Цөмийн соронзон резонансын спектроскопи нь органик нэгдлүүдийн бүтцийг тодорхойлох хамгийн түгээмэл бөгөөд маш мэдрэмтгий аргуудын нэг бөгөөд зөвхөн чанарын болон тоон найрлагын талаар төдийгүй атомуудын бие биентэйгээ харьцангуй байршлын талаар мэдээлэл авах боломжийг олгодог. Янз бүрийн NMR аргууд нь бодисын химийн бүтэц, молекулуудын баталгаажуулалтын төлөв, харилцан нөлөөллийн нөлөө, молекул доторх хувиргалтыг тодорхойлох олон боломжуудтай.
Цөмийн соронзон резонансын арга нь хэд хэдэн өвөрмөц онцлог: оптик молекул шингээлтийн спектрээс ялгаатай цахилгаан соронзон цацрагбодис нь хүчтэй жигд гадаад соронзон орон дотор үүсдэг. Нэмж дурдахад, NMR судалгаа хийхийн тулд туршилт нь хэд хэдэн нөхцлийг тусгасан байх ёстой ерөнхий зарчим NMR спектроскопи:
1) зөвхөн NMR спектрийг бүртгэх боломжтой атомын цөмөөрийн соронзон момент буюу соронзон цөм гэж нэрлэгддэг, протон ба нейтроны тоо нь изотопын бөөмийн массын тоо сондгой байхаар тогтдог. Сондгой массын тоотой бүх цөм нь I спинтэй, утга нь 1/2 байна. Тиймээс 1 H, 13 C, l 5 N, 19 F, 31 R бөөмүүдийн хувьд эргэлтийн утга нь 1/2, 7 Li, 23 Na, 39 K, 4 л R цөмүүдийн хувьд спин нь 3/2-тэй тэнцүү байна. . Тэгш масстай цөмүүд нь цөмийн цэнэг нь тэгш бол огт спингүй, эсвэл цэнэг нь сондгой бол бүхэл спинтэй байдаг. Зөвхөн спин нь I 0 байгаа цөмүүд л NMR спектрийг үүсгэж чадна.
Ээрэх байгаа нь цусны эргэлттэй холбоотой байдаг атомын цэнэгголын эргэн тойронд иймээс үүсдэг соронзон момент μ . J өнцгийн импульс бүхий эргэдэг цэнэг (жишээ нь протон) μ=γ*J соронзон момент үүсгэдэг. . Цөмийн өнцгийн импульс J ба эргэлтийн үед үүсэх соронзон момент μ-ийг вектор хэлбэрээр илэрхийлж болно. Тэдний тогтмол харьцааг гиромагнитын харьцаа γ гэж нэрлэдэг. Чухамхүү энэ тогтмол нь цөмийн резонансын давтамжийг тодорхойлдог (Зураг 1.1).
Зураг 1.1 - Өнцгийн момент J-тэй эргэдэг цэнэг нь μ=γ*J соронзон момент үүсгэдэг.
2) NMR арга нь бусад спектрийн аргуудаас ялгаатай нь спектр үүсэх ер бусын нөхцөлд эрчим хүчний шингээлт эсвэл ялгаралтыг шалгадаг. NMR спектрийг хүчтэй жигд соронзон орон дотор байрлах бодисоос бүртгэнэ. Ийм цөм нь гадаад талбарт байдаг өөр өөр утгатайгадаад эрчмийн вектортой харьцуулахад μ векторын хэд хэдэн боломжит (квантлагдсан) чиглэлийн өнцгөөс хамаарч потенциал энерги соронзон орон H0. Гадны соронзон орон байхгүй үед бөөмийн соронзон момент буюу эргэлт нь тодорхой чиглэлтэй байдаггүй. Хэрэв 1/2 спинтэй соронзон цөмүүдийг соронзон орон дээр байрлуулсан бол цөмийн спинүүдийн зарим нь соронзон орны шугамтай параллель, нөгөө хэсэг нь эсрэг параллель байрлана. Эдгээр хоёр чиг баримжаа нь энергийн хувьд тэнцүү байхаа больсон бөгөөд эргэх нь хоёр энергийн түвшинд тархсан гэж үздэг.
+1/2 талбарын дагуу чиглэсэн соронзон момент бүхий эргэлтийг | тэмдгээр тэмдэглэнэ α >, гадаад талбайн эсрэг параллель чиг баримжаатай -1/2 - тэмдэг | β > (Зураг 1.2) .
Зураг 1.2 - H 0 гадаад орон зайг хэрэглэх үед энергийн түвшин үүсэх.
1.2.1 1 H цөм дээрх NMR спектроскопи.PMR спектрийн параметрүүд.
1H NMR спектрийн өгөгдлийг тайлж, дохиог хуваарилахын тулд спектрийн үндсэн шинж чанаруудыг ашигладаг: химийн шилжилт, эргэлтийн харилцан үйлчлэлийн тогтмол, нэгдсэн дохионы эрчим, дохионы өргөн [57].
A) Химийн шилжилт (C.C). H.S. масштаб Химийн шилжилт гэдэг нь энэ дохио ба жишиг бодисын дохионы хоорондох зай бөгөөд гадаад талбайн хүч чадлын сая тутамд нэг хэсэгээр илэрхийлэгдэнэ.
Тетраметилсилан [TMS, Si(CH 3) 4] нь бүтцийн хувьд тэнцүү, өндөр хамгаалалттай 12 протон агуулдаг бөгөөд протонуудын химийн шилжилтийг хэмжих стандарт болгон ихэвчлэн ашигладаг.
B) Spin-spin харилцан үйлчлэлийн тогтмол. Өндөр нарийвчлалтай NMR спектрүүдэд дохионы хуваагдал ажиглагдаж байна. Өндөр нарийвчлалтай спектрүүд дэх энэхүү хуваагдал эсвэл нарийн бүтэц нь соронзон цөмүүдийн хоорондох спин-спиний харилцан үйлчлэлийн үр дүнд үүсдэг. Энэхүү үзэгдэл нь химийн шилжилтийн хамт нарийн төвөгтэй органик молекулуудын бүтэц, тэдгээрийн доторх электрон үүлний тархалтын талаархи мэдээллийн хамгийн чухал эх сурвалж болдог. Энэ нь H 0-ээс хамаардаггүй, гэхдээ үүнээс хамаарна цахим бүтэцмолекулууд. Соронзон цөмийн өөр соронзон цөмтэй харилцан үйлчлэлцэж буй дохио нь эргэх төлөвийн тооноос хамааран хэд хэдэн шугамд хуваагддаг, өөрөөр хэлбэл. I бөөмийн эргэлтээс хамаарна.
Эдгээр шугамын хоорондох зай нь цөмүүдийн хоорондох спин-спиний холболтын энергийг тодорхойлдог бөгөөд үүнийг эргүүлэх эргэлдэх холболтын тогтмол n J гэж нэрлэдэг. n-харилцаж буй цөмүүдийг тусгаарладаг бондын тоо.
Шууд тогтмолууд J HH, геминаль тогтмолууд 2 J HH байдаг , ойрын тогтмолууд 3 J HH ба зарим урт хугацааны тогтмолууд 4 J HH , 5 J HH.
- Geminal тогтмолууд 2 J HH нь эерэг ба сөрөг аль аль нь байж болох ба -30 Гц-ээс +40 Гц хүртэлх мужийг эзэлдэг.
Ойролцоох тогтмолууд 3 J HH нь 0 20 Гц мужийг эзэлдэг; Тэд бараг үргэлж эерэг байдаг. Ханасан систем дэх ойрын харилцан үйлчлэл нь нүүрстөрөгч-устөрөгчийн бондын хоорондох өнцөг, өөрөөр хэлбэл хоёр талт өнцгөөс ихээхэн хамаардаг болохыг тогтоосон (Зураг 1.3).
Зураг 1.3 - Нүүрстөрөгч-устөрөгчийн холбоо хоорондын хоёр талт өнцөг φ.
Холын зайн эргэлтийн харилцан үйлчлэл (4 J HH , 5 J HH ) - дөрөв ба түүнээс дээш бондоор тусгаарлагдсан хоёр цөмийн харилцан үйлчлэл; Ийм харилцан үйлчлэлийн тогтмолууд нь ихэвчлэн 0-ээс +3 Гц хүртэл байдаг.
Хүснэгт 1.1 – Spin-spin харилцан үйлчлэлийн тогтмолууд
B) Нэгдсэн дохионы эрчим. Дохиоуудын талбай нь тухайн талбайн хүч чадалд резонансын соронзон цөмийн тоотой пропорциональ байдаг тул дохионы талбайн харьцаа нь бүтцийн төрөл бүрийн протоны харьцангуй тоог өгдөг бөгөөд үүнийг нэгдсэн дохионы эрчим гэж нэрлэдэг. Орчин үеийн спектрометрүүд нь тусгай интеграторуудыг ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн уншилтыг муруй хэлбэрээр бүртгэдэг бөгөөд алхамуудын өндөр нь харгалзах дохионы талбайтай пропорциональ байна.
D) Шугамын өргөн. Шугамын өргөнийг тодорхойлохын тулд спектрийн тэг шугамаас өндрийн хагасын зайд өргөнийг хэмжих нь заншилтай байдаг. Туршилтаар ажиглагдсан шугамын өргөн нь бүтэц, хөдөлгөөнөөс хамаарах байгалийн шугамын өргөн, багажийн шалтгааны улмаас өргөтгөлөөс бүрдэнэ.
PMR дахь ердийн шугамын өргөн нь 0.1-0.3 Гц байдаг боловч энэ нь зэргэлдээх шилжилтийн давхцалаас болж нэмэгдэж болох бөгөөд энэ нь яг таарахгүй, гэхдээ тусдаа шугамаар шийдэгдээгүй байна. 1/2-ээс их эргэлттэй цөм, химийн солилцоо байгаа тохиолдолд тэлэх боломжтой.
1.2.2 Органик молекулын бүтцийг тодорхойлох 1 H NMR өгөгдлийг ашиглах.
Бүтцийн шинжилгээний хэд хэдэн асуудлыг шийдвэрлэхдээ эмпирик утгын хүснэгтээс гадна Х.С. Ч.С-д хөрш орлуулагчдын нөлөөллийг тооцоолоход ашигтай байж болох юм. үр дүнтэй скринингийн хувь нэмрийг нэмэх дүрмийн дагуу. Энэ тохиолдолд өгөгдсөн протоноос 2-3 бондоос ихгүй зайд орлуулагчдыг ихэвчлэн харгалзан үздэг бөгөөд тооцооллыг дараах томъёогоор хийдэг.
δ=δ 0 +ε i *δ i (3)
Энд δ 0 нь стандарт бүлгийн протонуудын химийн шилжилт юм;
δi нь орлуулагчийн скринингийн хувь нэмэр юм.
1.3 ЯМР спектроскопи 13 C. Спектрүүдийг авах ба бүртгэх горимууд.
13 C NMR-ийн ажиглалтын талаархи анхны тайлангууд 1957 онд гарч ирсэн боловч 13 C NMR спектроскопийг аналитик судалгааны практикт ашигладаг арга болгон хувиргах ажил нэлээд хожуу эхэлсэн.
Соронзон резонансын 13 C ба 1 H нь нийтлэг зүйлтэй боловч мэдэгдэхүйц ялгаа байдаг. Хамгийн түгээмэл нүүрстөрөгчийн изотоп 12 С нь I=0 байна. 13 С изотоп нь I=1/2 боловч байгалийн агууламж нь 1.1% байна. Энэ нь 13 С цөмийн гироморонзны харьцаа нь протонуудын гироморонзны харьцааны 1/4-тэй тэнцэх явдал юм. Энэ нь 1 H цөмтэй харьцуулахад 13 C NMR-ийг ажиглах туршилтын аргын мэдрэмжийг 6000 дахин бууруулдаг.
a) протонтой спин-спиний харилцан үйлчлэлийг дарахгүйгээр. Протонтой спин-спин резонансын бүрэн дарагдаагүй үед олж авсан 13 C NMR спектрийг өндөр нарийвчлалтай спектр гэж нэрлэдэг. Эдгээр спектрүүд нь 13 C - 1 H тогтмолуудын талаархи бүрэн мэдээллийг агуулдаг. Харьцангуй энгийн молекулуудад шууд ба урт хугацааны хоёр төрлийн тогтмолыг маш энгийнээр олдог. Тиймээс 1 J (C-H) нь 125 - 250 Гц, гэхдээ 20 Гц-ээс бага тогтмол давтамжтай илүү алслагдсан протонуудтай спин-спиний харилцан үйлчлэл үүсч болно.
б) протонтой спин-спиний харилцан үйлчлэлийг бүрэн дарах. 13 C NMR спектроскопийн салбарт гарсан анхны томоохон дэвшил нь протонтой спин-спиний харилцан үйлчлэлийг бүрэн дарах аргыг ашиглахтай холбоотой юм. Протонтой спин-спиний харилцан үйлчлэлийг бүрэн дарах аргыг ашиглах нь молекулд 19 F ба 31 P гэх мэт өөр соронзон цөм байхгүй бол олон талтуудыг нэгтгэж сингл шугам үүсэхэд хүргэдэг.
в) протонтой спин-спиний харилцан үйлчлэлийг бүрэн дарах. Гэсэн хэдий ч протоноос бүрэн салгах горимыг ашиглах нь сул талуудтай. Бүх нүүрстөрөгчийн дохионууд одоо сингл хэлбэртэй болсон тул 13 C- 1 H спин-спиний харилцан үйлчлэлийн тогтмолуудын талаарх бүх мэдээлэл алдагдах болно. Спин-спиний харилцан үйлчлэлийн тогтмол 13-ын талаарх мэдээллийг хэсэгчлэн сэргээх аргыг санал болгож байна. C- 1 H ба үүнтэй зэрэгцэн өргөн зурвасын холболтын ашиг тусын илүү хэсгийг хадгалдаг. Энэ тохиолдолд 13 C - 1 H спин-спиний харилцан үйлчлэлийн шууд тогтмолуудын улмаас спектрт хуваагдал гарч ирнэ. Энэхүү процедур нь протонгүй нүүрстөрөгчийн атомуудаас дохиог илрүүлэх боломжийг олгодог, учир нь сүүлийнх нь протонтой шууд холбоотой байдаггүй. 13 С ба протоноос бүрэн бус салангид спектрүүдэд сингл хэлбэрээр харагдана.
