Bruker AVIII-500 超導核磁共振儀 NMR000600
500NMR

超導體磁鐵500MHz Super-Conducting Magnet- 11.75 Tesla

電子控制系統 High Resolution Spectrometer - Larmor Freq. For 1H: 500 MHz

個人電腦 HP-WorkStation Z400

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臺大陳平教授執行的貴儀運作計畫-「AVIII 500 FT NMR」」,協助了臺大詹益慈老師研究團隊,鑑定了超分子的結構。

利用兩種分子配基與二價鎘金屬離子進行三成分的自組裝建構籠狀與星芒狀超分子。一開始X與V形狀的兩種配基經由完全互補配位自組裝建構了兩種金屬籠狀超分子的混合物,由於完全的互補配位使分子穩定,因此兩種金屬籠狀超分子可經由管柱層析分離。然而金屬籠狀超分子並非一開始所預期的平面星芒超分子結構。因此將兩個X形狀配基做串接形成多重聯三吡啶配基(L2),配基(L2)與(V)可自組裝形成四芒星金屬超分子。兩個X形狀配基串接一個60度雙聯三吡啶形成多重聯三吡啶配基(L3),配基(L3)與(V)可自組裝形成六芒星金屬超分子。四芒星與六芒星金屬超分子可以生成主要是互補配位與分子內配位的互相配合;而四芒星與六芒星金屬超分子的差異在六芒星中間有一個60度雙聯三吡啶形成的三角形,此三角形穩定了六芒星的結構。 各超分子的結構鑑定,首先使用電噴霧離子法質譜儀(ESI-MS)確認有機配體與金屬的組成比例;接著利用核磁共振光譜法(NMR),包括了一維及二維確認氫原子在分子間的環 (COSY和ROESY)以及利用氫原子訊號的擴散係數(DOSY)確認是否為單一產物;最後,六芒星平面分子使用原子力顯微鏡(AFM)測量其厚高度,以及穿透式電子顯微鏡(TEM)測量其直徑。在籠狀超分子中可觀察到分裂的氫訊號,經由NMR交換光譜(EXSY)實驗數據,計算出交換(旋轉)常數 kex。 此篇論文用到各種儀器來鑑定超分子的結構。論文中COSY, ROESY, DOSY及EXSY為各樣不同的NMR實驗技術,其中提供二級結構鍵結訊息如COSY,提供空間結構訊息如ROESY,另外如DOSY及EXSY提供分子的擴散速率及運動相關的動力學訊息。依據各式NMR實驗的片斷結構訊息,再配合其他儀器(e.g. IR, ESI-MS, AFM, TEM) 的相關數據,歸屬並解析出超分子的結構。 COSY實驗中,可得相鄰二個碳原子上所連接的氫原子的鍵結相關訊息,ROESY實驗可得空間上相近的二個氫原子的空間相關訊息,而DOSY實驗可藉擴散係數的量測,確認是否為單一化合物,另外EXSY實驗則可算出其中交換速率。 結論 : 儀器是結構鑑定不可或缺的工具,工具是基礎研究的標準配備,至於研究結果絢麗與否和儀器配備不一定成正比關係,惟沒有此類標準配備就沒有辦法進行科學研究工作。誠如要成功一定要努力,但是努力不一定會成功。 另外作為服務單位,收集使用者的成果報告有很大的困難。畢竟儀器單位不是挹注使用者研究經費的實際單位,反而是消耗使用者研究經費的服務單位,使用者認為相關數據已付了代價(測定費),沒有很積極回覆儀器單位的問卷調查。在使用者研究過程中,儀器單位即使再重要也僅是過客。儀器單位對使用者不具考核的權利,故儀器實際的成效亦難以考究。 台大貴儀中心技術師黃守齡小姐,利用AVIII 500 FT NMR所提供的服務,協助該研究團隊獲取相關數據,此研究成果發表於JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY,期刊標題One-Pot Self-Assembly of Stellated Metallosupramolecules from Multivalent and Complementary Terpyridine-Based Ligands. 16 October , 2019. Vol141, N41 (IF:14.695;Ranking:6.98% in JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY),並獲選為期刊封面之一。


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