Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
| Ця стаття містить , але походження тверджень у ній через практично повну відсутність . |
ЯМР-спектроскопі́я (Ядерна магнітно-резонансна спектроскопія; англ. Nuclear magnetic resonance spectroscopy) — метод ідентифікації та вивчення речовин, що базується на ядерному магнітному резонансі (ЯМР). Найчастіше застосовується для органічних сполук. На сьогодні ЯМР-спектроскопія дозволяє ідентифікувати сполуку маючи менше 1 мг речовини. Зразок розчиняють в непротонному (часто дейтерованому) розчиннику, ампулу (кювету) вміщують в , після нетривалого (для простих сполук порядку 30 сек) накопичення сигналу отримують спектр, де по положенню (частоті поля збудження), інтенсивності та мультиплетності піків окремих ядер характеризують сполуку. Широкому використанню заважає тільки висока ціна пристроїв (від 1 мільйона гривень та вище). Для методу доступні всі ядра, що мають не нульовий спін, зокрема 1H, 13С, 15N , , 29Si.
Теоретичні основи методу
ЯМР активними є ядра з не нульовим ядерним спіном (проявляють магнітні властивості), величина якого залежна від так званого спінового квантового числа — I, яке може набирати значень 0, 1/2, 1, 3/2, 2, 5/2 … Числове значення спінового квантового числа залежить від кількості протонів та нейтронів у ядрі. Так, ізотопи, які мають парне число протонів та нейтронів (12С, 16О) мають нульовий спін; ізотопи з не парним числом протонів і нейтронів (14N, 2H) володіють цілочисельним спіном, а ізотопи які мають парне число протонів і не парне число нейтронів (або навпаки) характеризуються дробовим значенням спінового квантового числа. Ядра зі спіном 1/2 називають дипольними (диполями), в той час як ядра зі спіном більшим за 1/2 називають квадрупольними (квадруполями).
| Кількість протонів | Кількість нейтронів | Спінове квантове число, I |
|---|---|---|
| Парна | Парна | 0 |
| 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 та енергія (значення) є квантованими. Отже, в присутності зовнішнього магнітного поля, ядерні спіни можуть приймати 2I+1 орієнтацій (де I — спінове квантове число). Кожна орієнтація відповідає певному енергетичному рівню. Так, на приклад, ядра зі спіном 1/2 при внесенні у зовнішнє магнітне поле будуть приймати дві орієнтації — за полем (α, нижчий енергетичний рівень) і проти поля (β, вищий енергетичний рівень). При чому кількість спінів орієнтованих за полем буде незначно більшою за кількість спінів орієнтованих проти поля. Співвідношення між кількістю спінів у різних орієнтаціях визначається розподілом Больцмана: Nα/Nβ = exp(-ΔE/kT), де ΔE — різниця енергії між енергетичними рівнями (Зееманівські енергетичні рівні) різнонаправлених спінів.
Чутливість до різних ядер
Для ЯМР аналізу придатні лише ядра з не нульовим спіном. Чутливість експерименту прямопропорційна до (абсолютного значення) 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.
| Ізотоп | Природний вміст (%) | Спін | Гіромагнітне співвідношення, γn (106 рад·с−1·Т−1) | Застосування для аналізу структури | Частота на 7 T (MHz) | Відносна чутливість |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1H | 99,984 | 1/2 | 267,522 | найширше | 300,13 | 1 |
| 2H | 0,016 | 1 | 41,065 | рідко | 46,07 | 0,00965 |
| 10B | 18,8 | 3 | 28,740 | рідко | 32,25 | 0,0199 |
| 11B | 81,2 | 3/2 | 85,84 | рідко | 96,29 | 0,165 |
| 12C | 98,9 | 0 | неможливе | |||
| 13C | 1,1 | 1/2 | 67,282 | часто | 75,47 | 0,0159 |
| 14N | 99,64 | 1 | 19,331 | дуже рідко | 21,68 | 0,00101 |
| 15N | 0,37 | 1/2 | -27,116 | аналіз білків | 30,41 | 0,00104 |
| 16O | 99,76 | 0 | неможливе | |||
| 19F | 100 | 1/2 | 251,662 | спецзадачі, аналіз | 282,40 | 0,834 |
| 28Si | 92,28 | 0 | неможливе | |||
| 29Si | 4,70 | 1/2 | −53,190 | рідко | 59,63 | 0,0785 |
| 31P | 100 | 1/2 | 108,291 | рідко | 121,49 | 0,0664 |
Хімічний зсув
Хімічний зсув — це відносна величина, прийнята для полегшення порівняння ЯМР спектрів, отриманих на спектрометрах з різною робочою частотою. Вимірюється хімічний зсув у мільйонних долях, м. д. (англ. part per million, ppm), що дорівнює різниці частоти поглинання досліджуваного ядра і стандарту (в Гц), поділеній на частоту ЯМР-спектрометра в Гц і домноженій на 106. Хімічний зсув залежить від екранування досліджуваного ядра сусідніми групами (особливо кратними зв'язками) та від електронної густини на атомі.
