این برنامه فایلهای نرم افزارهایChemWindow, ChemDraw و Isis/Draw را نیز قبول میکند. البته برای دیدن طیف NMR یک ترکیب آلی حتما لازم نیست تا شکل آنرا رسم کنید بلکه با دادن اطلاعاتی نظیر جابجایی های شیمیایی، ثابتهای کوپلینگ و ... نیز میتوانید طیف را مشاهده کنید.
برای دریافت فایل اینجا را کلیک نمایید.
شماره سریال برنامه: N-500-011292-715
در ادامه مطلب آموزش این نرم افزار در اختیار شما قرار می گیرد.
gNMR
gNMR er et program til simulering af NMR spektre udgivet af Cherwell Scientific Publishing. En demoudgave af programmet kan hentes fra: http://www.cherwell.com/gnmr/. Demoudgaven er en kopi af gNMR med nogle få undtagelser: det er ikke muligt at udskrive, gemme eller kopiere data til klippebordet.
Denne gennemgang dækker den almindeligste anvendelse af gNMR og er tænkt som en hjælp til begyndere, der skal i gang med at bruge programmet. Det er ikke en fuldstændig gennemgang af programmet med alle dets muligheder, i så fald henvises der til den medfølgende on-line tutorial og hjælpefilerne samt evt. manualen, der følger med ved køb af programmet.
Vi vil i det følgende simulere spektret for methansyreethylester HCOOCH2CH3. I figur 01 ses et spektrum af methansyreethylester, som er optaget med et Varian EM360 NMR-spektrometer.
figur 01
Nye data kan indsættes i gNMR på to måder for at kunne foretage en simulation:
Simulation uden strukturformel, hvor man indsætter data om molekylet direkte i en tabel.
Simulation med strukturformel, hvor man importerer en strukturformel fra et kemisk tegneprogram, fx ChemSketch 3.5
Simulation uden strukturformel
Data om methansyreethylester-molekylet skal indtastes. Efter at gNMR-programmet er startet, fremkommer et Welcome Window, her klikkes Cancel. Derefter vælges File|New , og et tomt "Molecule Window" fremkommer. "Molecule Window" ligner et regneark; det har kolonner til indtastning at kerner, skift, koblingskonstanter, etc. Første kolonne indeholder navnet på den kerne, 1H, som skal benyttes – den står der allerede. Flyt til næste kolonne med piletasterne. Her indtastes antal ækvivalente kerner. I tredje kolonne indtastes det kemiske skift. Værdierne fås fra en tabel over kemiske skift, eller de kan som her hentes fra det eksperimentelle spektrum. Fjerde kolonne kan indeholde individuelle liniebredder. Denne kolonne springes over, da der anvendes samme liniebredde i hele spektret. Resten af Molecule Window er en matrix med koblingskonstanter. For eksempel skal feltet i række 3 og kolonne 2 indeholde J23 , koblingskonstanten mellem kerne 2 og 3. Værdierne fås fra en tabel over koblingskonstanter. Når tabellen er udfyldt, skal den se ud som vist i figur 02.
figur 02
Spektrometerets frekvens skal ændres, da frekvensen for gNMR er forvalgt til 100 MHz, men spektret i figur 12 er optaget med et 60 MHz spektrometer. Vælg derfor Settings|File. I dialogboxen sættes frekvensen nu til 60 MHz. Klik OK. Spektret kan nu ses, klik Spectrum. I Spectrum Window fremkommer nu det beregnede spektrum af methansyreethylester. Integralkurven kan tilføjes på følgende måde: Klik med højre museknap på Spectrum window, vælg Integrate. Spektret skulle nu se ud som vist i figur 03.
figur 03
Bemærk overensstemmelsen med det eksperimentelle spektrum i figur 12. Det er en god øvelse at prøve at ændre på forskellige parametre (kemisk skift, koblingskonstanter og spektrometerfrekvens) og se hvilken virkning, det har på spektret. Man kan ændre i kemisk skift og koblingskonstanterne interaktivt på følgende måde: Vælg Molecule Window, anbring markøren i det felt, der ønskes ændret, klik Edit| Interactive xx. Der fremkommer en dialogbox, der gør det muligt interaktivt at ændre parameterens værdi og straks se virkningen i spektret (hvis der er plads til både Molecule Window og Spectrum Window på skærmen). Liniebredden kan ændres interaktivt ved at klikke med højre museknap på Spectrum Window, vælg Interactive Width
Simulation med strukturformel
Som en alternativ metode til den ovenstående kan gNMR bruge et molekyles strukturformel til beregning af spektroskopiske parametre . Molekylet tegnes i et andet program, fx ChemSketch 3.5. Spektret for methansyreethylester skal igen simuleres. Det antages, at strukturformlen for molekylet er tegnet i ChemSketch 3.5 og eksporteret som en MDL-MOL fil. I gNMR importeres filen, vælg File|Import|MDL-MOL. I fil-dialogvinduet vælges MOL-filen. Derefter fremkommer Import Struktur vinduet; der ønskes ikke noget specielt, så klik OK. gNMR vil prøve at bestemme kemisk skift og koblingskonstanter ved brug af en database med kemisk skift samt simple additionsregler. Når programmet er færdig fremkommer Molecule Window, som vist i figur 04.
figur 04
Man skal betragte resultatet som en første tilnærmelse, idet der kan være nogen afvigelse, men metoden er et nyttigt udgangspunkt til produktion af data, som let kan ændres. Klik Spektrum. Uden at der er foretaget ændring i data, fremkommer spektret, som vist i figur 05.
