ЯМР-спектроскопія: відмінності між версіями
[перевірена версія] | [перевірена версія] |
Вилучено вміст Додано вміст
м Додано посилання |
Немає опису редагування |
||
Рядок 1:
{{Без виносок}}
[[Файл:Схема ЯМР спектрометра.png|міні|270x270пкс]]
'''ЯМР-спектроскопі́я''' (Ядерна магнітно-резонансна спектроскопія; {{lang-en|Nuclear magnetic resonance spectroscopy}})
== Теоретичні основи методу ==
ЯМР активними є ядра з не нульовим [[Ядерний спін|ядерним спіном]] (проявляють магнітні властивості), величина якого залежна від так званого спінового квантового числа
{| class="wikitable"
|+Узагальнення значень спінового квантового числа в залежності від кількості протонів і нейтронів у ядрі<ref name=":0">{{Cite book
Рядок 26:
|Не парна
|Не парна
|1, 2, 3
|-
|Парна
|Не парна
|1/2, 3/2, 5/2
|-
|Не парна
|Парна
|1/2, 3/2, 5/2
|}
При внесенні речовини (яка містить ядра з не нульовим спіном) у зовнішнє магнітне поле, ядерні спіни, які мали хаотичну орієнтацію, починають орієнтуватись вздовж ліній напруженості зовнішнього магнітного поля, подібно до того як стрілка компаса орієнтується вздовж ліній напруженості магнітного поля Землі. Проте, на відміну від стрілки компаса, ядерний спін є векторною величиною і його напрямок
|url=https://www.worldcat.org/oclc/370435557
|title=High-resolution NMR techniques in organic chemistry
Рядок 49:
== Чутливість до різних ядер ==
Для ЯМР аналізу придатні лише ядра з не нульовим спіном. Чутливість експерименту прямопропорційна до (абсолютного значення) [[Гіромагнітне співвідношення|гіромагнітного співвідношення]] (специфічна характеристика кожного ізотопу) та природного вмісту досліджуваних ядер. Також важливий вплив на чутливість має числове значення ядерного спіну. Чутливість експерименту до ядер зі спіном рівним 1/2 (так звані дипольні ядра) зазвичай є вищою ніж до ядер зі спіном більшим ніж 1/2 (так звані квадрупольні ядра) через швидку (зазвичай) релаксацію останніх, а також через розширення і ускладнення ЯМР сигналу за рахунок квадрупольних взаємодій.
{| class="wikitable"
![[Ізотоп]]
! width="150" |Природний <br
![[Спін]]
! width="150" |Гіромагнітне співвідношення, γ<sub>n</sub> (10<sup>6</sup> рад·с<sup>
! width="150" |Застосування<br
! width="150" |Частота на 7 [[Тесла|T]]<br
! width="150" |Відносна чутливість
|-
Рядок 167:
== Хімічний зсув ==
Хімічний зсув
{| class="wikitable"
Рядок 175:
! Відносна чутливість, %
! Типовий діапазон, м. д.
! Стандарт, 0
! Помітки
|-
Рядок 195:
| 1
|1,59
|
| ТМС
| Рутинні аналізи
Рядок 218:
=== Протонний ЯМР ===
Стандарти —
Діапазон −0,5…+14 ppm для більшості сполук.
Рядок 292:
|}
Нижче показаний трикутник Паскаля. Відносні інтенсивності ліній у мультиплетах першого порядку. Тут n
[[Файл:Pascscs.tif|центр|безрамки|1028x1028пкс]]
== Розчинники для ЯМР ==
Для ЯМР аналізу зазвичай використовують дейтеровані розчинники для того, щоб запобігти появі дуже інтенсивних сигналів від молекул розчинника, що містить протони, в спектрах <sup>1</sup>Н (найчастіше використовуваний тип експерименту). Іншою причиною вживання дейтерованих розчинників є те, що сучасні спектрометри використовують сигнал від дейтерію (<sup>2</sup>D) для коригування магнітного поля спектрометра і покращення його роздільної здатності. Така процедура називається
Будь-який дейтерований розчинник насправді не має всі 100 % протонів заміщених дейтерієм. Тому невелика кількість протонованих молекул розчинник все таки буде присутня у досліджуваному розчині, що призведе до появи малоінтенсивних сигналів від цих молекул в спектрах <sup>1</sup>Н. Хімічні зсуви залишкових сигналів <sup>1</sup>Н від дейтерованих розчинників є затабульованими і часто використовуються для калібрування спектрів.
