[HAZU] Izrada i provjera uređaja LED za provođenje fotokemijskih reakcija unutar spektrometra NMR
Glavni istraživač
Spektroskopija nuklearne magnetske rezonancije (NMR), kao nedestruktivna i neinvazivna metoda, omogućuje strukturnu identifikaciju i kvantitativnu analizu uzorka od interesa i time predstavlja vrlo moćan alat koji se svakodnevno koristi u organskoj sintezi. Praćenje tijeka kemijske reakcije i analiza njezinih kinetičkih parametara pomoću spektroskopije NMR provodi se rutinski za reakcije koje se može pokrenuti ex situ, povišenjem temperature in situ, ili dovoljno spore reakcije u kojima vrijeme manipulacije uzorkom nije ograničavajući faktor. Za fotokemijske reakcije, to najčešće nije slučaj.
Unazad nekoliko godina ostvaren je veliki napredak u području organske fotokemije, a sve učestalija je i primjena fotokatalize kao komplementarne metode termičkim reakcijama, što je rezultiralo novim molekulskim strukturama inače nedostupnim u okviru klasične organske sinteze. Uz razvoj takvih fotokemijskih i fotokatalitičkih strategija javlja se potreba za proučavanjem mehanizama takvih pretvorbi na način kojim bi se zaobišla potreba za manipulacijom ex situ tj. uzimanjem alikvota reakcijske smjese za određenu analizu.
Rješenje za takve reakcije je integrirani uređaj LED-NMR (slika 1) koji koristi neosjetljivost optičkih vlakana na jaka magnetska polja, što omogućuje uvođenje izvora svjetlosti u samo središte magnetskog polja unutar magneta spektrometra NMR. Time postignuta integracija klasične spektroskopije NMR i fotokemije in situ omogućuje strukturnu karakterizaciju vrlo reaktivnih i kratkoživućih kemijskih vrsta i međuprodukata, čime se može odrediti kinetika reakcijske pretvorbe, a time i mehanizam određene fotokemijske transformacije.
Specifične postavke instrumenta LED-NMR također omogućuju i tzv. „on-off“ eksperimente gdje se u određenim vremenskim intervalima reakcijska smjesa analizira u periodima „mraka“ i „svjetla“. Na taj način se mogu pratiti i odrediti pozadinski procesi koji se odvijaju u mraku, a koji su direktno ili indirektno povezani s koracima u mehanizmu reakcije koji su inicirani svjetlom. Točno prepoznavanje procesa koji se događaju tijekom izloženosti svjetlosti i njihovo odvajanje od onih koji se zbivaju u mraku vrlo je bitno za pronalazak najpovoljnijih reakcijskih uvjeta za željenu transformaciju i supresiju neželjenih procesa.