| ядро | Природний вміст, % | Відносна чутливість, % | Типовий діапазон, м. д. | Стандарт, 0 м д. | Помітки |
|---|---|---|---|---|---|
| 1H (Гідроген) | 100 | 100 | -1…14 | ТМС | Рутинні аналізи |
| 2D (Дейтерій) | <1 | 0.965 | Спеціальні застосування | ||
| 13C (Вуглець) | 1 | 1,59 | 0…200 | ТМС | Рутинні аналізи |
| 31P (Фосфор) | 100 | 6,64 | -250…300 | H3PO4 | ДНК, ліпіди |
| 19F (Флюор) | 100 | 83,4 | -300...50 | CFCl3 | Флуоровмісні органічні сполуки |
Протонний ЯМР
Стандарти — (ТМС, англ.: TMS), хімічний зсув 0 ppm; (англ.: HMDSO), хімічний зсув 0,05 ppm; Натрій триметилсилілпропансульфонат (англ.: DSS), хімічний зсув основного ЯМР сигналу -0,018 ppm.
Діапазон −0,5…+14 ppm для більшості сполук.
- Ароматика (слабке поле)
- Аліфатика
- O-CH3
- O-H
13C
Таблиця хімзсувів
19F
Дуже чутливий, але діапазон частот лежить близько до протонного. Використовують для аналізу фторорганічних сполук.
31Р
−250…300
Інші
Рідко використовуються самостійно через низький природний вміст/чутливість.
Спін-спінова взаємодія
Взаємодія магнітних моментів сусідніх ядер, що призводить до розщеплення спектральних ліній на мультиплети. Не залежить від частоти спектрометра Типові значення для протонів
| Ядра | Система | Діапазон | Приклад | Гц |
|---|---|---|---|---|
| HH | HCCH (аліфатичні) | 0..10 | CH3CH2OH | 6 |
| H-H | HCCH (ароматичні) | 0..10 | CH3CH2OH | 6 |
| C-H | CH (аліфатичні) | CH3CH2OH | ||
| C-H | CH (ароматичні) | C6H6 | ||
| F-H | FCCH (аліфатичні) | CF3CH2OH | ||
| P-H | PH (ароматичні) | HPO(OH)2 | 700
|
Нижче показаний трикутник Паскаля. Відносні інтенсивності ліній у мультиплетах першого порядку. Тут n — число сусідніх ядер із спіном 1/2, які мають однакові константи спін-спінової взаємодії.
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 1Н (найчастіше використовуваний тип експерименту). Іншою причиною вживання дейтерованих розчинників є те, що сучасні спектрометри використовують сигнал від дейтерію (2D) для коригування магнітного поля спектрометра і покращення його роздільної здатності. Така процедура називається «локуванням» (field frequency lock) і є (зазвичай) одним з необхідних етапів налаштування спектрометра перед початком експерименту.
