of the expected carboxylic acid signal (ca. 12 ) and the alcohol signal (ca. 2 ) is 7. Rapid exchange of these hydrogens with heavy water, as noted above, would cause the low field signal to disappear.




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .