एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी रेंज रेडिएशन का उपयोग करता है। डमी के लिए एनएमआर, या परमाणु चुंबकीय अनुनाद के बारे में दस बुनियादी तथ्य

एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी

परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी, एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी- परमाणु चुंबकीय अनुनाद की घटना का उपयोग करके रासायनिक वस्तुओं का अध्ययन करने के लिए एक स्पेक्ट्रोस्कोपिक विधि। रसायन विज्ञान और व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए सबसे महत्वपूर्ण प्रोटॉन चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी (पीएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी), साथ ही साथ कार्बन -13 एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी (13 सी एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी), फ्लोरीन -19 (इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी, एनएमआर रसायनों की आणविक संरचना पर जानकारी का खुलासा करता है। , यह आईएस की तुलना में अधिक संपूर्ण जानकारी प्रदान करता है, जिससे किसी को एक नमूने में गतिशील प्रक्रियाओं का अध्ययन करने की अनुमति मिलती है - रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर स्थिरांक निर्धारित करने के लिए, इंट्रामोल्युलर रोटेशन की ऊर्जा बाधाओं का मूल्य। ये विशेषताएं एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी को सैद्धांतिक कार्बनिक रसायन विज्ञान दोनों में एक सुविधाजनक उपकरण बनाती हैं। और जैविक वस्तुओं के विश्लेषण के लिए।

बेसिक एनएमआर तकनीक

NMR के लिए किसी पदार्थ का एक नमूना एक पतली दीवार वाली कांच की ट्यूब (ampoule) में रखा जाता है। जब एक चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो एनएमआर सक्रिय नाभिक (जैसे 1 एच या 13 सी) विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को अवशोषित करता है। गुंजयमान आवृत्ति, अवशोषण ऊर्जा और उत्सर्जित संकेत की तीव्रता चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के समानुपाती होती है। तो 21 टेस्ला के क्षेत्र में, एक प्रोटॉन 900 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर प्रतिध्वनित होता है।

रासायनिक पारी

स्थानीय इलेक्ट्रॉनिक वातावरण के आधार पर, अणु में विभिन्न प्रोटॉन थोड़े अलग आवृत्तियों पर प्रतिध्वनित होते हैं। चूंकि यह आवृत्ति बदलाव और मौलिक अनुनाद आवृत्ति दोनों चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के सीधे आनुपातिक हैं, इसलिए इस बदलाव को चुंबकीय क्षेत्र-स्वतंत्र आयाम रहित मात्रा में रासायनिक बदलाव के रूप में जाना जाता है। रासायनिक बदलाव को कुछ संदर्भ नमूनों के सापेक्ष एक सापेक्ष परिवर्तन के रूप में परिभाषित किया गया है। मुख्य एनएमआर आवृत्ति की तुलना में आवृत्ति बदलाव बेहद छोटा है। एक विशिष्ट आवृत्ति बदलाव 100 हर्ट्ज है, जबकि आधार एनएमआर आवृत्ति 100 मेगाहर्ट्ज के क्रम पर है। इस प्रकार रासायनिक बदलाव अक्सर भाग प्रति मिलियन (पीपीएम) में व्यक्त किया जाता है। इस तरह के एक छोटे आवृत्ति अंतर का पता लगाने के लिए, लागू चुंबकीय क्षेत्र नमूना मात्रा के भीतर स्थिर होना चाहिए।

चूंकि रासायनिक बदलाव पदार्थ की रासायनिक संरचना पर निर्भर करता है, इसलिए इसका उपयोग नमूने में अणुओं के बारे में संरचनात्मक जानकारी प्राप्त करने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, इथेनॉल के लिए स्पेक्ट्रम (सीएच 3 सीएच 2 ओएच) 3 विशिष्ट संकेत देता है, यानी 3 रासायनिक बदलाव: एक सीएच 3 समूह के लिए, दूसरा सीएच 2 समूह के लिए और आखिरी ओएच के लिए। सीएच 3 समूह के लिए एक विशिष्ट बदलाव लगभग 1 पीपीएम है, सीएच 2 समूह के लिए ओएच -4 पीपीएम और ओएच लगभग 2-3 पीपीएम से जुड़ा हुआ है।

कमरे के तापमान पर आणविक गति के कारण, 3 मिथाइल प्रोटॉन के संकेत एनएमआर प्रक्रिया के दौरान औसत हो जाते हैं, जो केवल कुछ मिलीसेकंड तक रहता है। ये प्रोटॉन पतित होते हैं और एक ही रासायनिक बदलाव पर शिखर बनाते हैं। सॉफ्टवेयर आपको चोटियों के आकार का विश्लेषण करने की अनुमति देता है ताकि यह समझ सके कि इन चोटियों में कितने प्रोटॉन योगदान करते हैं।

स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन

एक-आयामी एनएमआर स्पेक्ट्रम में संरचना का निर्धारण करने के लिए सबसे उपयोगी जानकारी सक्रिय एनएमआर नाभिक के बीच तथाकथित स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन द्वारा प्रदान की जाती है। यह बातचीत रासायनिक अणुओं में विभिन्न परमाणु स्पिन राज्यों के बीच संक्रमण के परिणामस्वरूप होती है, जिसके परिणामस्वरूप एनएमआर संकेतों का विभाजन होता है। यह विभाजन सरल या जटिल हो सकता है और परिणामस्वरूप, व्याख्या करना या तो आसान होता है या प्रयोगकर्ता को भ्रमित कर सकता है।

यह बंधन एक अणु में परमाणुओं के बंधन के बारे में विस्तृत जानकारी प्रदान करता है।

दूसरे क्रम की बातचीत (मजबूत)

सरल स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन मानता है कि संकेतों के बीच रासायनिक बदलाव में अंतर की तुलना में युग्मन स्थिरांक छोटा है। यदि शिफ्ट अंतर कम हो जाता है (या युग्मन निरंतर बढ़ता है), नमूना गुणकों की तीव्रता विकृत हो जाती है, विश्लेषण करना अधिक कठिन हो जाता है (विशेषकर यदि सिस्टम में 2 से अधिक स्पिन होते हैं)। हालांकि, उच्च-शक्ति वाले एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर में, विरूपण आमतौर पर मध्यम होता है, और इससे संबंधित चोटियों की व्याख्या करना आसान हो जाता है।

गुणकों के बीच आवृत्ति अंतर बढ़ने के साथ दूसरे क्रम के प्रभाव कम हो जाते हैं, इसलिए उच्च आवृत्ति एनएमआर स्पेक्ट्रम कम आवृत्ति स्पेक्ट्रम की तुलना में कम विरूपण दिखाता है।

प्रोटीन के अध्ययन के लिए एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी का अनुप्रयोग

एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी में हाल के अधिकांश नवाचार तथाकथित प्रोटीन एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी में किए गए हैं, जो आधुनिक जीव विज्ञान और चिकित्सा में एक बहुत ही महत्वपूर्ण तकनीक बन रही है। एक सामान्य लक्ष्य एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी में प्राप्त छवियों के समान प्रोटीन की एक उच्च संकल्प 3-आयामी संरचना प्राप्त करना है। एक साधारण कार्बनिक यौगिक की तुलना में एक प्रोटीन अणु में अधिक परमाणुओं की उपस्थिति के कारण, अंतर्निहित 1 डी स्पेक्ट्रम अतिव्यापी संकेतों के साथ बह रहा है, जिससे प्रत्यक्ष स्पेक्ट्रम विश्लेषण असंभव हो गया है। इसलिए, इस समस्या को हल करने के लिए बहुआयामी तकनीकों का विकास किया गया है।

इन प्रयोगों के परिणामों को बेहतर बनाने के लिए, 13 सी या 15 एन का उपयोग करके लेबल की गई परमाणु विधि का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार, प्रोटीन नमूने का 3 डी स्पेक्ट्रम प्राप्त करना संभव हो जाता है, जो आधुनिक फार्मास्यूटिकल्स में एक सफलता बन गया है। हाल ही में, विशेष गणितीय तकनीकों का उपयोग करके मुक्त प्रेरण क्षय संकेत की बाद की बहाली के साथ गैर-रेखीय नमूनाकरण विधियों के आधार पर 4D स्पेक्ट्रा और उच्च आयामों के स्पेक्ट्रा प्राप्त करने के तरीके (फायदे और नुकसान दोनों) व्यापक हो गए हैं।

साहित्य

• गुंटर एक्स.एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी के पाठ्यक्रम का परिचय। - प्रति। अंग्रेज़ी से। - एम।, 1984।

विकिमीडिया फाउंडेशन। 2010.

देखें कि "एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी" अन्य शब्दकोशों में क्या है:

कार्बन नाभिक पर परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी 13, 13C NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी 13C कार्बन समस्थानिक के नाभिक का उपयोग करके NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी के तरीकों में से एक है। 13C नाभिक में जमीनी अवस्था में स्पिन 1/2 है, इसकी सामग्री प्रकृति में है ... ... विकिपीडिया

एक चिकित्सा एनएमआर टोमोग्राफ पर मानव मस्तिष्क की छवि परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में गैर-शून्य स्पिन के साथ नाभिक युक्त पदार्थ द्वारा विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का अनुनाद अवशोषण, पुनर्रचना के कारण ... विकिपीडिया

एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी

एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी

चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी- मैग्नेटिनियो ब्रैंडुओलिक रेज़ोननसो स्पेकट्रोस्कोपीजा स्टेटसस टी sritis स्टैंडअर्टिज़ासिजा इर मेट्रोलोजिजा एपिब्रेटिस स्पेकट्रोस्कोपीजा, पैग्रेस्टा कीटेज, स्काईस्टाजी इर डुजिनिक मेडिआग, मैग्नेटिनियो ब्रैंडुओल, रेज़ोननसो रीकिनिउ। atitikmenys: अंग्रेजी। एनएमआर…… पेनकियाकलबिस ऐस्किनामासिस मेट्रोलोजिजोस टर्मिन, लोडाइनास

परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी- ब्रैंडुओलिनियो मैग्नेटिनियो रेज़ोननसो स्पेकट्रोस्कोपीजा स्टेटसजैसा टी sritis fizika atitikmenys: engl। एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी; परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी वोक। मैग्नेटिस केर्नरेसोनंज़स्पेक्ट्रोस्कोपी, एफ; एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी, एफ रूस। परमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपी ... फ़िज़िकोस टर्मिन, odynas

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अनुसंधान विधियों का सेट। वीए में उनके परमाणुओं, आयनों और अणुओं के अवशोषण स्पेक्ट्रा के अनुसार एल। महान रेडियो तरंगें। इलेक्ट्रॉनिक पैरामैग्नेट के तरीके R से संबंधित हैं। अनुनाद (ईपीआर), परमाणु परिमाण। अनुनाद (NMR), साइक्लोट्रॉन प्रतिध्वनि, आदि ... प्राकृतिक विज्ञान। विश्वकोश शब्दकोश

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एलिल क्लीवेज- लत एलिल सिस्टम में प्रोटॉन के बीच स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन स्थिरांक ( 4 जे ) जो काफी हद तक मरोड़ कोण पर निर्भर करता है  एचसी 2 सी 3 और सी 1 सी 2 सी 3 परमाणुओं द्वारा गठित विमानों के बीच।

एनुलेंस- चक्रीय संयुग्म प्रणाली।

एट्रोपिक अणु- यौगिकों के अणु जो रिंग करंट नहीं देते हैं।

संयोजकता कोण (θ) एक कार्बन परमाणु पर दो बंधों के बीच का कोण है।

पड़ोसी परस्पर क्रिया -नाभिक के बीच परस्पर क्रिया जो तीन बंधों द्वारा अलग होती है।

ऑफ-रेजोनेंस डिकॉउलिंग(प्रतिध्वनि decoupling बंद) - आपको सीएच 3, सीएच 2, सीएच समूहों और चतुर्धातुक कार्बन परमाणु के संकेतों के बीच अंतर करने की अनुमति देता है। ऑफ-रेजोनेंस डिकॉउलिंग का निरीक्षण करने के लिए, एक आवृत्ति का उपयोग किया जाता है जो रासायनिक बदलाव के करीब होता है, लेकिन सिग्नल की गुंजयमान आवृत्ति के अनुरूप नहीं होता है। इस तरह के दमन से बातचीत की संख्या में इस हद तक कमी आती है कि केवल प्रत्यक्ष जे(सी, एच) बातचीत।

रत्न परस्पर क्रिया -दो बंधों द्वारा अलग किए गए नाभिकों के बीच परस्पर क्रिया।

हेटरोन्यूक्लियर सहसंबंध स्पेक्ट्रोस्कोपी (HETCOR)- इन प्रयोगों में एक अक्ष पर 1 H स्पेक्ट्रा की रासायनिक पाली रखी जाती है, जबकि दूसरी धुरी पर 13 C रासायनिक पाली रखी जाती है। हेटकोर - हेटेरोन्यूक्लियर वैरिएंट COZY, जो 1 H और 13 C के बीच अप्रत्यक्ष हेटेरोन्यूक्लियर स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन का उपयोग करता है।

एचएमक्यूसी - हेटेरोन्यूक्लियरमल्टीक्वांटमसह - संबंध- पंजीकरण 1 एच 13 सी से डिकूपिंग के साथ।

HSQC - HETeronuclear MultiQuantum Correlation- एचएमक्यूसी संस्करण

COLOC - सहसंबंध लंबा (बहुत लंबा)

HMBC (HETeronuclear MultiplBond Correlation)- लंबी दूरी की हेटेरोन्यूक्लियर स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन का पता लगाने के लिए HMQC प्रयोग का एक प्रकार। HMQC प्रयोग की तुलना में HMBC शोर अनुपात को उच्च संकेत देता है।

जाइरोमैग्नेटिक अनुपात (γ ) - नाभिक के चुंबकीय गुणों की विशेषताओं में से एक।

घरेलू बातचीत- एलिल सिस्टम में 5 बॉन्ड के जरिए इंटरेक्शन।

आगे परस्पर क्रिया - 3 से अधिक बंधों (आमतौर पर 4-5 बंधों के बाद) द्वारा अलग किए गए नाभिकों के बीच परस्पर क्रिया।

सेंसर- एक उपकरण जो नमूने को दालों के संचरण और अनुनाद संकेतों के पंजीकरण प्रदान करता है। सेंसर ब्रॉडबैंड हैं और चुनिंदा ट्यून किए गए हैं। वे चुंबक के सक्रिय क्षेत्र में स्थापित हैं।

डायहेड्रल (मरोड़) कोण- वह कोण जो माना बंधों के बीच दो विमानों द्वारा बनता है।

2डीजे-स्पेक्ट्रा।द्वि-आयामी जे-स्पेक्ट्रोस्कोपी को एसएससीसी से जुड़े एक आवृत्ति समन्वय की उपस्थिति और रासायनिक बदलाव से जुड़े दूसरे समन्वय की विशेषता है। दो परस्पर लंबवत निर्देशांक में द्वि-आयामी जे-स्पेक्ट्रा के समोच्च प्रतिनिधित्व को सबसे बड़ा वितरण प्राप्त हुआ है।

2डी एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी -पल्स अनुक्रमों का उपयोग करते हुए प्रयोग, जो इस तरह के प्रतिनिधित्व में एनएमआर स्पेक्ट्रम प्राप्त करना संभव बनाता है, जिसमें जानकारी को दो आवृत्ति निर्देशांक द्वारा अलग किया जाता है और एनएमआर मापदंडों की अन्योन्याश्रयता के बारे में जानकारी से समृद्ध होता है। परिणाम दो ऑर्थोगोनल कुल्हाड़ियों के साथ एक वर्ग स्पेक्ट्रम है और एक संकेत के साथ जिसमें निर्देशांक (, ), यानी विकर्ण पर बिंदु पर आवृत्ति प्रतिनिधित्व में अधिकतम होता है।

डेल्टा स्केल (δ -स्केल) - एक पैमाना जिसमें टीएमएस प्रोटॉन के रासायनिक बदलाव को शून्य मान के रूप में लिया जाता है।

प्रतिचुंबकीय बदलाव- कमजोर क्षेत्र के क्षेत्र में गुंजयमान संकेत का स्थानांतरण (बड़े मान δ ).

डायट्रोपिक अणु- 4 . से रद्द एन+2 -इलेक्ट्रॉन, जो हकल के नियम के अनुसार सुगंधित होते हैं।

नक़ल - दो परस्पर क्रिया करने वाले नाभिकों का संकेत, जिसे 1H NMR स्पेक्ट्रम में समान तीव्रता की दो पंक्तियों द्वारा दर्शाया जाता है।

समकालिक नाभिक- समान रासायनिक शिफ्ट मान वाले नाभिक। अक्सर वे रासायनिक रूप से समतुल्य होते हैं, अर्थात उनका रासायनिक वातावरण समान होता है।

इंटीग्रल सिग्नल तीव्रता(वक्र के नीचे का क्षेत्र) - इंटीग्रेटर द्वारा मापा जाता है और चरणों के रूप में दिखाया जाता है, जिसकी ऊंचाई क्षेत्र और शो के समानुपाती होती है सापेक्ष संख्याप्रोटॉन

पल्स स्पेक्ट्रोस्कोपी -चुंबकीय नाभिक के उत्तेजना की विधि छोटी और शक्तिशाली (सैकड़ों किलोवाट) उच्च आवृत्ति दालों की मदद से होती है। एक वाहक आवृत्ति o और एक अवधि t p के साथ एक आवेग आवृत्ति रेंज +1/t p में एक उत्तेजना बैंड बनाता है। यदि पल्स की लंबाई की गणना कई माइक्रोसेकंड में की जाती है, और o लगभग किसी दिए गए प्रकार के नाभिक के लिए अनुनाद आवृत्ति क्षेत्र के केंद्र से मेल खाती है, तो बैंड पूरे आवृत्ति रेंज को कवर करेगा, सभी नाभिकों के एक साथ उत्तेजना को सुनिश्चित करेगा। नतीजतन, एक घातीय क्षयकारी साइनसॉइड (एसआईएस) दर्ज किया गया है। इसमें आवृत्ति के बारे में, यानी वास्तव में, रासायनिक बदलाव के बारे में और रेखा के आकार के बारे में जानकारी शामिल है। हमारे लिए अधिक परिचित रूप - आवृत्ति प्रतिनिधित्व में स्पेक्ट्रम - एसआईएस से फूरियर ट्रांसफॉर्म नामक गणितीय प्रक्रिया का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है।

पल्स एनएमआर- लघु और शक्तिशाली (सैकड़ों किलोवाट) उच्च आवृत्ति दालों का उपयोग करके चुंबकीय नाभिक के उत्तेजना की एक विधि। नाड़ी के दौरान, सभी नाभिक साथ - साथ उत्तेजित होते हैं, और फिर, आवेग के रुकने के बाद, नाभिक अपनी मूल जमीनी स्थिति में लौट आते हैं (आराम करते हैं)। आराम से नाभिक द्वारा ऊर्जा की हानि एक संकेत की उपस्थिति की ओर ले जाती है, जो कि सभी नाभिकों से संकेतों का योग है जो बड़ी संख्या में भीगने से वर्णित है साइनसॉइडल वक्रसमय के पैमाने में, जिनमें से प्रत्येक एक निश्चित गुंजयमान आवृत्ति से मेल खाता है।

स्पिन-स्पिन युग्मन स्थिरांक (एसएससीसी)- विभिन्न नाभिकों की परस्पर क्रिया की मात्रात्मक विशेषताएं।

सहसंबंध स्पेक्ट्रोस्कोपी (COSY) -दो 90 ओ दालों के साथ प्रयोग। इस तरह के द्वि-आयामी स्पेक्ट्रोस्कोपी में, स्पिन-बाउंड चुंबकीय नाभिक के रासायनिक बदलाव सहसंबद्ध होते हैं। द्वि-आयामी COZY स्पेक्ट्रोस्कोपी, कुछ शर्तों के तहत, बहुत छोटे स्थिरांक की उपस्थिति को प्रकट करने में मदद करता है, आमतौर पर एक-आयामी स्पेक्ट्रा में अदृश्य।

आरामदायक- ऐसे प्रयोग जिनमें नाड़ी की अवधि भिन्न होती है। यह विकर्ण चोटियों के आकार को कम कर देता है जिससे आस-पास की क्रॉस चोटियों (COSY45, COSY60) की पहचान करना मुश्किल हो जाता है।

DQF-COSY - दोहरा परिमाणित फ़िल्टर -विकर्ण और उनके अनुरूप शोर पर सिंगल्स को दबा देता है।

COSYLR (लंबी दूरी)- COZY प्रयोग, जो लंबी दूरी की बातचीत को निर्धारित करने की अनुमति देता है।

टीओसीएसवाई - कुलसह - संबंधस्पेक्ट्रोस्कोपी- शूटिंग मोड, जो अध्ययन के तहत संरचनात्मक टुकड़े में बांड के साथ चुंबकीयकरण को स्थानांतरित करके सिग्नल-संतृप्त स्पेक्ट्रम में सिस्टम के सभी स्पिनों के बीच क्रॉस-चोटियों को प्राप्त करने की अनुमति देता है। अक्सर बायोमोलेक्यूल्स का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाता है।

लार्मर आवृत्तिएनएमआर में पूर्वता की आवृत्ति है।

चुंबकीय रूप से समकक्षऐसे नाभिक कहलाते हैं जिनकी गुंजयमान आवृत्ति समान होती है और किसी भी पड़ोसी समूह के नाभिक के साथ सभी के लिए स्पिन-स्पिन अंतःक्रिया स्थिरांक का एक सामान्य विशेषता मान होता है।

मल्टीक्वांटम सुसंगतता- सुपरपोजिशन की स्थिति, जब दो या दो से अधिक इंटरैक्टिंग स्पिन एक साथ ½ रीओरिएंट करते हैं।

बहुआयामी एनएमआर- एक से अधिक आवृत्ति पैमाने के साथ एनएमआर स्पेक्ट्रा का पंजीकरण।

मल्टीप्लेट - एक समूह का संकेत, कई पंक्तियों के रूप में प्रकट होता है।

अप्रत्यक्ष स्पिन इंटरैक्शन - नाभिक के बीच परस्पर क्रिया, जो एक अणु के भीतर बंधों की एक प्रणाली के माध्यम से प्रेषित होती है और तीव्र आणविक गति के दौरान औसत नहीं होती है।

अनुचुंबकीय कण - एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन युक्त कण, जिसमें एक बहुत बड़ा चुंबकीय क्षण होता है।

पैरामैग्नेटिक शिफ्ट- एक मजबूत क्षेत्र के क्षेत्र में गुंजयमान संकेत का स्थानांतरण (बड़े मान δ ).