Будь-який дейтерований розчинник насправді не має всі 100 % протонів заміщених дейтерієм. Тому невелика кількість протонованих молекул розчинника все таки буде присутня у досліджуваному розчині, що призведе до появи малоінтенсивних сигналів від цих молекул в спектрах 1Н. Хімічні зсуви залишкових сигналів 1Н 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. Внаслідок цього на 1Н 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 1Н сигналів та сигналів 13С від розчинників, а також хімічні зсуви від слідів води у цих розчинниках.
| Розчинник | Хімічний зсув залишкових 1Н сигналів, м. д. | Хімічний зсув 13С сигналів, м. д. | Хімічний зсув 1Н сигналів від води у даному розчиннику, м. д. |
|---|---|---|---|
| Ацетатна кислота — d4 | 11,65 2,04 | 178,99 20,0 | 11.5 |
| Ацетон — d6 | 2,05 | 206,68 29,92 | 2,8 |
| Ацетонітрил — d3 | 1,94 | 118,69 1,39 | 2,1 |
| Бензен — d6 | 7,16 | 128,39 | 0,4 |
| Хлороформ — d | 7,24 | 77,23 | 1,5 |
| Циклогексан — d12 | 1,38 | 26,43 | 0,8 |
| Дейтерій оксид (D2O) | 4,8 | - | 4,8 |
| N, N диметилформамід — d7 | 8,03 2,92 2,75 | 163,15 34,89 29,76 | 3,5 |
| Диметилсульфоксид — d6 | 2,50 | 39,51 | 3,3 |
| Етанол — d6 | 5,19 3,56 1,11 | 56,96 17,31 | 5,3 |
| Метанол — d4 | 4,78 3,31 | 49,15 | 4,9 |
| Тетрагідрофуран — d8 | 3,58 1,73 | 67,57 25,37 | 2,4-2,5 |
| Піридин — d5 | 8,74 7,28 7,22 | 150,35 135,91 123,87 | 5 |
| Толуен — d8 | 7,09 7,00 6,98 2,09 | 137,86 129,24 128,33 125,49 20,4 | 0,4 |
Техніки
Перетворення Фур'є
Дискретне перетворення Фур'є Застосовується в більшості сучасних спектрометрів. Дозволяє записувати одночасно сигнали всіх ядер потрібного елемента. Практичного застосування набуло лиш в 1980-х після удосконалення комп'ютерної техніки.
Теоретична основа
Збуджують всі ядра одночасно широким сигналом, а потім записують криву спаду. ПФ дозволяє отримати спектр в частотному вимірі. Зробивши набір математичних операцій над кривою спаду інтенсивності (FID). В той же час перші моделі збуджували ядра «по-черзі» перебираючи частоти з певним кроком.
2-вимірний ЯМР
COSY
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 13С та 15N).
Складніші техніки
ЯМР протеїнів
ЯМР-спектроскопія білків потребує особливого підходу оскільки їх молекули містять зазвичай тисячі атомів і «рознесення сигналів» є непростою задачею. Для протеїнів розміром порядку 200 амінокислот застосовують:
- ізотопно збагачені зразки (N15, C13)
- кількаденні експерименти для накопичення сигналів
- хороші спектрометри (500 МГц та вище)
- багатовимірні техніки, що дозволяють розрізнити пари взаємодіючих (просторово близьких) ядер. Найкращі результати дає 3D-NMR CHN (використовують перенесення збудження з протонів на вуглець та азот)
Практичні аспекти
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 — це запобігання перекриттю сигналів від розчинника із сигналами від досліджуваної речовини, проте сучасні спектрометри також використовують сигнали 2D для так званого локу (field frequency lock). Типова маса зразка для 1H ЯМР — 1-10 мг, для 13С ЯМР — 10-50 мг. Типовий об'єм розчинника — 0,5-0,7 мл. Для запису спектру на спектрометрах від компанії Bruker, мінімальній рівень розчину в ЯМР кюветі повинен бути 4 см.
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 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 Bruker є 2,5 мм, 3,2 мм та 4 мм. Для досягнення вищої частоти обертання зразка використовують ротори з меншим діаметром.
Дезекранування
В ЯМР-спектроскопії — вплив електронної оболонки спостережуваного та сусідніх з ним ядер на зовнішнє магнітне поле, який полягає в його послабленні. Зовнішнє магнітне поле індукує циркуляції в електронній хмарці. Результуючий магнітний момент є зорієнтованим проти зовнішнього поля, так що локальне поле на центральному атомі послаблюється, а хімічні зсуви набирають вищих значень.