г) тогтмол модуляц C-H харилцан үйлчлэл, JMODCH спектр. 13C NMR спектроскопийн уламжлалт асуудал бол нүүрстөрөгчийн атом бүртэй холбоотой протоны тоог тодорхойлох, өөрөөр хэлбэл нүүрстөрөгчийн атомын протонжуулалтын зэрэг юм. Протоноор хэсэгчлэн дарах нь холын зайн эргэлт-спиний харилцан үйлчлэлийн тогтмолуудын улмаас үүссэн нүүрстөрөгчийн дохиог олон талаас нь шийдэж, шууд 13 C-1 H холболтын тогтмолуудын улмаас дохиог хуваах боломжийг олгодог.Гэхдээ хүчтэй холбогдсон эргэлтийн системийн хувьд AB мөн OFFR горим дахь олон тооны давхцал нь дохиог хоёрдмол утгагүй шийдвэрлэхэд хүндрэл учруулдаг.
NMR спектроскопи нь үл эвдэх шинжилгээний арга юм. Орчин үеийн импульсийн NMR Фурье спектроскопи нь 80 маг-д шинжилгээ хийх боломжийг олгодог. цөм. NMR спектроскопи нь гол зүйлүүдийн нэг юм. Физик-хим. шинжилгээний аргууд, түүний өгөгдлийг интервал гэж хоёрдмол утгагүй тодорхойлоход ашигладаг. химийн бүтээгдэхүүн r-tions, ба зорилтот зүйлүүд. Бүтцийн даалгавар, тоо хэмжээнээс гадна. Шинжилгээ, NMR спектроскопи нь конформацийн тэнцвэрт байдал, хатуу биет дэх атом ба молекулуудын тархалт, дотоод тухай мэдээллийг авчирдаг. Шингэн дэх хөдөлгөөн, устөрөгчийн холбоо ба холбоо, кето-энолын таутомеризм, металло- ба прототропи, полимер гинжин хэлхээнд нэгжийн дараалал ба тархалт, бодисын шингээлт, ионы талстуудын электрон бүтэц, шингэн талстуудгэх мэт. ЯМР спектроскопи нь биополимеруудын бүтэц, түүний дотор уусмал дахь уургийн молекулуудыг найдвартай байдлын хувьд рентген туяаны дифракцийн шинжилгээний өгөгдөлтэй харьцуулах мэдээллийн эх сурвалж юм. 80-аад онд Нарийн төвөгтэй өвчний оношлогоо, хүн амын эрүүл мэндийн үзлэгт зориулж NMR спектроскопи, томографийн аргыг анагаах ухаанд хурдан нэвтрүүлж эхэлсэн.
NMR спектр дэх шугамын тоо, байрлал нь нийлэг түүхий тосны бүх фракцыг хоёрдмол утгагүй тодорхойлдог. резин, хуванцар, занар, нүүрс, эм, эм, химийн бүтээгдэхүүн. болон эмийн prom-sti гэх мэт.
Ус эсвэл тосны NMR шугамын эрч хүч, өргөн нь үрийн чийг, тосны агууламж, үр тарианы аюулгүй байдлыг нарийн хэмжих боломжийг олгодог. Усны дохионоос салгахдаа үр тариа тус бүрийн цавуулаг агууламжийг бүртгэх боломжтой бөгөөд энэ нь газрын тосны агууламжийн шинжилгээний нэгэн адил хөдөө аж ахуйн сонгон шалгаруулалтыг түргэсгэх боломжийг олгодог. үр тариа
улам хүчтэй соронз ашиглах. талбарууд (цуваа төхөөрөмжид 14 Т хүртэл, туршилтын суурилуулалтанд 19 Т хүртэл) нь уусмал дахь уургийн молекулын бүтцийг бүрэн тодорхойлох, биолын экспресс шинжилгээ хийх боломжийг олгодог. шингэн (цус, шээс, лимф, тархи нугасны шингэн дэх эндоген метаболитуудын концентраци), шинэ полимер материалын чанарын хяналт. Энэ тохиолдолд олон квант ба олон хэмжээст Фурье спектроскопийн олон хувилбаруудыг ашигладаг. техник.
NMR үзэгдлийг Ф.Блох, Э.Пурселл (1946) нар нээж, Нобелийн шагнал хүртсэн (1952).
Цөмийн соронзон резонансын үзэгдлийг зөвхөн физик, хими төдийгүй анагаах ухаанд ашиглаж болно: хүний бие нь ижил органик болон органик бус молекулуудын цуглуулга юм.
Энэ үзэгдлийг ажиглахын тулд объектыг тогтмол соронзон орон дотор байрлуулж, радио давтамж болон градиент соронзон орны нөлөөнд оруулдаг. Судалгаанд хамрагдаж буй объектыг тойрсон ороомгийн ороомог дээр хувьсах цахилгаан хөдөлгөгч хүч (EMF) үүсдэг бөгөөд түүний далайц-давтамжийн спектр ба цаг хугацааны шилжилтийн шинж чанарууд нь резонансын атомын цөмийн орон зайн нягтрал, түүнчлэн зөвхөн тодорхой шинж чанартай бусад параметрүүдийн талаархи мэдээллийг агуулдаг. цөмийн соронзон резонанс. Энэхүү мэдээллийг компьютерт боловсруулснаар химийн эквивалент цөмүүдийн нягтрал, цөмийн соронзон резонансын сулрах хугацаа, шингэний урсгалын тархалт, молекулын тархалт болон биохимийн процессуудамьд эдэд бодисын солилцоо.
NMR интроскопийн (эсвэл соронзон резонансын дүрслэл) мөн чанар нь үнэндээ цөмийн соронзон резонансын дохионы далайцын тоон шинжилгээний тусгай хэлбэрийг хэрэгжүүлэх явдал юм. Уламжлалт NMR спектроскопийн хувьд спектрийн шугамын хамгийн сайн нарийвчлалд хүрэхийг хичээдэг. Үүнд хүрэхийн тулд соронзон системийг дээж дотор хамгийн сайн талбарын жигд байдлыг бий болгохоор тохируулдаг. NMR-ийн интроскопийн аргуудын хувьд эсрэгээр үүссэн соронзон орон нь жигд бус байх нь ойлгомжтой. Дараа нь дээжийн цэг бүр дэх цөмийн соронзон резонансын давтамж нь бусад хэсгүүдийн утгаас өөр өөрийн гэсэн утгатай байна гэж хүлээх шалтгаан бий. NMR дохионы далайцын хэлбэлзлийн (мониторын дэлгэц дээрх тод байдал эсвэл өнгө) ямар ч кодыг тохируулснаар та зүсмэлүүдийн нөхцөлт дүрсийг (томограмм) авах боломжтой. дотоод бүтэцобьект.
NMR интроскопи ба NMR томографийг 1960 онд В.А.Иванов анх зохион бүтээжээ. Чадваргүй шинжээч шинэ бүтээлийн хүсэлтийг (арга, төхөөрөмж) "... санал болгож буй шийдэл нь ашиггүй байдлын улмаас" татгалзсан тул зохиогчийн эрхийн гэрчилгээг 10 гаруй жилийн дараа л олгосон. Тиймээс NMR томографийн зохиогч нь дараах хүмүүсийн баг биш гэдгийг албан ёсоор хүлээн зөвшөөрч байна Нобелийн шагналтнууд, гэхдээ Оросын эрдэмтэн. Энэхүү хууль ёсны баримтыг үл харгалзан, Нобелийн шагналВ.А.Ивановт биш NMR томографийн шагналыг авсан.Спектрийн төхөөрөмж
Спектрүүдийг нарийн судлахын тулд ийм энгийн төхөөрөмжүүд нарийн ялгаа, гэрлийн туяаг хязгаарлах, призм нь хангалттай байхаа больсон. Тодорхой спектрийг хангадаг хэрэгсэл, өөрөөр хэлбэл өөр өөр урттай долгионыг сайн салгаж чаддаг, спектрийн бие даасан хэсгүүдийг давхцуулахгүй байх хэрэгсэл хэрэгтэй. Ийм төхөөрөмжийг спектрийн төхөөрөмж гэж нэрлэдэг. Ихэнх тохиолдолд спектрийн аппаратын гол хэсэг нь призм эсвэл дифракцийн тор юм.