पैराट्रॉपिक अणु - 4 . के बराबर -इलेक्ट्रॉनों की संख्या के साथ रद्द कर दिया जाता है एन।

प्रत्यक्ष स्पिन-स्पिन अंतःक्रिया स्थिरांक -एक स्थिरांक जो एक बंधन द्वारा अलग किए गए नाभिक के बीच बातचीत की विशेषता है।

प्रत्यक्ष स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन- नाभिक के बीच परस्पर क्रिया, जो अंतरिक्ष के माध्यम से प्रेषित होती है।

गुंजयमान संकेत -एक उच्च आवृत्ति जनरेटर के कारण eigenstates के बीच संक्रमण के दौरान ऊर्जा के अवशोषण के अनुरूप एक वर्णक्रमीय रेखा।

विश्राम प्रक्रियाएं - ऊपरी स्तर पर ऊर्जा की हानि और गैर-विकिरण प्रक्रियाओं के कारण निम्न ऊर्जा स्तर पर वापस आना।

साथ वीआईपी- चुंबकीय क्षेत्र में क्रमिक परिवर्तन, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिध्वनि की स्थिति प्राप्त होती है।

पहला ऑर्डर स्पेक्ट्रा- स्पेक्ट्रा जिसमें चुंबकीय रूप से समकक्ष नाभिक के अलग-अलग समूहों के रासायनिक बदलाव में अंतर हेस्पिन-स्पिन युग्मन स्थिरांक से बहुत बड़ा जे .

स्पिन-जाली छूट - विश्राम की प्रक्रिया (ऊर्जा हानि), जिसका तंत्र पर्यावरण के स्थानीय विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के साथ बातचीत से जुड़ा है।

स्पिन-स्पिन छूट - एक उत्तेजित नाभिक से दूसरे में ऊर्जा के हस्तांतरण के परिणामस्वरूप विश्राम प्रक्रिया की जाती है।

इलेक्ट्रॉनों की स्पिन-स्पिन बातचीत- विभिन्न नाभिकों के चुंबकीय संपर्क के परिणामस्वरूप होने वाली बातचीत, जिसे सीधे अनबाउंड नाभिक के रासायनिक बंधों के इलेक्ट्रॉनों के माध्यम से प्रेषित किया जा सकता है।

स्पिन प्रणाली- यह नाभिक का एक समूह है जो एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करता है, लेकिन उन नाभिकों के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है जो स्पिन प्रणाली में शामिल नहीं हैं।

रासायनिक पारी -मानक पदार्थ के नाभिक के संकेत के संबंध में अध्ययन किए गए नाभिक के संकेत का विस्थापन।

रासायनिक रूप से समकक्ष नाभिक- नाभिक जिनमें समान गुंजयमान आवृत्ति और समान रासायनिक वातावरण होता है।

एक प्रकार का नृत्य - एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी में, यह विद्युत चुम्बकीय कॉइल को दिया गया नाम है जो कम ताकत के चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं, जो एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र की विषमताओं को ठीक करते हैं।

ब्रॉडबैंड अलगाव(1एन ब्रॉडबैंड डिकॉउलिंग) - सभी 13 सी 1 एच इंटरैक्शन को पूरी तरह से हटाने के लिए मजबूत विकिरण का उपयोग, जो प्रोटॉन रासायनिक बदलावों के पूरे क्षेत्र को कवर करता है।

परिरक्षण - अन्य नाभिकों के प्रेरित चुंबकीय क्षेत्रों के प्रभाव में गुंजयमान संकेत की स्थिति में परिवर्तन।

वैन डेर वाल्स प्रभाव- एक प्रभाव जो एक प्रोटॉन और एक पड़ोसी समूह के बीच एक मजबूत स्थानिक संपर्क के साथ होता है और इलेक्ट्रॉनिक वितरण की गोलाकार समरूपता में कमी और स्क्रीनिंग प्रभाव में अनुचुंबकीय योगदान में वृद्धि का कारण बनता है, जो बदले में एक संकेत की ओर जाता है एक कमजोर क्षेत्र में स्थानांतरित करें।

Zeeman प्रभाव- चुंबकीय क्षेत्र में ऊर्जा स्तरों का विभाजन।

छत प्रभाव- केंद्रीय रेखाओं की तीव्रता में वृद्धि और गुणक में दूरस्थ रेखाओं की तीव्रता में कमी।

चुंबकीय अनिसोट्रॉपी का प्रभाव(तथाकथित अनिसोट्रॉपी शंकु) - द्वितीयक प्रेरित चुंबकीय क्षेत्रों के संपर्क का परिणाम।

परमाणु चौगुनी प्रतिध्वनि (NQR) -स्पिन क्वांटम संख्या के साथ नाभिक के लिए मनाया गया मैं > 1/2 परमाणु आवेश के गैर-गोलाकार वितरण के कारण। इस तरह के नाभिक बाहरी विद्युत क्षेत्रों के ग्रेडिएंट के साथ बातचीत कर सकते हैं, विशेष रूप से अणु के इलेक्ट्रॉन गोले के क्षेत्रों के ग्रेडिएंट के साथ जिसमें नाभिक स्थित होता है और एक लागू बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में भी विभिन्न ऊर्जाओं की विशेषता वाले स्पिन राज्य होते हैं।

परमाणु चुम्बकपरमाणु मैग्नेटन के मूल्य की गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद(NMR) एक भौतिक घटना है जिसका उपयोग अणुओं के गुणों का अध्ययन करने के लिए किया जाता है जब परमाणुओं के नाभिक चुंबकीय क्षेत्र में रेडियो तरंगों से विकिरणित होते हैं।

परमाणु कारक - परमाणु आवेश का उसके द्रव्यमान से अनुपात।

एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी विधि नाभिक के चुंबकीय गुणों पर आधारित है। परमाणुओं के नाभिक एक धनात्मक आवेश धारण करते हैं और अपनी धुरी के चारों ओर घूमते हैं। आवेश के घूमने से चुंबकीय द्विध्रुव का आभास होता है।

रोटेशन की कोणीय गति, जिसे स्पिन क्वांटम संख्या (I) द्वारा वर्णित किया जा सकता है। स्पिन क्वांटम संख्या का संख्यात्मक मान नाभिक बनाने वाले प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की स्पिन क्वांटम संख्याओं के योग के बराबर होता है।

स्पिन क्वांटम संख्या मूल्य पर ले सकती है

यदि नाभिकों की संख्या सम है, तो मान I = 0, या एक पूर्णांक है। ये ऐसे नाभिक C 12, H 2, N 14 हैं, ऐसे नाभिक रेडियो आवृत्ति विकिरण को अवशोषित नहीं करते हैं और NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी में संकेत नहीं देते हैं।

मैं = ± 1/2 एच 1, पी 31, एफ 19 - रेडियो फ्रीक्वेंसी विकिरण को अवशोषित करें, एनएमआर स्पेक्ट्रम सिग्नल दें।

I = ± 1 1/2 CL 35 , Br 79 - नाभिक की सतह पर आवेशों का असममित वितरण। इसका परिणाम चौगुनी क्षण में होता है। ऐसे नाभिकों का अध्ययन एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा नहीं किया जाता है।