Див. також
Примітки
Джерела
- Спектроскопия ЯМР высокого разрешения в органической и металлорганической химии(рос.)
Книги
Англійською
- Hore, P. J. Nuclear magnetic resonance. — Oxford : Oxford University Press, 1995. — .
- Keeler, James. Understanding NMR spectroscopy. — 2. — Chichester, U.K. : John Wiley and Sons, 2010. — .
- Claridge, Timothy D. W. High-resolution NMR techniques in organic chemistry. — 2. — Amsterdam : Elsevier, 2009. — .
- Levitt, Malcolm H. Spin dynamics : basics of nuclear magnetic resonance. — 2. — Chichester, England, 2009. — .
Українською
- ЯМР спектроскопія
Посилання
- Protein NMR- A Practical Guide Practical guide to NMR, in particular protein NMR assignment
- James Keeler. Understanding NMR Spectroscopy (reprinted at University of Cambridge). University of California, Irvine. Архів оригіналу за 30 червня 2013. Процитовано 11 травня 2007.
- The Basics of NMR — A non-technical overview of NMR theory, equipment, and techniques by Dr. Joseph Hornak, Professor of Chemistry at RIT
- NMRWiki.ORG project, a Wiki dedicated to NMR, MRI, and EPR.
- The Spectral Game NMR spectroscopy game.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Cya stattya mistit perelik posilan ale pohodzhennya tverdzhen u nij zalishayetsya nezrozumilim cherez praktichno povnu vidsutnist vnutrishnotekstovih dzherel vinosok Bud laska dopomozhit polipshiti cyu stattyu peretvorivshi dzherela z pereliku posilan na dzherela vinoski u samomu teksti statti YaMR spektroskopi ya Yaderna magnitno rezonansna spektroskopiya angl Nuclear magnetic resonance spectroscopy metod identifikaciyi ta vivchennya rechovin sho bazuyetsya na yadernomu magnitnomu rezonansi YaMR Najchastishe zastosovuyetsya dlya organichnih spoluk Na sogodni YaMR spektroskopiya dozvolyaye identifikuvati spoluku mayuchi menshe 1 mg rechovini Zrazok rozchinyayut v neprotonnomu chasto dejterovanomu rozchinniku ampulu kyuvetu vmishuyut v pislya netrivalogo dlya prostih spoluk poryadku 30 sek nakopichennya signalu otrimuyut spektr de po polozhennyu chastoti polya zbudzhennya intensivnosti ta multipletnosti pikiv okremih yader harakterizuyut spoluku Shirokomu vikoristannyu zavazhaye tilki visoka cina pristroyiv vid 1 miljona griven ta vishe Dlya metodu dostupni vsi yadra sho mayut ne nulovij spin zokrema 1H 13S 15N 29Si Teoretichni osnovi metoduYaMR aktivnimi ye yadra z ne nulovim yadernim spinom proyavlyayut magnitni vlastivosti velichina yakogo zalezhna vid tak zvanogo spinovogo kvantovogo chisla I yake mozhe nabirati znachen 0 1 2 1 3 2 2 5 2 Chislove znachennya spinovogo kvantovogo chisla zalezhit vid kilkosti protoniv ta nejtroniv u yadri Tak izotopi yaki mayut parne chislo protoniv ta nejtroniv 12S 16O mayut nulovij spin izotopi z ne parnim chislom protoniv i nejtroniv 14N 2H volodiyut cilochiselnim spinom a izotopi yaki mayut parne chislo protoniv i ne parne chislo nejtroniv abo navpaki harakterizuyutsya drobovim znachennyam spinovogo kvantovogo chisla Yadra zi spinom 1 2 nazivayut dipolnimi dipolyami v toj chas yak yadra zi spinom bilshim za 1 2 nazivayut kvadrupolnimi kvadrupolyami Uzagalnennya znachen spinovogo