ЭЛЕКТРОН ПАРАМАГНЕТИЙН РЕЗОНАНС
Аргын мөн чанар
Электрон парамагнит резонансын үзэгдлийн мөн чанар нь цахилгаан соронзон цацрагийг хосгүй электронуудаар резонансын шингээлт юм. Электрон нь спин ба түүнтэй холбоотой соронзон моменттэй байдаг.
Хэрэв бид үүссэн өнцгийн импульс J-тэй чөлөөт радикалыг B 0 хүч чадалтай соронзон оронд байрлуулбал J тэгээс ялгаатай нь соронзон орон дахь доройтол арилах ба соронзон оронтой харилцан үйлчлэлийн үр дүнд 2J+1 болно. түвшин үүсдэг бөгөөд тэдгээрийн байрлалыг W =gβB 0 M, (үүнд M = +J, +J-1, …-J) илэрхийлэлээр тодорхойлдог ба соронзон орны соронзон моментийн Зееман харилцан үйлчлэлээр тодорхойлогддог. J. Электрон энергийн түвшний хуваагдлыг зурагт үзүүлэв.
Тогтмол (A) ба ээлжлэн (B) талбар дахь цөмийн спин 1-тэй атомын энергийн түвшин ба зөвшөөрөгдсөн шилжилтүүд.
Хэрэв бид одоо В0 соронзон орны вектортой перпендикуляр хавтгайд туйлширсан ν давтамжтай цахилгаан соронзон орныг парамагнитын төвд хэрэглэвэл энэ нь ΔM = 1 сонгох дүрэмд захирагдах соронзон диполь шилжилтийг үүсгэнэ. Хэзээ электроникийн энерги шилжилт нь фото цахилгаан соронзон долгионы энергитэй давхцдаг; резонансын шингээлтБичил долгионы цацраг. Тиймээс резонансын нөхцөл нь үндсэн соронзон резонансын хамаарлаар тодорхойлогддог
Түвшин хоорондын популяцийн зөрүү байгаа тохиолдолд богино долгионы талбайн энергийг шингээх нь ажиглагддаг.
Дулааны тэнцвэрт байдалд Больцманы тархалт = exp(gβB 0 /kT) -аар тодорхойлогддог Зееманы түвшний популяцид бага зэрэг ялгаатай байна. Ийм системд шилжилтийн үед эрчим хүчний дэд түвшний популяцийн тэгш байдал маш хурдан үүсч, богино долгионы талбайн шингээлт алга болно. Гэсэн хэдий ч бодит байдал дээр олон янзын харилцан үйлчлэлийн механизмууд байдаг бөгөөд үүний үр дүнд электрон цацраг идэвхт бус байдлаар анхны төлөвтөө шилждэг. Тогтмол шингээлтийн эрчмийн нөлөө нь хүч нэмэгдэх тусам амрах цаг байхгүй электронуудын улмаас үүсдэг бөгөөд үүнийг ханалт гэж нэрлэдэг. Ханалт нь богино долгионы цацрагийн өндөр хүчин чадалд илэрдэг бөгөөд EPR аргаар төвүүдийн концентрацийг хэмжих үр дүнг ихээхэн гажуудуулж болно.
Аргын утга
EPR арга нь парамагнит төвүүдийн талаархи өвөрмөц мэдээллийг өгдөг. Энэ нь торонд изоморф хэлбэрээр орсон хольцын ионуудыг бичил орцноос тодорхой ялгаж өгдөг. Энэ тохиолдолд талст дахь өгөгдсөн ионы талаар бүрэн мэдээллийг олж авна: валент, зохицуулалт, орон нутгийн тэгш хэм, электронуудын эрлийзжилт, хэд, юунд байна. бүтцийн заалтуудэлектронууд орж ирэх, энэ ионы байрлал дахь талст талбайн тэнхлэгүүдийн чиглэл, талст талбайн бүрэн шинж чанар, тухай дэлгэрэнгүй мэдээлэл химийн холбоо. Хамгийн чухал зүйл бол энэ арга нь янз бүрийн бүтэцтэй талстуудын бүс нутагт парамагнит төвүүдийн концентрацийг тодорхойлох боломжийг олгодог.
Гэхдээ EPR спектр нь болор дахь ионы шинж чанараас гадна талст өөрөө, электрон нягтын тархалтын онцлог, талст талст, ион-коваленцын шинж чанар, эцэст нь болор дахь ион-коваленцын шинж чанар юм. эрдэс, учир нь эрдэс тус бүрийн ион бүр өөрийн гэсэн өвөрмөц үзүүлэлттэй байдаг. Энэ тохиолдолд парамагнит төв нь түүний микро орчны спектроскопийн болон бүтцийн шинж чанарыг хангадаг нэгэн төрлийн датчик юм.
Энэ өмчийг гэж нэрлэгддэг зүйлд ашигладаг. Судалгаанд хамрагдаж буй системд тогтвортой парамагнит төвийг нэвтрүүлэхэд үндэслэсэн эргүүлэх шошго ба датчикийн арга. Ийм парамагнит төвийн хувьд дүрмээр бол анизотроп шинж чанартай нитроксил радикалыг ашигладаг. gТэгээд Атензорууд.
Цөмийн соронзон резонансын спектроскопи, NMR спектроскопи- цөмийн соронзон резонансын үзэгдлийг ашиглан химийн объектыг судлах спектроскопийн арга. NMR үзэгдлийг 1946 онд Америкийн физикч Ф.Блох, Э.Пурселл нар нээжээ. Химийн хувьд хамгийн чухал ба практик хэрэглээЭдгээр нь протоны соронзон резонансын спектроскопи (PMR спектроскопи), түүнчлэн нүүрстөрөгч-13 ( 13 C NMR спектроскопи), фтор-19 ( 19 F NMR спектроскопи), фосфор-31 ( 31 P NMR спектроскопи) дээрх NMR спектроскопи юм. сондгой атомын дугаар эсвэл аливаа (тэгш) элементийн изотоп нь сондгой массын дугаартай бол ийм элементийн цөм нь тэгээс ялгаатай эргэлттэй байдаг. Өдөөгдсөн төлөвөөс хэвийн төлөвт шилжихэд цөмүүд эргэн ирж, өдөөх энергийг хүрээлэн буй "торон" руу шилжүүлж болох бөгөөд энэ тохиолдолд судлагдсанаас өөр төрлийн электрон эсвэл атомыг хэлнэ. Энэхүү энерги дамжуулах механизмыг ээрэх торны сулрал гэж нэрлэдэг бөгөөд түүний үр ашгийг эргэлтийн торны сулрах хугацаа гэж нэрлэдэг тогтмол T1-ээр тодорхойлж болно.
Эдгээр шинж чанарууд нь NMR спектроскопийг онолын органик хими болон биологийн объектын шинжилгээ хийхэд тохиромжтой хэрэгсэл болгодог.
