17 O-NMR-Spektroskopie mit Kernpolaritätsverstärkung zur Bestimmung der Säurestärke
17 O-NMR-Spektroskopie mit Kernpolaritätsverstärkung zur Bestimmung der Säurestärke
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17 O-NMR-光谱与核极性的最佳分析
DOI:
10.1002/ange.201705933
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发表时间:
2017
影响因子:
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通讯作者:
Blanc F
中科院分区:
文献类型:
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作者:
Blanc F
Grundchemikalien und Kunststoffen hergestellt. Produzent ist häufig die Erdçlverarbeitende und petrochemische Industrie, die dafür schwerpunktmäßig heterogenkatalytische Verfahren mit festen Säuren wie Zeolithen einsetzt.[1] Aktivität und Selektivität dieser Katalysatoren werden wesentlich von der Säurestärke bestimmt. Direkt im Zusammenhang mit der Säurestärke steht die OH-Bindungslänge des Brønsted-Säurezentrums Si-O (H)-Al. Dieser Abstand ist durch Beugungsexperimente jedoch nur schwer messbar, denn Wasserstoffatome streuen Rçntgenstrahlung nur schwach, und die häufig amorphen Phasen verhindern eine Analyse durch Neutronenbeugung an Einkristallen. Über die Jahre hinweg wurde eine Vielzahl an chemischen, physikochemischen und spektroskopischen Techniken entwickelt, um die Natur der sauren Zentren zu verstehen und sie auf atomarer Skala zu charakterisieren. Einen großen Anteil an unseren Erkenntnissen über diese sauren Zentren hatte dabei die Festkçrper-NMR-Spektroskopie.[2] Sie ermçglichte zum Beispiel die quantitative empirische Korrelation zwischen der Säurestärke eines Brønsted-Säurezentrums und der chemischen Verschiebung der entsprechenden Hydroxygruppen im 1H-NMR-Spektrum.[1] Ein alternativer NMR-Ansatz beinhaltet eine gezielte Sondierung der Sauerstoffatome in ihrer Hydroxyumgebung. Das Sauerstoffisotop 17O hat eine von null verschiedene Kernspin-Quantenzahl (I= 5/2) und ist das einzige NMR-aktive Sauerstoffisotop. Seine Spektren bieten eine große Variabilität an chemischen Verschiebungen und Linienbreiten und ermçglichen somit die Messung eines großen Umfangs an Brønsted-Säurezentren. Zudem korreliert deren Säurestärke mit der Dissoziationsfähigkeit der Protonen und somit–bei den festen Säuren–mit der Länge der OH-Bindung, rOH. Diese Bindungslänge wird in der Festkçrper-NMR-Spektroskopie üblicherweise über die Messung der dipolaren Kopplung zwischen zwei Heterokernen bestimmt. Allerdings verhindert die geringe natürliche Häufigkeit von 17O (0.037%) normalerweise den Nachweis, weil 17O-NMR-Spektren nicht aufgenommen werden kçnnen und somit keine 1H-17O-Dipolkopplung bestimmt werden kann. Mçglich ist zwar der Einsatz 17O-markierter Ausgangssubstanzen (dh 17O2 und H2 17O),[3] aber dadurch werden zusätzliche,(häufig) teure chemische Syntheseverfahren erforderlich, und/oder die interessierenden chemischen Systeme müssen verändert werden.