kvantovogo chisla v zalezhnosti vid kilkosti protoniv i nejtroniv u yadri Kilkist protoniv Kilkist nejtroniv Spinove kvantove chislo I Parna Parna 0 Ne parna Ne parna 1 2 3 Parna Ne parna 1 2 3 2 5 2 Ne parna Parna 1 2 3 2 5 2 Pri vnesenni rechovini yaka mistit yadra z ne nulovim spinom u zovnishnye magnitne pole yaderni spini yaki mali haotichnu oriyentaciyu pochinayut oriyentuvatis vzdovzh linij napruzhenosti zovnishnogo magnitnogo polya podibno do togo yak strilka kompasa oriyentuyetsya vzdovzh linij napruzhenosti magnitnogo polya Zemli Prote na vidminu vid strilki kompasa yadernij spin ye vektornoyu velichinoyu i jogo napryamok ta energiya znachennya ye kvantovanimi Otzhe v prisutnosti zovnishnogo magnitnogo polya yaderni spini mozhut prijmati 2I 1 oriyentacij de I spinove kvantove chislo Kozhna oriyentaciya vidpovidaye pevnomu energetichnomu rivnyu Tak na priklad yadra zi spinom 1 2 pri vnesenni u zovnishnye magnitne pole budut prijmati dvi oriyentaciyi za polem a nizhchij energetichnij riven i proti polya b vishij energetichnij riven Pri chomu kilkist spiniv oriyentovanih za polem bude neznachno bilshoyu za kilkist spiniv oriyentovanih proti polya Spivvidnoshennya mizh kilkistyu spiniv u riznih oriyentaciyah viznachayetsya rozpodilom Bolcmana Na Nb exp DE kT de DE riznicya energiyi mizh energetichnimi rivnyami Zeemanivski energetichni rivni riznonapravlenih spiniv Chutlivist do riznih yaderDlya YaMR analizu pridatni lishe yadra z ne nulovim spinom Chutlivist eksperimentu pryamoproporcijna do absolyutnogo znachennya giromagnitnogo spivvidnoshennya specifichna harakteristika kozhnogo izotopu ta prirodnogo vmistu doslidzhuvanih yader Takozh vazhlivij vpliv na chutlivist maye chislove znachennya yadernogo spinu Chutlivist eksperimentu do yader zi spinom rivnim 1 2 tak zvani dipolni yadra zazvichaj ye vishoyu nizh do yader zi spinom bilshim nizh 1 2 tak zvani kvadrupolni yadra cherez shvidku zazvichaj relaksaciyu ostannih a takozh cherez rozshirennya i uskladnennya YaMR signalu za rahunok kvadrupolnih vzayemodij Izotop Prirodnij vmist Spin Giromagnitne spivvidnoshennya gn 106 rad s 1 T 1 Zastosuvannya dlya analizu strukturi Chastota na 7 T MHz Vidnosna chutlivist 1H 99 984 1 2 267 522 najshirshe 300 13 1 2H 0 016 1 41 065 ridko 46 07 0 00965 10B 18 8 3 28 740 ridko 32 25 0 0199 11B 81 2 3 2 85 84 ridko 96 29 0 165 12C 98 9 0 nemozhlive 13C 1 1 1 2 67 282 chasto 75 47 0 0159 14N 99 64 1 19 331 duzhe ridko 21 68 0 00101 15N 0 37 1 2 27 116 analiz bilkiv 30 41 0 00104 16O 99 76 0 nemozhlive 19F 100 1 2 251 662 speczadachi analiz 282 40 0 834 28Si 92 28 0 nemozhlive 29Si 4 70 1 2 53 190 ridko 59 63 0 0785 31P 100 1 2 108 291 ridko 121 49 0 0664Himichnij zsuvHimichnij zsuv ce vidnosna velichina prijnyata dlya polegshennya porivnyannya YaMR spektriv otrimanih na spektrometrah z riznoyu robochoyu chastotoyu Vimiryuyetsya himichnij zsuv u miljonnih dolyah m d angl part per million ppm sho dorivnyuye riznici chastoti poglinannya doslidzhuvanogo yadra i standartu v Gc podilenij na chastotu YaMR spektrometra v Gc i domnozhenij na 106 Himichnij zsuv zalezhit vid ekranuvannya doslidzhuvanogo