Обзор основных методов исследования супрамолекулярных объектов презентация

экстракции.
ЯМР спектроскопия.
ЯМР-титрование.
Ядерный эффект Оверхаузера.
Динамика обмена гостями.
ИК- и УФ-спектроскопия.
Масс-спектрометрия.
Рентгеноструктурный анализ.
Циклическая вольтамперометрия.
Термогравиметрический анализ.
Дифференциальная сканирующая калориметрия.
Оптическая микроскопия ближнего поля.

взаимодействие многоступенчатое:

 

 

К11

К12

 

 

Характеризует стойкость комплекса

 

Ступенчатая константа связывания для всего процесса:

В более общем виде:

 

взаимодействие с катионом металла приводит к изменению pH среды

Реализация: титрование катионами металла с контролем pH

+

H+

M+

конкуренция

растворе

Реализация: титрование гостя хозяином с одновременным измерением флуоресценции

Константа связывания в комплексе HG:

 

Интенсивность флуоресценции в эквимолярном комплексе (1:1):

 

В отсутствие хозяина:

 

В каждый момент времени:

 

 

 

Основное уравнение:

гостя хозяином (или наоборот) с одновременным измерением выделяющейся теплоты в тщательно изолированном сосуде

и коэффициента распределения металла между водной и органической фазами

Вода

Хлороформ

18-краун-6

Пикрат
калия

Пикрат
калия

 

связывания

Константу связывания можно определить, исходя из константы экстракции и коэффициента распределения металла между водной и органической фазами

Реализация: небольшие порции гостя добавляют к раствору хозяина в дейтерированном растворителе, снимают ЯМР-спектр

комплексов

Облучение одного ядра может за счет спин-решеточного переноса энергии вызвать усиление сигнала ЯМР-резонанса от физически близких атомов, вне зависимости от того, связаны, или нет.

можно наблюдать обмен между свободным и связанным гостями: для связанного и свободного гостя наблюдаются отдельные пики на спектрах ЯМР. С повышением температуры происходит увеличение скорости обмена. Полосы становятся шире. При температуре, когда скорость обмена становится сопоставимой с частотой, разделяющей 2 сигнала, происходит их слияние (температура коалесценции). Исходя из нее, определяют энергию активации комплексообразования.

Реализация: снятие ЯМР-спектров при повышении температуры

в т.ч. водородных связей.

При пропускании инфракрасного излучения через вещество происходит возбуждение колебательных движений молекул или их отдельных фрагментов. При этом наблюдается ослабление интенсивности света, прошедшего через образец. Однако поглощение происходит не во всём спектре падающего излучения, а лишь при тех длинах волн, энергия которых соответствует энергиям возбуждения колебаний в изучаемых молекулах.
Наличие водородных связей и иных специфических взаимодействий изменяет частоты колебаний и приводит к сдвигу полос ИК-спектра.

Реализация: снятие ИК-спектров

видимого диапазонов спектра достаточно высока, чтобы перевести электроны органических молекул из основного состояния в возбужденное. Разность энергий между этими состояниями квантована, поэтому молекулы поглощают фотоны только строго определенной энергии.

Недостатки:
Поглощение УФ-излучения связано с присутствием определенных (хромофорных) групп;
Не очень специфична;
Не используется для качественного анализа.

Реализация: снятие УФ-спектров

ионизации представляющих интерес компонентов пробы.

соответствие между гостем и хозяином, структура молекулы, включая длины связей и валентные углы, межмолекулярные контакты, тепловое движение в твердом состоянии.

Дифракционная картина рентгеновских лучей на кристалле позволяет получить информацию о строении кристалла, межатомных расстояниях

окисленной форм, связывание ионов.

Мониторинг процессов, происходящих вблизи поверхности электрода при циклическом изменении его потенциала. При этом может происходить обратимое окисление/восстановление соединений на поверхности электрода.

гость, соотношение хозяин - гость.

Исследование изменения массы образца при программированном нагреве в условиях кислородной или бескислородной атмосферы.

 

фазовых переходов

Исследование разницы температур эталона и тестируемого образца при программируемом повышении (понижении) температуры эталона.

 

миниатюрную диафрагму с отверстием в несколько нанометров, то в соответствии с законами волновой оптики, видимый свет (с длиной волны несколько сот нанометров) проникает в такое маленькое отверстие, но не далеко, а на расстояние, сопоставимое с размерами отверстия. Если в пределах этого расстояния, в так называемом «ближнем поле», поставить образец, рассеянный от него свет будет регистрироваться. В качестве зонда часто используется волновод
На другом конце волновода установлен приемник отраженного от свободного торца света.