पीएमआर - स्पेक्ट्रोस्कोपी

I (I = ± 1/2) का संख्यात्मक मान सूत्र के अनुसार बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में नाभिक के संभावित झुकावों की संख्या निर्धारित करता है:

यह सूत्र दर्शाता है कि अभिविन्यासों की संख्या 2 है।

निचले स्तर पर स्थित एक प्रोटॉन के उच्च स्तर पर संक्रमण करने के लिए, इन स्तरों की ऊर्जा में अंतर के बराबर ऊर्जा देने की आवश्यकता होती है, अर्थात, एक कड़ाई से परिभाषित विकिरण से विकिरणित होने के लिए शुद्धता। ऊर्जा स्तरों (ΔΕ) में अंतर लागू चुंबकीय क्षेत्र (H 0) के परिमाण और नाभिक की चुंबकीय प्रकृति पर निर्भर करता है, जिसे चुंबकीय क्षण (μ) द्वारा वर्णित किया जाता है। यह मान रोटेशन द्वारा निर्धारित किया जाता है:

, कहाँ पे

h प्लैंक नियतांक है

बाहरी चुंबकीय क्षेत्र का परिमाण

γ आनुपातिकता का गुणांक है, जिसे जाइरोमैग्नेटिक अनुपात कहा जाता है, स्पिन क्वांटम संख्या I और चुंबकीय क्षण μ के बीच संबंध को निर्धारित करता है।

– बुनियादी एनएमआर समीकरण, यह बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के परिमाण, नाभिक की चुंबकीय प्रकृति और विकिरण की शुद्धता से संबंधित है जिस पर विकिरण ऊर्जा का अवशोषण होता है और नाभिक स्तरों के बीच से गुजरते हैं।

उपरोक्त प्रविष्टि से यह देखा जा सकता है कि समान नाभिक, प्रोटॉन के लिए, H 0 और μ के मान के बीच एक सख्त संबंध है।

इसलिए, उदाहरण के लिए, प्रोटॉन नाभिक 14000 गॉस के बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में होने के लिए, उन्हें 60 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति के साथ विकिरणित करने की आवश्यकता होती है, यदि 23000 गॉस तक, तो 100 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति के साथ विकिरण होगा आवश्यक।

इस प्रकार, ऊपर से यह निम्नानुसार है कि एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर के मुख्य भाग एक शक्तिशाली चुंबक और रेडियो आवृत्ति विकिरण का स्रोत होना चाहिए।

विश्लेषण 5 मिमी मोटी कांच के विशेष ग्रेड से बने एक ampoule में रखा गया है। एम्पाउल को चुंबक के गैप में रखा जाता है, एम्पाउल के अंदर चुंबकीय क्षेत्र के अधिक समान वितरण के लिए, यह अपनी धुरी के चारों ओर घूमता है, एक कॉइल की मदद से, रेडियो फ्रीक्वेंसी विकिरण द्वारा लगातार विकिरण उत्पन्न होता है। इस विकिरण की आवृत्ति एक छोटी सी सीमा में भिन्न होती है। किसी समय, जब आवृत्ति बिल्कुल एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी के समीकरण से मेल खाती है, विकिरण ऊर्जा का अवशोषण देखा जाता है और प्रोटॉन अपने स्पिन को पुन: निर्देशित करते हैं - ऊर्जा का यह अवशोषण प्राप्त करने वाले कॉइल द्वारा एक संकीर्ण चोटी के रूप में दर्ज किया जाता है।

स्पेक्ट्रोमीटर के कुछ मॉडलों में, μ=const, और छोटे गलियारों में, H 0 का मान बदल जाता है। स्पेक्ट्रम को पंजीकृत करने के लिए 0.4 मिली पदार्थ की आवश्यकता होती है, यदि पदार्थ ठोस है, तो इसे उपयुक्त घोल में घोलकर 10-50 मिली / ग्राम पदार्थ लेना चाहिए।

उच्च-गुणवत्ता वाला स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए, 10 - 20% की एकाग्रता के साथ समाधान का उपयोग करना आवश्यक है। एनएमआर संवेदनशीलता सीमा 5% से मेल खाती है।

कंप्यूटर का उपयोग करके संवेदनशीलता बढ़ाने के लिए, कई घंटों के सिग्नल संचय का उपयोग किया जाता है, जबकि उपयोगी सिग्नल तीव्रता में बढ़ जाता है।

एनएमआर स्पेक्ट्रम वितरण की तकनीक में और सुधार के साथ, फूरियर-सिग्नल परिवर्तन का उपयोग बन गया है। इस मामले में, नमूना धीरे-धीरे बदलती आवृत्ति के साथ विकिरण के साथ नहीं, बल्कि विकिरण के साथ विकिरणित होता है जो एक पैकेट में सभी आवृत्तियों को जोड़ता है। इस मामले में, एक आवृत्ति का विकिरण अवशोषित होता है, और प्रोटॉन ऊपरी ऊर्जा स्तर पर जाते हैं, फिर एक छोटी नाड़ी बंद कर दी जाती है और उसके बाद उत्साहित प्रोटॉन अवशोषित ऊर्जा खोने लगते हैं और निचले स्तर पर चले जाते हैं। यह ऊर्जा घटना प्रणाली द्वारा मिलीसेकंड दालों की एक श्रृंखला के रूप में दर्ज की जाती है जो समय में क्षय हो जाती है।

आदर्श विलायक एक ऐसा पदार्थ है जिसमें प्रोटॉन नहीं होते हैं, अर्थात कार्बन टेट्राक्लोराइड और सल्फ्यूरिक कार्बन, हालांकि, कुछ पदार्थ इन समाधानों में नहीं घुलते हैं, इसलिए, अणुओं में कोई भी सॉल्वैंट्स जिसमें प्रकाश आइसोटोप एच 1 के परमाणु होते हैं भारी ड्यूटेरियम समस्थानिक के परमाणुओं द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। समस्थानिक आवृत्ति 99% के अनुरूप होनी चाहिए।

डीसीएल 3 - ड्यूटेरियम

एनएमआर स्पेक्ट्रा में ड्यूटेरियम संकेत नहीं देता है। विधि का एक और विकास एक उच्च गति वाले कंप्यूटर और सिग्नल फ्यूरी रूपांतरण का उपयोग था। इस मामले में, विकिरण आवृत्ति के अंतिम स्कैन के बजाय, सभी संभावित आवृत्तियों वाले तात्कालिक विकिरण को नमूने पर आरोपित किया जाता है। इस मामले में, सभी नाभिकों का तात्कालिक उत्तेजना और उनके स्पिनों का पुनर्विन्यास होता है। विकिरण बंद होने के बाद, नाभिक ऊर्जा का उत्सर्जन करना शुरू कर देते हैं और निम्न ऊर्जा स्तर पर चले जाते हैं। ऊर्जा का यह विस्फोट कई सेकंड तक रहता है और इसमें माइक्रोसेकंड दालों की एक श्रृंखला होती है, जो एक कांटे के रूप में पंजीकरण प्रणाली द्वारा पंजीकृत होती है।

परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी कार्बनिक यौगिकों की संरचना का निर्धारण करने के लिए सबसे आम और बहुत संवेदनशील तरीकों में से एक है, जो न केवल गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना पर, बल्कि एक दूसरे के सापेक्ष परमाणुओं की व्यवस्था पर भी जानकारी प्राप्त करना संभव बनाता है। विभिन्न एनएमआर तकनीकों में, पदार्थों की रासायनिक संरचना, अणुओं की पुष्टि की स्थिति, पारस्परिक प्रभाव के प्रभाव और इंट्रामोल्युलर परिवर्तनों को निर्धारित करने की कई संभावनाएं हैं।

