Evaluation of fluoroorganic compounds with benchtop 19 F NMR

Význam tématu

Fluor-19 NMR nabízí unikátní možnosti pro charakterizaci fluoroorganických látek díky širokému rozsahu chemických posunů a bohaté spin-spin interakci. V oblasti farmacie, zemědělské chemie i materiálových věd se často vyskytují sloučeniny obsahující několik fluoroatomů, jejichž detekce a strukturální analýza jsou klíčové pro optimalizaci fyzikálně-chemických vlastností molekul, jako jsou lipofilita, polarita nebo biologická aktivita.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce je demonstrovat praktické využití benchtop 19F NMR spektrální akvizice na přístroji Thermo Fisher Scientific picoSpin 80 pro řadu modelových fluoroorganických sloučenin. Studie zahrnuje:

• Jednosubstituované aromatické fluorosloučeniny (fluorobenzen, 4-fluorbenzylbromid).
• Trifluormethylfenylmethylaminy.
• Fluorotelomer perfluoro-n-butyl ethylen (Zonyl® PFBE).
• Hydrofluorokarbon 2H,3H-decafluoropentan (Vertrel® XF).

Použitá metodika a instrumentace

Spektra byla získána na spektru Thermo Fisher Scientific picoSpin 80 19F NMR, laděném na 77 MHz. Hlavní kroky:

• Vstřik vzorku: kapilární kartuš s objemem 40 µl, tekuté vzorky injektovány 1 ml stříkačkou se 22G jehlou.
• Referenční látka: hexafluorbenzen (1 % v/v) na posunu ‑164 ppm.
• Akvizice: 90° RF pulz, doba akvizice 1000 ms, recycle delay 10 s, signál průměrován, šířka spektra nastavena pro rozsah ‑300 až 400 ppm.
• Zpracování: export do JCAMP-DX, analýza v Mnova™ (zero filling, fázová korekce, exponenciální apodizace).

Hlavní výsledky a diskuse

Mono-fluorované aromáty vykazují absorpce mezi ‑200 až ‑100 ppm s vícerozměrnou J-korekcí 3J_FH a 4J_FH, vedoucí ke komplexním, ale dobře rozlišeným multipletům. Trifluormethylový substituent se projevuje singuletem. U fluortelomeru Zonyl® PFBE je díky vysokému rozlišení možné jednotlivé fluoroatomy a jejich vzájemná 2–6 vazbová splítání detailně analyzovat. Hydrofluorokarbon Vertrel® XF ukázal silná geminální (2J_FH ≈ 43 Hz) a vicinální (3J_FH) splítání v ^1H spektru a široký rozsah posunů (-220 až ‑75 ppm) ve ^19F spektru, což umožňuje oddělenou identifikaci primárních i sekundárních alkylfluoridů.

Přínosy a praktické využití metody

Benchtop 19F NMR přináší:

• Rychlou a jednoznačnou identifikaci fluoroorganických sloučenin v roztocích.
• Kvalitativní i kvantitativní informace o počtu a prostředí fluoroatomů.
• Možnost sledování J-korelace až na vzdálenost 6 vazeb.

Budoucí trendy a možnosti využití

Miniaturizované 19F NMR spektrometry se stávají dostupnějšími pro rutinní QA/QC v průmyslových laboratořích i akademickém výzkumu. Očekává se rozšíření aplikací v oblasti metabolomiky, sledování reaktivity v microfluidních systémech a vývoji nových fluoroorganických materiálů.

Závěr

PicoSpin 80 19F NMR prokazuje vysokou senzitivitou i rozlišením pro široké spektrum fluoroorganických sloučenin. Metoda zjednodušuje strukturální charakterizaci a poskytuje cenné doplňující informace k ^1H a ^13C NMR.

Reference

• Antic D. Evaluation of fluoroorganic compounds with benchtop 19F NMR. Thermo Fisher Scientific, Application Note AN52995, 2017.