Thermometric nanosize NMR-sensors for temperature determination in weakly polar non-aqueous media on the base of ion pairs of paramagnetic complexes of lanthanides(III)
Creators
- 1. SO RAN, Inst. Neorganicheskoj Khimii im. A.V. Nikolaeva, Novosibirsk (Russian Federation)
Description
For temperature determination in solutions it is suggested that the temperature dependence of the paramagnetic lanthanide-induced shifts (LIS) in the NMR spectra on the ligand nuclei be used for [Ln(PTA)2(18-crown-6)]+[Ln(PTA)4]- complex ion pairs formed in CCl4, CDCl3, CD2Cl2, CD3C6D5, and C2D3N type low-polar solvents (Ln = La, Ce, Pr, Nd, Eu; PTA is the pivalyltrifluoroacetonate anion). It was found experimentally that the [Ln(PTA)2(18-crown-6)]+ complex cation molecules (Ln = Ce and Pr) proved most suitable for use as nanosized (∼1.1 nm) probes for temperature determinations in nonaqueous solutions. A linear dependence of the LIS on the 1H nuclei of different groups and the difference between the LIS corresponding to the CH2 groups of the 18-crown-6 molecules and the CH groups of the PTA anions on the reciprocal temperature (1/T) was found. The LIS of the individual signals of different groups in Ln paramagnetic complexes (relative to the signals of the diamagnetic analogs, e.g., La or Lu) may be used for temperature control in the sample, although the temperature measurement error is smaller (≤0.04 K) when the difference between the LIS of the CH2 and CH groups is used. Due to the high thermodynamic and kinetic stability combined with small sizes of [Ln(PTA)2(18-crown-6)]+[Ln(PTA)4]- molecules in nonaqueous solutions, these compounds may be used as thermometric NMR sensors directly in reaction media for in situ control over temperature
Abstract (Russian)
Для определения температуры растворов предлагается использовать существенную температурную зависимость парамагнитных лантанид-индуцированных сдвигов (ЛИС) в спектрах ЯМР на ядрах лигандов в комплексных ионных парах [Ln(ПТА)2(18-краун-6)]+[Ln(ПТА)4]-, формирующихся в слабополярных растворителях типа ССl4, CDCl3, CD2Cl2, CD3C6D5 и C2D3N, где Ln=La, Ce, Pr, Nd, Eu; ПТА - пивалоилтрифторацетонат-анион. Экспериментально обнаружено, что наиболее подходящими наноразмерными (∼1,1 нм) зондами для определения температуры в неводных средах оказались молекулы комплексных катионов [Ln(ПТА)2(18-краун-6)]+, где Ln = Ce и Рr. Установлено, что наблюдается линейная зависимость ЛИС на ядрах 1Н различных групп, а также разности ЛИС, соответствующих группам СН2 молекул 18-краун-6 и группам CH анионов ПТА, от обратного значения температуры (1/Т). Необходимо отметить, что для контроля температуры в образце могут использоваться ЛИС индивидуальных сигналов различных групп парамагнитных комплексов Ln (взятые относительно сигналов диамагнитных аналогов, например La или Lu), хотя меньшая погрешность измерения температуры (≤0,04 К) достигается именно при использовании разности ЛИС групп СН2 и СН. Высокая термодинамическая и кинетическая стабильность в сочетании с малыми размерами молекул [Ln(ПТА)2(18-Kpayн-6)]+[Ln(ПТА)4]- в неводных средах создают предпосылки использования этих соединений в качестве термометрических ЯМР сенсоров непосредственно в реакционных средах для in situ контроля температурыAdditional details
Additional titles
- Original title (Russian)
- Наноразмерные термометрические YaMR сенсоры на основе парамагнитных комплексных ионных пар лантанидов(III) для определения температуры в слабополярных неводных растворах
Publishing Information
- Journal Title
- Zhurnal Strukturnoj Khimii
- Journal Volume
- 49
- Journal Issue
- 3
- Journal Page Range
- p. 572-574
- ISSN
- 0136-7463
- CODEN
- ZSTKAI
INIS
- Country of Publication
- Russian Federation
- Country of Input or Organization
- Russian Federation
- INIS RN
- 40088712
- Subject category
- S37: INORGANIC, ORGANIC, PHYSICAL AND ANALYTICAL CHEMISTRY;
- Descriptors DEI
- CROWN ETHERS; ION PAIRS; KETONES; NMR SPECTRA; ORGANIC FLUORINE COMPOUNDS; ORGANIC SOLVENTS; PROTONS; RARE EARTH COMPLEXES; SOLUTIONS; TEMPERATURE DEPENDENCE; TEMPERATURE MEASUREMENT; TEMPERATURE RANGE 0065-0273 K; TEMPERATURE RANGE 0273-0400 K; THERMOMETERS
- Descriptors DEC
- BARYONS; COMPLEXES; DISPERSIONS; ELEMENTARY PARTICLES; ETHERS; FERMIONS; HADRONS; HOMOGENEOUS MIXTURES; MEASURING INSTRUMENTS; MIXTURES; NONAQUEOUS SOLVENTS; NUCLEONS; ORGANIC COMPOUNDS; ORGANIC HALOGEN COMPOUNDS; ORGANIC OXYGEN COMPOUNDS; SOLVENTS; SPECTRA; TEMPERATURE RANGE
Optional Information
- Notes
- 4 refs., 1 fig.