yadra susidnimi grupami osoblivo kratnimi zv yazkami ta vid elektronnoyi gustini na atomi yadro Prirodnij vmist Vidnosna chutlivist Tipovij diapazon m d Standart 0 m d Pomitki 1H Gidrogen 100 100 1 14 TMS Rutinni analizi 2D Dejterij lt 1 0 965 Specialni zastosuvannya 13C Vuglec 1 1 59 0 200 TMS Rutinni analizi 31P Fosfor 100 6 64 250 300 H3PO4 DNK lipidi 19F Flyuor 100 83 4 300 50 CFCl3 Fluorovmisni organichni spoluki Protonnij YaMR Standarti TMS angl TMS himichnij zsuv 0 ppm angl HMDSO himichnij zsuv 0 05 ppm Natrij trimetilsililpropansulfonat angl DSS himichnij zsuv osnovnogo YaMR signalu 0 018 ppm Diapazon 0 5 14 ppm dlya bilshosti spoluk Aromatika slabke pole Alifatika O CH3 O H 13C Div takozh Yadernij magnitnij rezonans vuglecyu 13 Tablicya himzsuviv 19F Duzhe chutlivij ale diapazon chastot lezhit blizko do protonnogo Vikoristovuyut dlya analizu ftororganichnih spoluk 31R 250 300 Inshi Ridko vikoristovuyutsya samostijno cherez nizkij prirodnij vmist chutlivist Spin spinova vzayemodiyaVzayemodiya magnitnih momentiv susidnih yader sho prizvodit do rozsheplennya spektralnih linij na multipleti Ne zalezhit vid chastoti spektrometra Tipovi znachennya dlya protoniv Yadra Sistema Diapazon Priklad Gc HH HCCH alifatichni 0 10 CH3CH2OH 6 H H HCCH aromatichni 0 10 CH3CH2OH 6 C H CH alifatichni CH3CH2OH C H CH aromatichni C6H6 F H FCCH alifatichni CF3CH2OH P H PH aromatichni HPO OH 2 700 Nizhche pokazanij trikutnik Paskalya Vidnosni intensivnosti linij u multipletah pershogo poryadku Tut n chislo susidnih yader iz spinom 1 2 yaki mayut odnakovi konstanti spin spinovoyi vzayemodiyi Kristalizovanij dimetilsulfoksidu d6 riznogo stupenya chistoti rozheva oblast v centri mistit bilshe domishki Rozchinniki dlya YaMRDlya YaMR analizu zazvichaj vikoristovuyut dejterovani rozchinniki dlya togo shob zapobigti poyavi duzhe intensivnih signaliv vid molekul rozchinnika sho mistit protoni v spektrah 1N najchastishe vikoristovuvanij tip eksperimentu Inshoyu prichinoyu vzhivannya dejterovanih rozchinnikiv ye te sho suchasni spektrometri vikoristovuyut signal vid dejteriyu 2D dlya koriguvannya magnitnogo polya spektrometra i pokrashennya jogo rozdilnoyi zdatnosti Taka procedura nazivayetsya lokuvannyam field frequency lock i ye zazvichaj odnim z neobhidnih etapiv nalashtuvannya spektrometra pered pochatkom eksperimentu Bud yakij dejterovanij rozchinnik naspravdi ne maye vsi 100 protoniv zamishenih dejteriyem Tomu nevelika kilkist protonovanih molekul rozchinnika vse taki bude prisutnya u doslidzhuvanomu rozchini sho prizvede do poyavi malointensivnih signaliv vid cih molekul v spektrah 1N Himichni zsuvi zalishkovih signaliv 1N vid dejterovanih rozchinnikiv ye zatabulovanimi i chasto vikoristovuyutsya dlya kalibruvannya spektriv Na praktici chasto buvaye sho rozchinnik a inodi i doslidzhuvana rechovina mistit slidi vodi Vnaslidok cogo na 1N spektrah chasto mozhna pobachiti signal vid vodi Himichnij zsuv cogo signalu zalezhit vid rozchinnika u yakomu prisutni domishki vodi Nizhche navedena tablicya himichnih zsuviv zalishkovih 1N signaliv ta signaliv 13S vid rozchinnikiv a takozh himichni