NMR үндсэн техник
NMR-д зориулсан бодисын дээжийг нимгэн ханатай шилэн хоолойд (ампул) хийнэ. Үүнийг соронзон орон дээр байрлуулахад NMR идэвхтэй цөмүүд (1 H эсвэл 13 C гэх мэт) цахилгаан соронзон энергийг шингээдэг. Резонансын давтамж, шингээлтийн энерги, ялгарах дохионы эрч хүч нь соронзон орны хүчтэй пропорциональ байна. Тиймээс 21 Тесла талбайд протон 900 МГц давтамжтайгаар цуурайтдаг.
Химийн шилжилт
Орон нутгийн цахим орчноос хамааран молекул дахь өөр өөр протонууд нь бага зэрэг өөр давтамжтайгаар цуурайтдаг. Энэ давтамжийн шилжилт ба үндсэн резонансын давтамж хоёулаа соронзон орны индукцийн хэмжээтэй шууд пропорциональ байдаг тул энэ шилжилт нь соронзон орны хамааралгүй хэмжээсгүй хэмжигдэхүүн болж хувирдаг бөгөөд үүнийг химийн шилжилт гэж нэрлэдэг. Химийн шилжилтийг зарим жишиг дээжтэй харьцуулахад харьцангуй өөрчлөлт гэж тодорхойлдог. Үндсэн NMR давтамжтай харьцуулахад давтамжийн шилжилт маш бага байна. Ердийн давтамжийн шилжилт нь 100 Гц, харин үндсэн NMR давтамж нь 100 МГц байна. Тиймээс химийн шилжилтийг ихэвчлэн нэг саяд (ppm) хэсгүүдээр илэрхийлдэг. Ийм бага давтамжийн зөрүүг илрүүлэхийн тулд хэрэглэж буй соронзон орон нь дээжийн эзэлхүүн дотор тогтмол байх ёстой.
Химийн шилжилт нь тухайн бодисын химийн бүтцээс хамаардаг тул дээж дэх молекулуудын бүтцийн мэдээллийг олж авахад ашигладаг. Жишээлбэл, этилийн спиртийн спектр (CH 3 CH 2 OH) нь 3 өвөрмөц дохиог өгдөг, өөрөөр хэлбэл 3 химийн шилжилт: нэг нь CH 3 бүлэгт, хоёр дахь нь CH 2 бүлэгт, сүүлчийнх нь OH-д зориулагдсан. CH 3 бүлгийн ердийн шилжилт нь ойролцоогоор 1 ppm, OH-д холбогдсон CH 2 бүлгийн хувьд 4 ppm, OH-ийн хувьд ойролцоогоор 2-3 ppm байна.
Өрөөний температурт молекулын хөдөлгөөний улмаас 3 метил протоны дохиог хэдхэн миллисекунд үргэлжилдэг NMR процессын үед дунджаар тооцдог. Эдгээр протонууд нь ижил химийн шилжилтийн үед доройтож, оргилуудыг үүсгэдэг. Энэхүү программ хангамж нь эдгээр оргилд хэдэн протон нөлөөлж байгааг ойлгохын тулд оргилуудын хэмжээг шинжлэх боломжийг олгодог.
Spin-spin харилцан үйлчлэл
Ихэнх хэрэгтэй мэдээлэлНэг хэмжээст NMR спектрийн бүтцийг тодорхойлохын тулд идэвхтэй NMR цөмүүдийн хоорондох спин-спин гэж нэрлэгддэг харилцан үйлчлэлийг өгдөг. Энэхүү харилцан үйлчлэл нь химийн молекул дахь цөмийн янз бүрийн эргэлтийн төлөв хоорондын шилжилтийн үр дүнд үүсдэг бөгөөд үүний үр дүнд NMR дохио хуваагддаг. Энэ хуваагдал нь энгийн эсвэл төвөгтэй байж болох ба үүний үр дүнд тайлбарлахад хялбар эсвэл туршилтанд төөрөгдүүлж болно.
Энэхүү холболт нь молекул дахь атомуудын холболтын талаар дэлгэрэнгүй мэдээллийг өгдөг.
Хоёрдахь дарааллын харилцан үйлчлэл (хүчтэй)
Энгийн эргүүлэх холболт нь дохионы хоорондох химийн шилжилтийн зөрүүтэй харьцуулахад холболтын тогтмол нь бага байна гэж үздэг. Хэрэв шилжилтийн зөрүү багасвал (эсвэл харилцан үйлчлэлийн тогтмол хэмжээ нэмэгдвэл) түүврийн олон тооны эрч хүч гажиж, дүн шинжилгээ хийхэд илүү хэцүү болно (ялангуяа систем нь 2-оос дээш эргэлттэй бол). Гэсэн хэдий ч өндөр хүчин чадалтай NMR спектрометрийн гажуудал нь ихэвчлэн дунд зэрэг байдаг бөгөөд энэ нь холбогдох оргилуудыг хялбархан тайлбарлах боломжийг олгодог.
Хоёрдахь эрэмбийн эффектүүд нь олон тооны давтамжийн зөрүү нэмэгдэх тусам буурдаг тул өндөр давтамжийн NMR спектр нь бага давтамжийн спектрээс бага гажуудал харуулдаг.
Уургийн судалгаанд NMR спектроскопийн хэрэглээ
Орчин үеийн биологи, анагаах ухаанд маш чухал арга болж байгаа уургийн NMR спектроскоп гэж нэрлэгддэг NMR спектроскопийн сүүлийн үеийн шинэчлэлийн ихэнх нь. Ерөнхий зорилго нь 3 хэмжээст уургийн бүтцийг олж авах явдал юм өндөр нарийвчлалтай, рентген кристаллографийн аргаар олж авсан зурагтай төстэй. Байгаагаас болж илүүУургийн молекул дахь атомуудыг энгийн органик нэгдэлтэй харьцуулахад үндсэн 1H спектр нь давхцсан дохиогоор дүүрсэн байдаг тул спектрийн шууд шинжилгээ хийх боломжгүй болгодог. Тиймээс энэ асуудлыг шийдэхийн тулд олон хэмжээст арга техникийг боловсруулсан.
Эдгээр туршилтын үр дүнг сайжруулахын тулд 13 С эсвэл 15 Н ашиглан тэмдэглэсэн атомын аргыг ашигладаг. Ийм аргаар уургийн дээжийн 3 хэмжээст спектрийг авах боломжтой болсон нь орчин үеийн эм зүйд нээлт болсон юм. IN Сүүлийн үедШугаман бус түүвэрлэлтийн аргууд дээр суурилсан 4D спектр ба өндөр хэмжээст спектрийг олж авах арга техник (давуу болон сул талуудтай) өргөн тархаж, дараа нь тусгай математикийн техник ашиглан чөлөөт индукцийн задралын дохиог сэргээж байна.