На практиці часто буває, що розчинник (а іноді і досліджувана речовина) містить сліди води. В наслідок цього на <sup>1</sup>Н спектрах часто можна побачити сигнал від води. Хімічний зсув цього сигналу залежить від розчинника, у якому присутні домішки води. Нижче наведена таблиця хімічних зсувів залишкових <sup>1</sup>Н сигналів та сигналів <sup>13</sup>С від розчинників, а також хімічні зсуви від слідів води у цих розчинниках.
{| class="wikitable"
|+
!Розчинник
!
залишкових <sup>1</sup>Н сигналів, м. д.
!
<sup>13</sup>С сигналів, м. д.
!
сигналів від води
у даному розчиннику, м. д.
|-
|[[Оцтова кислота|Ацетатна кислота]]
|11,65
Рядок 323:
|11.5
|-
|[[Ацетон]]
|2,05
|206,68
Рядок 330:
|2,8
|-
|[[Ацетонітрил]]
|1,94
|118,69
Рядок 337:
|2,1
|-
|[[Бензен]]
|7,16
|128,39
|0,4
|-
|[[Хлороформ]]
|7,24
|77,23
|1,5
|-
|[[Циклогексанон|Циклогексан]]
|1,38
|26,43
Рядок 357:
|4,8
|-
|[[Диметилформамід|N, N диметилформамід]]
|8,03
Рядок 369:
|3,5
|-
|[[Диметилсульфоксид|Дтметилсульфоксид]]
|2,50
|39,51
|3,3
|-
|[[Етанол]]
|5,19
3,56
Рядок 383:
|5,3
|-
|[[Метанол]]
|4,78
3,31
Рядок 389:
|4,9
|-
|[[Тетрагідрофуран]]
|3,58
Рядок 397:
|2,4-2,5
|-
|[[Піридин]]
|8,74
7,28
Рядок 408:
|5
|-
|[[Толуен]]
|7,09
7,00
Рядок 444:
== Твердофазний ЯМР ==
Застосовують для аналізу нерозчинних речовин та структури в твердому стані. Внаслідок відсутності усереднення сигналу завдяки обертанню молекули в розчині дає набагато складніші для аналізу дані. Важчий для запису. Для зменшення ширини ліній зразок доводиться швидко обертати (тисячі об/с). Використання сигналу протонів сильно утруднене. В останній час набув широкого застосування для аналізу трьохвимірної структури мембранних протеїнів, що не адекватно представляються розчинними моделями (в цьому випадку потрібне повне мічення [[Вуглець-13|<sup>13</sup>С]] та [[Азот-15|<sup>15</sup>N]]).
== Складніші техніки ==
Рядок 461:
=== Програмне забезпечення ===
=== Приготування зразків ===
==== Приготування зразків для рідкофазного ЯМР аналізу ====
Для дослідження методом рідкофазного ЯМР, зразок розчиняють у дейтерованому розчиннику з додаванням невеликої кількості стандарту для калібрування спектру (проте спектр часто можна відкалібрувати по залишкових протонних сигналах розчинника). Основна мета використання дейтерованих розчинників
==== Приготування зразків для твердофазного ЯМР аналізу ====
Для дослідження методом твердофазного ЯМР, зразок подрібнюють та розтирають у ступці до однорідного порошку. Розтертий зразок поміщають у так званий керамічний ротор (зазвичай виготовлений з [[Оксид цирконію|цирконій оксиду]]). Ротор зверху тісно закривають пластиковою кришечкою, яка має форму лопатей. Ротор і кришечка сконструйовані таким чином, щоб забезпечити обертання (навколо власної осі) досліджуваного зразка з великою частотою. Типова частота обертання зразка становить 5-50 тисяч обертів на секунду. На практиці використовують ротори різного діаметру; типові діаметри роторів від компанії [https://www.bruker.com/ Bruker] є 2,5
== Дезекранування ==
В
== Див. також ==
Рядок 488 ⟶ 489:
== Книги ==
=== Англійською ===
* {{книга
|