zsuvi vid slidiv vodi u cih rozchinnikah Rozchinnik Himichnij zsuv zalishkovih 1N signaliv m d Himichnij zsuv 13S signaliv m d Himichnij zsuv 1N signaliv vid vodi u danomu rozchinniku m d Acetatna kislota d4 11 65 2 04 178 99 20 0 11 5 Aceton d6 2 05 206 68 29 92 2 8 Acetonitril d3 1 94 118 69 1 39 2 1 Benzen d6 7 16 128 39 0 4 Hloroform d 7 24 77 23 1 5 Ciklogeksan d12 1 38 26 43 0 8 Dejterij oksid D2O 4 8 4 8 N N dimetilformamid d7 8 03 2 92 2 75 163 15 34 89 29 76 3 5 Dimetilsulfoksid d6 2 50 39 51 3 3 Etanol d6 5 19 3 56 1 11 56 96 17 31 5 3 Metanol d4 4 78 3 31 49 15 4 9 Tetragidrofuran d8 3 58 1 73 67 57 25 37 2 4 2 5 Piridin d5 8 74 7 28 7 22 150 35 135 91 123 87 5 Toluen d8 7 09 7 00 6 98 2 09 137 86 129 24 128 33 125 49 20 4 0 4TehnikiPeretvorennya Fur ye Diskretne peretvorennya Fur ye Zastosovuyetsya v bilshosti suchasnih spektrometriv Dozvolyaye zapisuvati odnochasno signali vsih yader potribnogo elementa Praktichnogo zastosuvannya nabulo lish v 1980 h pislya udoskonalennya komp yuternoyi tehniki Teoretichna osnova Zbudzhuyut vsi yadra odnochasno shirokim signalom a potim zapisuyut krivu spadu PF dozvolyaye otrimati spektr v chastotnomu vimiri Zrobivshi nabir matematichnih operacij nad krivoyu spadu intensivnosti FID V toj zhe chas pershi modeli zbudzhuvali yadra po cherzi perebirayuchi chastoti z pevnim krokom 2 vimirnij YaMRCOSYTverdofaznij YaMRZastosovuyut dlya analizu nerozchinnih rechovin ta strukturi v tverdomu stani Vnaslidok vidsutnosti userednennya signalu zavdyaki obertannyu molekuli v rozchini daye nabagato skladnishi dlya analizu dani Vazhchij dlya zapisu Dlya zmenshennya shirini linij zrazok dovoditsya shvidko obertati tisyachi ob s Vikoristannya signalu protoniv silno utrudnene V ostannij chas nabuv shirokogo zastosuvannya dlya analizu trohvimirnoyi strukturi membrannih proteyiniv sho ne adekvatno predstavlyayutsya rozchinnimi modelyami v comu vipadku potribne povne michennya 13S ta 15N Skladnishi tehnikiYaMR proteyinivYaMR spektroskopiya bilkiv potrebuye osoblivogo pidhodu oskilki yih molekuli mistyat zazvichaj tisyachi atomiv i roznesennya signaliv ye neprostoyu zadacheyu Dlya proteyiniv rozmirom poryadku 200 aminokislot zastosovuyut izotopno zbagacheni zrazki N15 C13 kilkadenni eksperimenti dlya nakopichennya signaliv horoshi spektrometri 500 MGc ta vishe bagatovimirni tehniki sho dozvolyayut rozrizniti pari vzayemodiyuchih prostorovo blizkih yader Najkrashi rezultati daye 3D NMR CHN vikoristovuyut perenesennya zbudzhennya z protoniv na vuglec ta azot Praktichni aspektiYaMR kyuveta Rotor dlya tverdofaznogo YaMR Programne zabezpechennya Prigotuvannya zrazkiv Prigotuvannya zrazkiv dlya ridkofaznogo YaMR analizu Dlya doslidzhennya metodom ridkofaznogo YaMR zrazok rozchinyayut u dejterovanomu rozchinniku z dodavannyam nevelikoyi kilkosti standartu dlya kalibruvannya spektru prote spektr chasto mozhna vidkalibruvati po zalishkovih protonnih signalah rozchinnika Osnovna meta vikoristannya dejterovanih rozchinnikiv ce zapobigannya perekrittyu signaliv vid rozchinnika iz signalami vid doslidzhuvanoyi rechovini prote suchasni spektrometri takozh vikoristovuyut