NMR тоон шинжилгээ
Уусмалын тоон шинжилгээнд тохируулгын графикийн арга эсвэл нэмэх арга дахь концентрацийн хэмжүүр болгон оргил талбайг ашиглаж болно. Төгссөн график нь химийн шилжилтийн концентрацийн хамаарлыг тусгасан аргууд байдаг. Органик бус шинжилгээнд NMR аргыг ашиглах нь парамагнит бодис байгаа тохиолдолд цөмийн сулрах хугацаа түргэсдэг. Тайвшрах хурдыг хэд хэдэн аргаар хэмжиж болно Найдвартай бөгөөд бүх нийтийн арга бол жишээлбэл, NMR аргын импульсийн хувилбар эсвэл үүнийг ихэвчлэн нэрлэдэгээр spin echo арга юм. Энэ аргыг ашиглан хэмжилт хийхдээ богино хугацааны радио давтамжийн импульсийг судлаж буй дээжинд резонансын шингээлтийн бүсэд тодорхой интервалтайгаар соронзон орон дотор хийнэ.Хүлээн авах ороомогт эргэх цуурай дохио гарч ирэх бөгөөд түүний хамгийн их далайц нь хамааралтай байна. энгийн харилцаагаар амрах цаг. Уламжлалт аналитик тодорхойлолтыг хийхийн тулд амрах хурдны үнэмлэхүй утгыг олох шаардлагагүй. Эдгээр тохиолдолд бид тэдгээртэй пропорциональ тодорхой хэмжигдэхүүнийг, жишээлбэл, резонансын шингээлтийн дохионы далайцыг хэмжихэд өөрсдийгөө хязгаарлаж болно. Далайн хэмжилтийг энгийн, илүү хүртээмжтэй төхөөрөмж ашиглан хийж болно. NMR аргын чухал давуу тал бол хэмжсэн параметрийн утгын өргөн хүрээ юм. Эргэлтийн цуурайны тохиргоог ашиглан амрах хугацааг 0.00001-ээс 100 секундын хооронд тодорхойлж болно. 3...5%-ийн алдаатай. Энэ нь уусмалын концентрацийг 1...2-оос 0.000001...0000001 моль/л хүртэл маш өргөн хүрээнд тодорхойлох боломжтой болгодог.Хамгийн өргөн хэрэглэгддэг аналитик арга бол шалгалт тохируулгын графикийн арга юм. Хэберлэн У., Мехринг М.Хатуу бодисын өндөр нарийвчлалтай NMR. - М .: Мир. - 1980 он.
Цөмийн соронзон резонансын (NMR) спектроскопи нь бүтцийг тодруулах хамгийн хүчирхэг хэрэгсэл юм. органик бодис. Энэ төрлийн спектроскопийн хувьд судалж буй дээжийг соронзон орон дотор байрлуулж, радио давтамжийн цахилгаан соронзон цацрагаар цацруулдаг.
(скан харахын тулд товшино уу)
Цагаан будаа. 11-13. Соронзон орон дахь протонууд: a - соронзон орон байхгүй үед; b - гадаад соронзон орон дээр; в - радио давтамжийн цацрагийг шингээсний дараа гадаад соронзон орон дээр (эргэлт нь илүү их энергийн түвшинг эзэлдэг)
цацраг. Устөрөгчийн атомууд өөр өөр хэсгүүдмолекулууд өөр өөр долгионы урттай (давтамж) цацрагийг шингээдэг. Тодорхой нөхцөлд бусад атомууд ч бас радио давтамжийн цацрагийг шингээж чаддаг боловч бид устөрөгчийн атом дээрх спектроскопийг NMR спектроскопийн хамгийн чухал бөгөөд түгээмэл төрөл гэж үзэхээр хязгаарлах болно.
Устөрөгчийн атомын цөм нь нэг протоноос бүрдэнэ. Энэ протон нь тэнхлэгээ тойрон эргэдэг ба ямар ч эргэдэг цэнэгтэй биетийн нэгэн адил соронз юм. Гадны соронзон орон байхгүй үед протоны эргэлт нь санамсаргүй байдлаар чиглэгддэг боловч соронзон орон дээр зөвхөн хоёр эргэлтийн чиг баримжаа хийх боломжтой байдаг (Зураг 11-13), үүнийг эргэлтийн төлөв гэж нэрлэдэг. Соронзон момент (сумаар харуулсан) талбайн дагуу чиглэсэн эргэлтийн төлөвүүд нь соронзон момент нь талбайн эсрэг чиглэсэн эргэлтийн төлөвөөс арай бага энергитэй байдаг. Хоёр эргэх төлөвийн хоорондох энергийн ялгаа нь радио давтамжийн цацрагийн фотоны энергитэй тохирч байна. Энэ цацраг нь судалж буй дээжинд нөлөөлөх үед протонууд доод энергийн түвшнээс өндөр түвшинд шилжиж, энерги шингэдэг.
Молекул дахь устөрөгчийн атомууд өөр өөр химийн орчинд байдаг. Зарим нь метилийн бүлгүүдийн нэг хэсэг, бусад нь хүчилтөрөгчийн атом эсвэл бензолын цагирагтай, бусад нь давхар бондын хажууд байрладаг гэх мэт. Цахим орчин дахь энэхүү жижиг ялгаа нь эргэлтийн төлөв хоорондын энергийн зөрүүг өөрчлөхөд хангалттай бөгөөд иймээс шингээгдсэн цацрагийн давтамж.
NMR спектр нь соронзон орон дээр байрлах бодисоор радио давтамжийн цацрагийг шингээсний үр дүнд үүсдэг. NMR спектроскопи нь янз бүрийн химийн орчинд байгаа молекул дахь устөрөгчийн атомуудыг ялгах боломжийг олгодог.
NMR спектр
Тодорхой давтамжийн утгуудад цацрагийн давтамжийг сканнердахдаа молекул дахь устөрөгчийн атомын цацрагийг шингээх нь ажиглагддаг бөгөөд шингээлтийн давтамжийн тодорхой утга нь атомын орчноос хамаарна.
Цагаан будаа. 11-14. Ердийн NMR спектр: a - спектр; b - оргил талбайг өгөх интеграл муруй
устөрөгч. Тодорхой төрлийн устөрөгчийн атомын шингээлтийн оргилууд спектрийн аль хэсэгт байрлаж байгааг мэдсэнээр молекулын бүтцийн талаар тодорхой дүгнэлт хийх боломжтой. Зураг дээр. 11-14-т гурван төрлийн устөрөгчийн атом байдаг бодисын ердийн NMR спектрийг үзүүлэв. Химийн шилжилтийн хуваарь 5 дээрх дохионы байрлалыг радио давтамжийн нэг саяд (ppm) хэсгүүдээр хэмждэг. Ихэвчлэн бүх дохио нь Зураг дээрх хэсэгт байрладаг. 11-14, дохионы химийн шилжилт нь 1.0, 3.5 бөгөөд спектрийн баруун хэсгийг өндөр талбайн бүс, зүүн хэсгийг бага талбайн бүс гэж нэрлэдэг. NMR спектрт оргилууд нь IR спектрийн адил доошоо биш дээшээ чиглэсэн байдаг.
Спектрийг тайлбарлах, түүнээс бүтцийн мэдээллийг авахын тулд гурван төрлийн спектрийн параметрүүд чухал байдаг.
1) масштаб дээрх дохионы байрлал (устөрөгчийн атомын төрлийг тодорхойлдог);
2) дохионы талбай (өгөгдсөн төрлийн устөрөгчийн атомын тоог тодорхойлдог);
3) дохионы олон талт байдал (хэлбэр) (бусад төрлийн ойролцоо байрладаг устөрөгчийн атомын тоог тодорхойлдог).