परमाणु चुंबकीय अनुनाद की विधि में कई विशिष्ट विशेषताएं हैं: ऑप्टिकल आणविक स्पेक्ट्रा के विपरीत, किसी पदार्थ द्वारा विद्युत चुम्बकीय विकिरण का अवशोषण एक मजबूत समान बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में होता है। इसके अलावा, एनएमआर अध्ययन करने के लिए, प्रयोग को कई शर्तों को पूरा करना होगा जो एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी के सामान्य सिद्धांतों को दर्शाती हैं:

1) एनएमआर स्पेक्ट्रा की रिकॉर्डिंग केवल अपने स्वयं के चुंबकीय क्षण या तथाकथित चुंबकीय नाभिक के साथ परमाणु नाभिक के लिए संभव है, जिसमें प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या ऐसी होती है कि समस्थानिक नाभिक की द्रव्यमान संख्या विषम होती है। विषम द्रव्यमान संख्या वाले सभी नाभिकों में स्पिन I होता है, जिसका मान 1/2 होता है। तो नाभिक 1 एच, 13 सी, एल 5 एन, 19 एफ, 31 पी के लिए स्पिन मूल्य 1/2 है, नाभिक के लिए 7 ली, 23 ना, 39 के और 4 एल आर - स्पिन 3/2 है। एक सम द्रव्यमान संख्या वाले नाभिक में या तो कोई स्पिन नहीं होता है यदि परमाणु आवेश सम है, या यदि आवेश विषम है तो पूर्णांक स्पिन मान हैं। केवल वे नाभिक जिनकी स्पिन I 0 है, NMR स्पेक्ट्रम दे सकते हैं।

स्पिन की उपस्थिति नाभिक के चारों ओर एक परमाणु आवेश के संचलन से जुड़ी होती है, इसलिए, एक चुंबकीय क्षण उत्पन्न होता है μ . कोणीय गति के साथ एक घूर्णन चार्ज (उदाहरण के लिए, एक प्रोटॉन) एक चुंबकीय क्षण बनाता है μ=γ*J . घूर्णन के दौरान उत्पन्न होने वाले कोणीय परमाणु क्षण J और चुंबकीय क्षण μ को वैक्टर के रूप में दर्शाया जा सकता है। उनके स्थिर अनुपात को जाइरोमैग्नेटिक अनुपात γ कहा जाता है। यह स्थिरांक है जो नाभिक की गुंजयमान आवृत्ति को निर्धारित करता है (चित्र 1.1)।

चित्र 1.1 - कोणीय संवेग J वाला घूर्णन आवेश एक चुंबकीय क्षण μ=γ*J बनाता है।

2) एनएमआर विधि स्पेक्ट्रम के गठन के लिए असामान्य परिस्थितियों में ऊर्जा के अवशोषण या उत्सर्जन की जांच करती है: अन्य वर्णक्रमीय विधियों के विपरीत। एनएमआर स्पेक्ट्रम एक मजबूत समान चुंबकीय क्षेत्र में एक पदार्थ से दर्ज किया जाता है। बाहरी क्षेत्र में इस तरह के नाभिक में वेक्टर के कई संभावित (मात्राबद्ध) अभिविन्यास कोणों के आधार पर संभावित ऊर्जा के विभिन्न मूल्य होते हैं μ बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की ताकत एच 0 के वेक्टर के सापेक्ष। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, नाभिक के चुंबकीय क्षण या स्पिन का एक निश्चित अभिविन्यास नहीं होता है। यदि 1/2 घुमाने वाले चुंबकीय नाभिक को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाए, तो नाभिकीय चक्रों का एक भाग चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के समानांतर होगा, दूसरा भाग प्रतिसमांतर होगा। ये दो अभिविन्यास अब ऊर्जावान रूप से समकक्ष नहीं हैं और कहा जाता है कि स्पिन दो ऊर्जा स्तरों पर वितरित किए जाते हैं।

+1/2 क्षेत्र के अनुदिश चुंबकीय आघूर्ण वाले स्पिनों को प्रतीक द्वारा निरूपित किया जाता है | α >, बाहरी क्षेत्र के समानांतर अभिविन्यास के साथ -1/2 - प्रतीक | β > (चित्र 1.2)।

चित्र 1.2 - बाहरी क्षेत्र एच 0 लागू होने पर ऊर्जा स्तरों का निर्माण।

1.2.1 1 एच नाभिक पर एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी पीएमआर स्पेक्ट्रा के पैरामीटर्स।

1H NMR स्पेक्ट्रा के डेटा की व्याख्या करने और सिग्नल असाइन करने के लिए, स्पेक्ट्रा की मुख्य विशेषताओं का उपयोग किया जाता है: रासायनिक बदलाव, स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन स्थिरांक, एकीकृत सिग्नल तीव्रता और सिग्नल चौड़ाई [57]।

ए) रासायनिक बदलाव (एक्ससी)। एचएस स्केल रासायनिक बदलाव इस संकेत और संदर्भ पदार्थ के संकेत के बीच की दूरी है, जो बाहरी क्षेत्र की ताकत के परिमाण के प्रति मिलियन भागों में व्यक्त की जाती है।

Tetramethylsilane [TMS, Si(CH 3) 4 ] जिसमें 12 संरचनात्मक रूप से समतुल्य दृढ़ता से जांचे गए प्रोटॉन होते हैं, को अक्सर प्रोटॉन के रासायनिक बदलाव को मापने के लिए एक मानक के रूप में उपयोग किया जाता है।

बी) स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन स्थिरांक। उच्च-रिज़ॉल्यूशन एनएमआर स्पेक्ट्रा में सिग्नल विभाजन देखा जाता है। उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्पेक्ट्रा में यह विभाजन या ठीक संरचना चुंबकीय नाभिक के बीच स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन के परिणामस्वरूप होती है। रासायनिक परिवर्तन के साथ यह घटना जटिल कार्बनिक अणुओं की संरचना और उनमें इलेक्ट्रॉन बादल के वितरण के बारे में जानकारी का सबसे महत्वपूर्ण स्रोत है। यह H0 पर निर्भर नहीं है, बल्कि अणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना पर निर्भर करता है। एक अन्य चुंबकीय नाभिक के साथ बातचीत करने वाले चुंबकीय नाभिक के संकेत को स्पिन राज्यों की संख्या के आधार पर कई लाइनों में विभाजित किया जाता है, अर्थात। नाभिक I के स्पिन पर निर्भर करता है।

इन रेखाओं के बीच की दूरी नाभिक के बीच स्पिन-स्पिन बंधन की ऊर्जा को दर्शाती है और इसे स्पिन-स्पिन युग्मन स्थिरांक n J कहा जाता है, जहां एनपरस्पर क्रिया करने वाले नाभिकों को अलग करने वाले बंधों की संख्या है।

प्रत्यक्ष स्थिरांक हैं J HH , रत्न स्थिरांक 2 J HH , वाइसिनल स्थिरांक 3 J HH और कुछ दूर के स्थिरांक 4 J HH , 5 जे एचएच।

- रत्न स्थिरांक 2 जे एचएच सकारात्मक और नकारात्मक दोनों हो सकते हैं और -30 हर्ट्ज से + 40 हर्ट्ज तक की सीमा पर कब्जा कर सकते हैं।

वाइसिनल स्थिरांक 3 जे एचएच 0–20 हर्ट्ज की सीमा पर कब्जा कर लेता है; वे लगभग हमेशा सकारात्मक होते हैं। यह स्थापित किया गया है कि संतृप्त प्रणालियों में विसाइनल इंटरैक्शन कार्बन-हाइड्रोजन बॉन्ड के बीच के कोण पर बहुत दृढ़ता से निर्भर करता है, अर्थात डायहेड्रल कोण पर - (चित्र। 1.3)।