Der er her nogen afvigelse i kemisk skift, men erfaringen viser, at gNMR bestemmer rimelige data ud fra strukturformlen. Foretag evt. ændringer i kemisk skift og klik Recalculate.
figur 05
Exchangereaktioner
I figur 17 ses ethanolspektret beregnet af gNMR på grundlag af en strukturformel tegnet i ChemSketch 3.5. Som man kan se, er der kobling mellem protonen i OH-gruppen og protonerne i CH2-gruppen, derfor fås multipletterne, som vist i figur06.
figur 06
For at kunne forklare hvorfor protonen i hydroxygruppen normalt ses som en singlet, er man nødt til at tage hensyn til exchangereaktioner. Under normale forhold vil der være tilstrækkelig med sure urenheder til stede i opløsningen til at katalysere hurtig udskiftning af hydroxyprotonen. Protonen er ikke ved oxygenatomet længe nok til at koble med protonerne i CH2-gruppen.
gNMR kan tage hensyn til intermolekylære exchangereaktioner på følgende måde. Importer først et ethanolmolekyle, Filer|Import. Find filen i fil-dialogvinduet. Vælg Molecule|New|Molecule2. Derefter importeres endnu et ethanolmolekyle på samme måde som det første. Vælg Molecule|Exchange for at åbne Exchange Window. De to strukturer er vist til venstre i figur 18, til højre skal exchangedata indtastes. Læg mærke til at protonerne er nummereret på følgende måde: 1-1 betyder proton 1 på molekyle 1; 2-3 betyder proton 3 på molekyle 2. En hurtig måde at indtaste exchangedata på er at klikke på protonen i OH-gruppen og derefter, med shift-tasten holdt nede, klikke på protonen i OH-gruppen i det andet molekyle. Skriv + for at fuldføre permutationen. Indtast 300 i Rate boksen og tryk Return. Indholdet i boksen nedenunder skifter til Fixed, som viser, at de nødvendige data er indtastet. Exchange Window vil derefter se ud, som vist i figur 07.
gNMR er et program til simulering af NMR spektre udgivet af Cherwell Scientific Publishing. En demoudgave af programmet kan hentes fra: http://www.cherwell.com/gnmr/. Demoudgaven er en kopi af gNMR med nogle få undtagelser: det er ikke muligt at udskrive, gemme eller kopiere data til klippebordet.
Denne gennemgang dækker den almindeligste anvendelse af gNMR og er tænkt som en hjælp til begyndere, der skal i gang med at bruge programmet. Det er ikke en fuldstændig gennemgang af programmet med alle dets muligheder, i så fald henvises der til den medfølgende on-line tutorial og hjælpefilerne samt evt. manualen, der følger med ved køb af programmet.
Vi vil i det følgende simulere spektret for methansyreethylester HCOOCH2CH3. I figur 01 ses et spektrum af methansyreethylester, som er optaget med et Varian EM360 NMR-spektrometer.
Nye data kan indsættes i gNMR på to måder for at kunne foretage en simulation:
Simulation uden strukturformel, hvor man indsætter data om molekylet direkte i en tabel.
Simulation med strukturformel, hvor man importerer en strukturformel fra et kemisk tegneprogram, fx ChemSketch 3.5
Simulation uden strukturformel
Data om methansyreethylester-molekylet skal indtastes. Efter at gNMR-programmet er startet, fremkommer et Welcome Window, her klikkes Cancel. Derefter vælges File|New , og et tomt "Molecule Window" fremkommer. "Molecule Window" ligner et regneark; det har kolonner til indtastning at kerner, skift, koblingskonstanter, etc. Første kolonne indeholder navnet på den kerne, 1H, som skal benyttes – den står der allerede. Flyt til næste kolonne med piletasterne. Her indtastes antal ækvivalente kerner. I tredje kolonne indtastes det kemiske skift. Værdierne fås fra en tabel over kemiske skift, eller de kan som her hentes fra det eksperimentelle spektrum. Fjerde kolonne kan indeholde individuelle liniebredder. Denne kolonne springes over, da der anvendes samme liniebredde i hele spektret. Resten af Molecule Window er en matrix med koblingskonstanter. For eksempel skal feltet i række 3 og kolonne 2 indeholde J23 , koblingskonstanten mellem kerne 2 og 3. Værdierne fås fra en tabel over koblingskonstanter. Når tabellen er udfyldt, skal den se ud som vist i figur 02.