Хлорэтаны спектрийн жишээг ашиглан эдгээр параметрүүдийг нарийвчлан авч үзье (Зураг 11-15). Юуны өмнө спектр дэх дохионы байрлал, өөрөөр хэлбэл химийн шилжилтийн утгуудад анхаарлаа хандуулцгаая. Сигнал a (бүлгийн протонууд 1.0 ppm байна, энэ нь
Цагаан будаа. 11-15. Хлорэтаны NMR спектр
(скан харах)
Эдгээр устөрөгчийн атомууд нь электрон сөрөг атомын хажууд байрладаггүй гэдгийг харуулж байгаа бол дохионы шилжилт b (бүлгийн протонууд) байнга тохиолддог бүлгүүдийн химийн шилжилтийн утгыг давтамжтай адил санаж байх ёстой. IR спектр дэх шингээлтийн зурвасууд. Хамгийн чухал химийн шилжилтийг хүснэгтэд үзүүлэв. 11-2.
Дараа нь бид оргилуудын талбайг шинжилдэг бөгөөд энэ нь тухайн төрлийн устөрөгчийн атомын тоотой пропорциональ байна. Зураг дээр. Харьцангуй 11-15 хэсгийг хаалтанд тоогоор тэмдэглэв. Тэдгээрийг спектрийн дээр байрлах интеграл муруйг ашиглан тодорхойлно. Дохионы талбай нь интеграл муруйны "алхам" өндөртэй пропорциональ байна. Хэлэлцэж буй спектрийн хувьд дохионы талбайн харьцаа нь 2: 3 бөгөөд энэ нь метилен протоны тоог метил протоны тоотой харьцуулж байна.
Эцэст нь дохионы хэлбэр, бүтцийг авч үзье, үүнийг ихэвчлэн олон талт гэж нэрлэдэг. Метилийн бүлгийн дохио нь гурвалсан (гурван оргил), метилений бүлгийн дохио нь дөрвөн оргил (квартет) байна. Олон тооны устөрөгчийн атом зэргэлдээх нүүрстөрөгчийн атомтай холбогдсон тухай мэдээллийг өгдөг. Мультилет дахь оргилуудын тоо нь хөрш нүүрстөрөгчийн атомын устөрөгчийн атомын тооноос үргэлж нэгээр их байдаг (Хүснэгт 11-3).
Тиймээс, хэрэв спектрт ганц дохио байгаа бол энэ нь бодисын молекул нь устөрөгчийн атомын бүлгийг агуулдаг бөгөөд тэдгээрийн ойролцоо бусад устөрөгчийн атомууд байдаггүй. Зураг дээрх спектрт. 11-15 мегил бүлгийн дохио нь гурвалсан байна. Энэ нь нүүрстөрөгчийн атомтай зэргэлдээ хоёр устөрөгчийн атом байдаг гэсэн үг юм.
Үүний нэгэн адил метилений бүлгийн дохио нь квартет юм, учир нь хөрш гурван устөрөгчийн атом байдаг.
Бодисын бүтцийн томъёонд үндэслэн хүлээгдэж буй NMR спектрийг хэрхэн урьдчилан таамаглах талаар сурах нь ашигтай байдаг. Энэхүү процедурыг эзэмшсэний дараа урвуу асуудлыг шийдвэрлэхэд хялбар байдаг - түүний NMR спектрээс бодисын бүтцийг бий болгох. Бүтэц дээр суурилсан спектрийг урьдчилан таамаглах жишээг доороос харах болно. Дараа нь үл мэдэгдэх бодисын бүтцийг тодорхойлохын тулд спектрийг тайлбарлахыг танаас хүсэх болно.
Бүтцийн томъёонд үндэслэн NMR спектрийн таамаглал
NMR спектрийг урьдчилан таамаглахын тулд эдгээр процедурыг дагана уу.
1. Бүтэн зураг зурах бүтцийн томъёободисууд.
2. Устөрөгчийн эквивалент атомуудыг дугуйл. Төрөл бүрийн устөрөгчийн атомын тоог тодорхойл.
3. Хүснэгтийг ашиглах. 11-2 (эсвэл таны санах ой), устөрөгчийн атомын төрөл бүрийн дохионы химийн шилжилтийн ойролцоо утгыг тодорхойлно уу.
(скан харахын тулд товшино уу)
NMR спектроскопи
Цөмийн соронзон резонансын спектроскопи, NMR спектроскопи- цөмийн соронзон резонансын үзэгдлийг ашиглан химийн объектыг судлах спектроскопийн арга. Хими болон практик хэрэглээнд хамгийн чухал нь протоны соронзон резонансын спектроскопи (PMR спектроскопи), түүнчлэн нүүрстөрөгч-13 (13 C NMR спектроскопи), фтор-19 (хэт улаан туяаны спектроскопи, NMR нь молекулын бүтцийн талаарх мэдээллийг илчилдэг) NMR спектроскопи юм. химийн бодисууд. Гэсэн хэдий ч энэ нь IC-ээс илүү бүрэн мэдээллийг өгдөг бөгөөд энэ нь түүвэр дэх динамик процессуудыг судлах боломжийг олгодог - хурдны тогтмолыг тодорхойлох химийн урвал, молекул доторх эргэлтийн энергийн саадуудын хэмжээ. Эдгээр шинж чанарууд нь NMR спектроскопийг онолын органик хими болон биологийн объектын шинжилгээ хийхэд тохиромжтой хэрэгсэл болгодог.
NMR үндсэн техник
NMR-д зориулсан бодисын дээжийг нимгэн ханатай шилэн хоолойд (ампул) хийнэ. Үүнийг соронзон орон дээр байрлуулахад NMR идэвхтэй цөмүүд (1 H эсвэл 13 C гэх мэт) цахилгаан соронзон энергийг шингээдэг. Резонансын давтамж, шингээлтийн энерги, ялгарах дохионы эрч хүч нь соронзон орны хүчтэй пропорциональ байна. Тиймээс 21 Тесла талбайд протон 900 МГц давтамжтайгаар цуурайтдаг.
Химийн шилжилт
Орон нутгийн цахим орчноос хамааран молекул дахь өөр өөр протонууд нь бага зэрэг өөр давтамжтайгаар цуурайтдаг. Энэ давтамжийн шилжилт ба үндсэн резонансын давтамж хоёулаа соронзон орны хүч чадалтай шууд пропорциональ байдаг тул энэ шилжилт нь химийн шилжилт гэж нэрлэгддэг соронзон орны хамааралгүй хэмжээсгүй хэмжигдэхүүн болж хувирдаг. Химийн шилжилтийг зарим жишиг дээжтэй харьцуулахад харьцангуй өөрчлөлт гэж тодорхойлдог. Үндсэн NMR давтамжтай харьцуулахад давтамжийн шилжилт маш бага байна. Ердийн давтамжийн шилжилт нь 100 Гц, харин үндсэн NMR давтамж нь 100 МГц байна. Тиймээс химийн шилжилтийг ихэвчлэн нэг саяд (ppm) хэсгүүдээр илэрхийлдэг. Ийм бага давтамжийн зөрүүг илрүүлэхийн тулд хэрэглэж буй соронзон орон нь дээжийн эзэлхүүн дотор тогтмол байх ёстой.
Химийн шилжилт нь тухайн бодисын химийн бүтцээс хамаардаг тул дээж дэх молекулуудын бүтцийн мэдээллийг олж авахад ашигладаг. Жишээлбэл, этилийн спиртийн спектр (CH 3 CH 2 OH) нь 3 өвөрмөц дохиог өгдөг, өөрөөр хэлбэл 3 химийн шилжилт: нэг нь CH 3 бүлэгт, хоёр дахь нь CH 2 бүлэгт, сүүлчийнх нь OH-д зориулагдсан. CH 3 бүлгийн ердийн шилжилт нь ойролцоогоор 1 ppm, CH 2 бүлгийн хувьд OH-4 ppm, OH нь ойролцоогоор 2-3 ppm байна.