चित्र 1.3 - कार्बन-हाइड्रोजन बंधों के बीच द्वितल कोण ।

लंबी दूरी की स्पिन-स्पिन बातचीत (4 जे एचएच .) , 5जे एचएच ) - चार या अधिक बंधों द्वारा अलग किए गए दो नाभिकों की परस्पर क्रिया; इस तरह की बातचीत के स्थिरांक आमतौर पर 0 से +3 हर्ट्ज तक होते हैं।

तालिका 1.1 - स्पिन-स्पिन अंतःक्रिया स्थिरांक

सी) इंटीग्रल सिग्नल तीव्रता। संकेत क्षेत्र किसी दिए गए क्षेत्र की ताकत पर प्रतिध्वनित चुंबकीय नाभिक की संख्या के समानुपाती होता है, इसलिए संकेत क्षेत्र अनुपात प्रत्येक संरचनात्मक विविधता के प्रोटॉन की सापेक्ष संख्या देता है और इसे एकीकृत संकेत तीव्रता कहा जाता है। आधुनिक स्पेक्ट्रोमीटर विशेष इंटीग्रेटर्स का उपयोग करते हैं, जिनमें से रीडिंग को एक वक्र के रूप में दर्ज किया जाता है, जिसके चरणों की ऊंचाई संबंधित संकेतों के क्षेत्र के समानुपाती होती है।

डी) लाइन की चौड़ाई। रेखा की चौड़ाई को चिह्नित करने के लिए, स्पेक्ट्रम की शून्य रेखा से आधी ऊंचाई की दूरी पर चौड़ाई को मापने की प्रथा है। प्रयोगात्मक रूप से देखा गया लिनिविथ प्राकृतिक लिनिविथ का योग है, जो संरचना और गतिशीलता पर निर्भर करता है, और वाद्य कारणों से चौड़ा होता है

पीएमआर में सामान्य लाइन की चौड़ाई 0.1-0.3 हर्ट्ज है, लेकिन आसन्न संक्रमणों के ओवरलैप के कारण यह बढ़ सकता है, जो बिल्कुल मेल नहीं खाते, लेकिन अलग लाइनों के रूप में हल नहीं होते हैं। 1/2 से अधिक स्पिन और रासायनिक विनिमय के साथ नाभिक की उपस्थिति में विस्तार संभव है।

1.2.2 कार्बनिक अणुओं की संरचना को स्थापित करने के लिए 1 एच एनएमआर डेटा का अनुप्रयोग।

अनुभवजन्य मूल्यों की तालिकाओं के अलावा, संरचनात्मक विश्लेषण की कई समस्याओं को हल करते समय, के.एस. यह सीसी पर पड़ोसी प्रतिस्थापन के प्रभावों को मापने के लिए उपयोगी हो सकता है। प्रभावी स्क्रीनिंग योगदान की अतिरिक्तता के नियम द्वारा। इस मामले में, किसी दिए गए प्रोटॉन से 2-3 से अधिक बॉन्ड द्वारा हटाए गए प्रतिस्थापन को आमतौर पर ध्यान में रखा जाता है, और गणना सूत्र के अनुसार की जाती है:

=δ 0 +ε मैं *δ मैं (3)

जहाँ 0 मानक समूह के प्रोटॉनों का रासायनिक विस्थापन है;

मैं स्थानापन्न स्क्रीनिंग योगदान है।

1.3 13 सी एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी स्पेक्ट्रा के अधिग्रहण और रिकॉर्डिंग मोड।

13C NMR के अवलोकन पर पहली रिपोर्ट 1957 में सामने आई, हालांकि, 13C NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी का विश्लेषणात्मक अनुसंधान के व्यावहारिक रूप से उपयोग किए जाने वाले तरीके में परिवर्तन बहुत बाद में हुआ।

चुंबकीय अनुनाद 13 सी और 1 एच में बहुत कुछ समान है, लेकिन महत्वपूर्ण अंतर भी हैं। कार्बन 12 सी के सबसे आम समस्थानिक में I = 0 है। 13 C समस्थानिक में I = 1/2 है, लेकिन इसकी प्राकृतिक बहुतायत 1.1% है। यह इस तथ्य के साथ है कि 13 सी नाभिक का जाइरोमैग्नेटिक अनुपात प्रोटॉन के लिए जाइरोमैग्नेटिक अनुपात का 1/4 है। यह 1 एच नाभिक की तुलना में 13 सी एनएमआर के अवलोकन पर प्रयोगों में विधि की संवेदनशीलता को 6000 गुना कम कर देता है।

ए) प्रोटॉन के साथ स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन के दमन के बिना। प्रोटॉन के साथ स्पिन-स्पिन प्रतिध्वनि के पूर्ण दमन के अभाव में प्राप्त 13C NMR स्पेक्ट्रा को उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्पेक्ट्रा कहा जाता था। इन स्पेक्ट्रा में स्थिरांक 13 C - 1 H के बारे में पूरी जानकारी होती है। अपेक्षाकृत सरल अणुओं में, दोनों प्रकार के स्थिरांक - आगे और दूर - काफी सरलता से पाए जाते हैं। तो 1 जे (С-Н) 125 - 250 हर्ट्ज है, हालांकि, स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन 20 हर्ट्ज से कम स्थिरांक वाले अधिक दूर प्रोटॉन के साथ भी हो सकता है।

बी) प्रोटॉन के साथ स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन का पूर्ण दमन। 13C NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी के क्षेत्र में पहली बड़ी प्रगति प्रोटॉन के साथ स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन के पूर्ण दमन के उपयोग से जुड़ी है। प्रोटॉन के साथ स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन के पूर्ण दमन के उपयोग से सिंगलेट लाइनों के निर्माण के साथ मल्टीप्लेट्स का विलय हो जाता है यदि अणु में 19 एफ और 31 पी जैसे कोई अन्य चुंबकीय नाभिक नहीं होते हैं।

ग) प्रोटॉन के साथ स्पिन-स्पिन अंतःक्रिया का अधूरा दमन। हालांकि, प्रोटॉन से पूर्ण decoupling के मोड के उपयोग में इसकी कमियां हैं। चूंकि सभी कार्बन सिग्नल अब सिंगलेट के रूप में हैं, इसलिए 13 सी- 1 एच स्पिन-स्पिन इंटरेक्शन स्थिरांक के बारे में सभी जानकारी खो गई है। ब्रॉडबैंड कनेक्टिविटी के लाभों का हिस्सा। इस मामले में, स्पेक्ट्रा 13C-1H स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन के प्रत्यक्ष स्थिरांक के कारण विभाजन दिखाएगा। यह प्रक्रिया गैर-प्रोटोनेटेड कार्बन परमाणुओं से संकेतों का पता लगाना संभव बनाती है, क्योंकि बाद वाले में प्रोटॉन सीधे 13C से बंधे नहीं होते हैं और स्पेक्ट्रा में प्रोटॉन से सिंगल के रूप में अपूर्ण डिकूपिंग के साथ दिखाई देते हैं।