signali 2D dlya tak zvanogo loku field frequency lock Tipova masa zrazka dlya 1H YaMR 1 10 mg dlya 13S YaMR 10 50 mg Tipovij ob yem rozchinnika 0 5 0 7 ml Dlya zapisu spektru na spektrometrah vid kompaniyi Bruker minimalnij riven rozchinu v YaMR kyuveti povinen buti 4 sm Nabir YaMR kyuvet sho mistyat rozchinniki z riznimi organichnimi spolukami Prigotuvannya zrazkiv dlya tverdofaznogo YaMR analizu Dlya doslidzhennya metodom tverdofaznogo YaMR zrazok podribnyuyut ta roztirayut u stupci do odnoridnogo poroshku Roztertij zrazok pomishayut u tak zvanij keramichnij rotor zazvichaj vigotovlenij z cirkonij oksidu Rotor zverhu tisno zakrivayut plastikovoyu krishechkoyu yaka maye formu lopatej Rotor i krishechka skonstrujovani takim chinom shob zabezpechiti obertannya navkolo vlasnoyi osi doslidzhuvanogo zrazka z velikoyu chastotoyu Tipova chastota obertannya zrazka stanovit 5 50 tisyach obertiv na sekundu Na praktici vikoristovuyut rotori riznogo diametru tipovi diametri rotoriv vid kompaniyi Bruker ye 2 5 mm 3 2 mm ta 4 mm Dlya dosyagnennya vishoyi chastoti obertannya zrazka vikoristovuyut rotori z menshim diametrom DezekranuvannyaV YaMR spektroskopiyi vpliv elektronnoyi obolonki sposterezhuvanogo ta susidnih z nim yader na zovnishnye magnitne pole yakij polyagaye v jogo poslablenni Zovnishnye magnitne pole indukuye cirkulyaciyi v elektronnij hmarci Rezultuyuchij magnitnij moment ye zoriyentovanim proti zovnishnogo polya tak sho lokalne pole na centralnomu atomi poslablyuyetsya a himichni zsuvi nabirayut vishih znachen Div takozhPortal Himiya Optichna spektroskopiya Infrachervona spektroskopiya Ultrafioletova spektroskopiya Raman spektroskopiya Rentgenivska spektroskopiya YaMR spektroskopiya bilkiv Dvomirna yaderna magnitno rezonansna spektroskopiyaPrimitkiHore P J 1995 Nuclear magnetic resonance Oxford Oxford University Press ISBN 0 19 855682 9 OCLC 31710445 Claridge Timothy D W 2009 High resolution NMR techniques in organic chemistry vid 2nd ed Amsterdam Elsevier ISBN 978 0 08 054628 5 OCLC 370435557 DzherelaSpektroskopiya YaMR vysokogo razresheniya v organicheskoj i metallorganicheskoj himii ros KnigiAnglijskoyu Hore P J Nuclear magnetic resonance Oxford Oxford University Press 1995 ISBN 0 19 855682 9 Keeler James Understanding NMR spectroscopy 2 Chichester U K John Wiley and Sons 2010 ISBN 978 0 470 74609 7 Claridge Timothy D W High resolution NMR techniques in organic chemistry 2 Amsterdam Elsevier 2009 ISBN 978 0 08 054628 5 Levitt Malcolm H Spin dynamics basics of nuclear magnetic resonance 2 Chichester England 2009 ISBN 978 0 470 51118 3 Ukrayinskoyu YaMR spektroskopiyaPosilannyaProtein NMR A Practical Guide Practical guide to NMR in particular protein NMR assignment James Keeler Understanding NMR Spectroscopy reprinted at University of Cambridge University of California Irvine Arhiv originalu za 30 chervnya 2013 Procitovano 11 travnya 2007 The Basics of NMR A non technical overview of NMR theory equipment and techniques by Dr Joseph Hornak Professor of Chemistry at RIT NMRWiki ORG project a Wiki dedicated to NMR MRI and EPR The Spectral Game NMR spectroscopy game