Өрөөний температурт молекулын хөдөлгөөний улмаас 3 метил протоны дохиог хэдхэн миллисекунд үргэлжилдэг NMR процессын үед дунджаар тооцдог. Эдгээр протонууд нь ижил химийн шилжилтийн үед доройтож, оргилуудыг үүсгэдэг. Энэхүү программ хангамж нь эдгээр оргилд хэдэн протон нөлөөлж байгааг ойлгохын тулд оргилуудын хэмжээг шинжлэх боломжийг олгодог.
Spin-spin харилцан үйлчлэл
Нэг хэмжээст NMR спектрийн бүтцийг тодорхойлоход хамгийн хэрэгтэй мэдээллийг идэвхтэй NMR цөмүүдийн хоорондох спин-спиний харилцан үйлчлэлээр хангадаг. Энэхүү харилцан үйлчлэл нь химийн молекул дахь цөмийн янз бүрийн эргэлтийн төлөв хоорондын шилжилтийн үр дүнд үүсдэг бөгөөд үүний үр дүнд NMR дохио хуваагддаг. Энэ хуваагдал нь энгийн эсвэл төвөгтэй байж болох ба үүний үр дүнд тайлбарлахад хялбар эсвэл туршилтанд төөрөгдүүлж болно.
Энэхүү холболт нь молекул дахь атомуудын холболтын талаар дэлгэрэнгүй мэдээллийг өгдөг.
Хоёрдахь дарааллын харилцан үйлчлэл (хүчтэй)
Энгийн эргүүлэх холболт нь дохионы хоорондох химийн шилжилтийн зөрүүтэй харьцуулахад холболтын тогтмол нь бага байна гэж үздэг. Хэрэв шилжилтийн зөрүү багасвал (эсвэл харилцан үйлчлэлийн тогтмол хэмжээ нэмэгдвэл) түүврийн олон тооны эрч хүч гажиж, дүн шинжилгээ хийхэд илүү хэцүү болно (ялангуяа систем нь 2-оос дээш эргэлттэй бол). Гэсэн хэдий ч өндөр хүчин чадалтай NMR спектрометрийн гажуудал нь ихэвчлэн дунд зэрэг байдаг бөгөөд энэ нь холбогдох оргилуудыг хялбархан тайлбарлах боломжийг олгодог.
Хоёрдахь эрэмбийн эффектүүд нь олон тооны давтамжийн зөрүү нэмэгдэх тусам буурдаг тул өндөр давтамжийн NMR спектр нь бага давтамжийн спектрээс бага гажуудал харуулдаг.
Уургийн судалгаанд NMR спектроскопийн хэрэглээ
Орчин үеийн биологи, анагаах ухаанд маш чухал арга болж байгаа уургийн NMR спектроскоп гэж нэрлэгддэг NMR спектроскопийн сүүлийн үеийн шинэчлэлийн ихэнх нь. Ерөнхий зорилго нь рентген кристаллографийн зурагтай төстэй уургийн 3 хэмжээст бүтцийг өндөр нарийвчлалтайгаар олж авах явдал юм. Уургийн молекулд энгийн органик нэгдлүүдтэй харьцуулахад илүү олон атом байдаг тул үндсэн 1D спектр нь давхцсан дохиогоор дүүрсэн тул спектрийн шууд шинжилгээг хийх боломжгүй болгодог. Тиймээс энэ асуудлыг шийдэхийн тулд олон хэмжээст арга техникийг боловсруулсан.
Эдгээр туршилтын үр дүнг сайжруулахын тулд 13 С эсвэл 15 Н ашиглан тэмдэглэсэн атомын аргыг ашигладаг. Ийм аргаар уургийн дээжийн 3D спектрийг авах боломжтой болсон нь орчин үеийн эмийн салбарт нээлт болсон юм. Сүүлийн үед тусгай математикийн аргуудыг ашиглан чөлөөт индукцийн задралын дохиог сэргээх замаар шугаман бус түүвэрлэлтийн аргад суурилсан 4D спектр ба өндөр хэмжээст спектрийг олж авах арга техник (давуу болон сул талуудтай) өргөн тархсан.
Уран зохиол
- Гүнтер X. NMR спектроскопийн хичээлийн танилцуулга. - Пер. англи хэлнээс - М., 1984.
Викимедиа сан. 2010 он.
Бусад толь бичгүүдээс "NMR спектроскопи" гэж юу болохыг харна уу.
Нүүрстөрөгчийн цөм 13, 13С дээрх цөмийн соронзон резонансын спектроскопи нь 13С нүүрстөрөгчийн изотопын цөмүүдийг ашиглан NMR спектроскопи хийх аргуудын нэг юм. 13С цөм нь үндсэн төлөвт 1/2 спинтэй, байгаль дахь агуулга нь... ... Википедиа
Эмнэлгийн NMR томограф дээрх хүний тархины зураг. Цөмийн соронзон резонансын (NMR) резонанстай цахилгаан соронзон энергийг гадаад соронзон орон дахь 0-ээс өөр эргэлттэй цөм агуулсан бодис шингээх, чиг баримжаагаа өөрчилснөөр үүссэн ... ... Wikipedia
NMR спектроскопи
NMR спектроскопи
соронзон резонансын спектроскопи- magnetinio branduolių rezonanso spektroskopija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Spektroskopija, pagrįsta kietųjų, skystųjų ir dujinių medžiagų magnetinio branduolių rezonanso branduolių rezonanso. attikmenys: англи хэл. NMR...... Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
цөмийн соронзон резонансын спектроскопи- branduolinio magnetinio rezonanso spektroskopija statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. NMR спектроскопи; цөмийн соронзон резонансын спектроскопи вок. magnetische Kernresonanzspektroskopie, f; NMR Spektroskopie, f rus. цөмийн спектроскопи… Физикийн нэр томъёо
Magnetinio branduolių rezonanso spektroskopija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Spektroskopija, pagrįsta kietųjų, skystųjų ir dujinių medžiagų magnetinio branduolių rezonanso. attikmenys: англи хэл. NMR...... Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
цөмийн резонансын спектроскопи- branduolinio magnetinio rezonanso spektroskopija statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. NMR спектроскопи; цөмийн соронзон резонансын спектроскопи вок. magnetische Kernresonanzspektroskopie, f; NMR Spektroskopie, f rus. цөмийн спектроскопи… Физикийн нэр томъёо
Судалгааны аргуудын багц. VA-д тэдгээрийн атом, ион, молекулуудын шингээлтийн спектрийн дагуу. маг. радио долгион. Цацрагт электрон парамагнит аргууд орно. резонансын (EPR), цөмийн соронзон . резонанс (NMR), циклотрон резонанс гэх мэт ... Байгалийн шинжлэх ухаан. нэвтэрхий толь бичиг
Эмнэлгийн NMR томограф дээрх хүний тархины зураг Цөмийн соронзон резонансын резонансын шингээлт буюу цахилгаан соронзон энергийг гадаад соронзон орон дахь ν давтамжтай 0-ээс өөр эргэлттэй цөм агуулсан бодис ялгаруулах ... ... Wikipedia