Spektrometerets frekvens skal ændres, da frekvensen for gNMR er forvalgt til 100 MHz, men spektret i figur 12 er optaget med et 60 MHz spektrometer. Vælg derfor Settings|File. I dialogboxen sættes frekvensen nu til 60 MHz. Klik OK. Spektret kan nu ses, klik Spectrum. I Spectrum Window fremkommer nu det beregnede spektrum af methansyreethylester. Integralkurven kan tilføjes på følgende måde: Klik med højre museknap på Spectrum window, vælg Integrate. Spektret skulle nu se ud som vist i figur 03.
figur 03
Bemærk overensstemmelsen med det eksperimentelle spektrum i figur 12. Det er en god øvelse at prøve at ændre på forskellige parametre (kemisk skift, koblingskonstanter og spektrometerfrekvens) og se hvilken virkning, det har på spektret. Man kan ændre i kemisk skift og koblingskonstanterne interaktivt på følgende måde: Vælg Molecule Window, anbring markøren i det felt, der ønskes ændret, klik Edit| Interactive xx. Der fremkommer en dialogbox, der gør det muligt interaktivt at ændre parameterens værdi og straks se virkningen i spektret (hvis der er plads til både Molecule Window og Spectrum Window på skærmen). Liniebredden kan ændres interaktivt ved at klikke med højre museknap på Spectrum Window, vælg Interactive Width
Simulation med strukturformel
Som en alternativ metode til den ovenstående kan gNMR bruge et molekyles strukturformel til beregning af spektroskopiske parametre . Molekylet tegnes i et andet program, fx ChemSketch 3.5. Spektret for methansyreethylester skal igen simuleres. Det antages, at strukturformlen for molekylet er tegnet i ChemSketch 3.5 og eksporteret som en MDL-MOL fil. I gNMR importeres filen, vælg File|Import|MDL-MOL. I fil-dialogvinduet vælges MOL-filen. Derefter fremkommer Import Struktur vinduet; der ønskes ikke noget specielt, så klik OK. gNMR vil prøve at bestemme kemisk skift og koblingskonstanter ved brug af en database med kemisk skift samt simple additionsregler. Når programmet er færdig fremkommer Molecule Window, som vist i figur 04.
figur 04
Man skal betragte resultatet som en første tilnærmelse, idet der kan være nogen afvigelse, men metoden er et nyttigt udgangspunkt til produktion af data, som let kan ændres. Klik Spektrum. Uden at der er foretaget ændring i data, fremkommer spektret, som vist i figur 05.
Der er her nogen afvigelse i kemisk skift, men erfaringen viser, at gNMR bestemmer rimelige data ud fra strukturformlen. Foretag evt. ændringer i kemisk skift og klik Recalculate.
figur 05
Exchangereaktioner
I figur 17 ses ethanolspektret beregnet af gNMR på grundlag af en strukturformel tegnet i ChemSketch 3.5. Som man kan se, er der kobling mellem protonen i OH-gruppen og protonerne i CH2-gruppen, derfor fås multipletterne, som vist i figur06.
figur 06
For at kunne forklare hvorfor protonen i hydroxygruppen normalt ses som en singlet, er man nødt til at tage hensyn til exchangereaktioner. Under normale forhold vil der være tilstrækkelig med sure urenheder til stede i opløsningen til at katalysere hurtig udskiftning af hydroxyprotonen. Protonen er ikke ved oxygenatomet længe nok til at koble med protonerne i CH2-gruppen.
gNMR kan tage hensyn til intermolekylære exchangereaktioner på følgende måde. Importer først et ethanolmolekyle, Filer|Import. Find filen i fil-dialogvinduet. Vælg Molecule|New|Molecule2. Derefter importeres endnu et ethanolmolekyle på samme måde som det første. Vælg Molecule|Exchange for at åbne Exchange Window. De to strukturer er vist til venstre i figur 18, til højre skal exchangedata indtastes. Læg mærke til at protonerne er nummereret på følgende måde: 1-1 betyder proton 1 på molekyle 1; 2-3 betyder proton 3 på molekyle 2. En hurtig måde at indtaste exchangedata på er at klikke på protonen i OH-gruppen og derefter, med shift-tasten holdt nede, klikke på protonen i OH-gruppen i det andet molekyle. Skriv + for at fuldføre permutationen. Indtast 300 i Rate boksen og tryk Return. Indholdet i boksen nedenunder skifter til Fixed, som viser, at de nødvendige data er indtastet. Exchange Window vil derefter se ud, som vist i figur 07.
figur 07
Tryk Spectrum eller Recalculate for at se virkningen af exchangereaktionen. Derefter fremkommer spektret, som vist i figur 08. Foretag evt. ændring af rate for at se virkningen. Beregningerne kan godt tage lang tid afhængig af computeren.
Tryk Spectrum eller Recalculate for at se virkningen af exchangereaktionen. Derefter fremkommer spektret, som vist i figur 08. Foretag evt. ændring af rate for at se virkningen. Beregningerne kan godt tage lang tid afhængig af computeren.
figur 08