डी) सीएच इंटरेक्शन स्थिरांक, जेएमओडीसीएच स्पेक्ट्रम का मॉड्यूलेशन। 13C NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी में एक पारंपरिक समस्या प्रत्येक कार्बन परमाणु से जुड़े प्रोटॉन की संख्या, यानी कार्बन परमाणु के प्रोटॉन की डिग्री का निर्धारण करना है। प्रोटॉन द्वारा आंशिक दमन लंबी दूरी के स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन स्थिरांक के कारण होने वाली बहुलता से कार्बन सिग्नल को हल करना और प्रत्यक्ष 13C-1H एसएससीसी के कारण सिग्नल विभाजन प्राप्त करना संभव बनाता है। हालांकि, दृढ़ता से युग्मित एबी स्पिन सिस्टम और ओवरलैपिंग के मामले में OFFR मोड में मल्टीप्लेट्स की संख्या, यह स्पष्ट सिग्नल रिज़ॉल्यूशन को कठिन बना देता है।

परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी, एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी- परमाणु चुंबकीय अनुनाद की घटना का उपयोग करके रासायनिक वस्तुओं का अध्ययन करने के लिए एक स्पेक्ट्रोस्कोपिक विधि। एनएमआर परिघटना की खोज 1946 में अमेरिकी भौतिकविदों एफ. बलोच और ई. परसेल ने की थी। रसायन विज्ञान और व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए सबसे महत्वपूर्ण हैं प्रोटॉन चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी (पीएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी), साथ ही कार्बन -13 एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी (13 सी एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी), फ्लोरीन -19 (19 एफ एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी), फास्फोरस -31 ( 31 पी एनएमआर यदि किसी तत्व की परमाणु संख्या विषम है या किसी (सम) तत्व के समस्थानिक की द्रव्यमान संख्या विषम है, तो ऐसे तत्व के नाभिक में शून्य के अलावा कोई अन्य घूर्णन होता है। उत्तेजित अवस्था से सामान्य अवस्था में, नाभिक वापस आ सकता है, उत्तेजना ऊर्जा को पर्यावरण में स्थानांतरित कर सकता है - "जाली", जिसका इस मामले में अध्ययन के तहत अलग तरह के इलेक्ट्रॉनों या परमाणुओं का अर्थ है। इस ऊर्जा हस्तांतरण तंत्र को स्पिन-जाली छूट कहा जाता है, और इसकी दक्षता को निरंतर टी 1 द्वारा वर्णित किया जा सकता है, जिसे स्पिन-जाली विश्राम समय कहा जाता है।

ये विशेषताएं एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी को सैद्धांतिक कार्बनिक रसायन विज्ञान और जैविक वस्तुओं के विश्लेषण दोनों में एक सुविधाजनक उपकरण बनाती हैं।

बेसिक एनएमआर तकनीक

NMR के लिए किसी पदार्थ का एक नमूना एक पतली दीवार वाली कांच की ट्यूब (ampoule) में रखा जाता है। जब एक चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो एनएमआर सक्रिय नाभिक (जैसे 1 एच या 13 सी) विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को अवशोषित करता है। गुंजयमान आवृत्ति, अवशोषण ऊर्जा और उत्सर्जित संकेत की तीव्रता चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के समानुपाती होती है। तो, 21 टेस्ला के क्षेत्र में, एक प्रोटॉन 900 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर प्रतिध्वनित होता है।

रासायनिक पारी

स्थानीय इलेक्ट्रॉनिक वातावरण के आधार पर, अणु में विभिन्न प्रोटॉन थोड़े अलग आवृत्तियों पर प्रतिध्वनित होते हैं। चूंकि यह आवृत्ति बदलाव और मौलिक अनुनाद आवृत्ति दोनों चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण के परिमाण के सीधे आनुपातिक हैं, इसलिए यह बदलाव चुंबकीय क्षेत्र से स्वतंत्र एक आयाम रहित मात्रा में परिवर्तित हो जाता है, जिसे रासायनिक बदलाव के रूप में जाना जाता है। रासायनिक बदलाव को कुछ संदर्भ नमूनों के सापेक्ष एक सापेक्ष परिवर्तन के रूप में परिभाषित किया गया है। मुख्य एनएमआर आवृत्ति की तुलना में आवृत्ति बदलाव बेहद छोटा है। एक विशिष्ट आवृत्ति बदलाव 100 हर्ट्ज है, जबकि आधार एनएमआर आवृत्ति 100 मेगाहर्ट्ज के क्रम पर है। इस प्रकार, रासायनिक बदलाव अक्सर भाग प्रति मिलियन (पीपीएम) में व्यक्त किया जाता है। इस तरह के एक छोटे आवृत्ति अंतर का पता लगाने के लिए, लागू चुंबकीय क्षेत्र नमूना मात्रा के भीतर स्थिर होना चाहिए।

चूंकि रासायनिक बदलाव पदार्थ की रासायनिक संरचना पर निर्भर करता है, इसलिए इसका उपयोग नमूने में अणुओं के बारे में संरचनात्मक जानकारी प्राप्त करने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, इथेनॉल के लिए स्पेक्ट्रम (सीएच 3 सीएच 2 ओएच) 3 विशिष्ट संकेत देता है, यानी 3 रासायनिक बदलाव: एक सीएच 3 समूह के लिए, दूसरा सीएच 2 समूह के लिए और आखिरी ओएच के लिए। सीएच 3 समूह के लिए एक विशिष्ट बदलाव लगभग 1 पीपीएम है, ओएच से जुड़े सीएच 2 समूह के लिए 4 पीपीएम है और ओएच लगभग 2-3 पीपीएम है।

कमरे के तापमान पर आणविक गति के कारण, 3 मिथाइल प्रोटॉन के संकेत एनएमआर प्रक्रिया के दौरान औसत हो जाते हैं, जो केवल कुछ मिलीसेकंड तक रहता है। ये प्रोटॉन पतित होते हैं और एक ही रासायनिक बदलाव पर शिखर बनाते हैं। सॉफ्टवेयर आपको चोटियों के आकार का विश्लेषण करने की अनुमति देता है ताकि यह समझ सके कि इन चोटियों में कितने प्रोटॉन योगदान करते हैं।

स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन

एक-आयामी एनएमआर स्पेक्ट्रम में संरचना का निर्धारण करने के लिए सबसे उपयोगी जानकारी सक्रिय एनएमआर नाभिक के बीच तथाकथित स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन द्वारा प्रदान की जाती है। यह बातचीत रासायनिक अणुओं में विभिन्न परमाणु स्पिन राज्यों के बीच संक्रमण के परिणामस्वरूप होती है, जिसके परिणामस्वरूप एनएमआर संकेतों का विभाजन होता है। यह विभाजन सरल या जटिल हो सकता है और परिणामस्वरूप, व्याख्या करना या तो आसान होता है या प्रयोगकर्ता को भ्रमित कर सकता है।

यह बंधन एक अणु में परमाणुओं के बंधन के बारे में विस्तृत जानकारी प्रदान करता है।

दूसरे क्रम की बातचीत (मजबूत)

सरल स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन मानता है कि संकेतों के बीच रासायनिक बदलाव में अंतर की तुलना में युग्मन स्थिरांक छोटा है। यदि शिफ्ट अंतर कम हो जाता है (या युग्मन निरंतर बढ़ता है), नमूना गुणकों की तीव्रता विकृत हो जाती है, विश्लेषण करना अधिक कठिन हो जाता है (विशेषकर यदि सिस्टम में 2 से अधिक स्पिन होते हैं)। हालांकि, उच्च-शक्ति वाले एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर में, विरूपण आमतौर पर मध्यम होता है, और इससे संबंधित चोटियों की व्याख्या करना आसान हो जाता है।

गुणकों के बीच आवृत्ति अंतर बढ़ने के साथ दूसरे क्रम के प्रभाव कम हो जाते हैं, इसलिए उच्च आवृत्ति एनएमआर स्पेक्ट्रम कम आवृत्ति स्पेक्ट्रम की तुलना में कम विरूपण दिखाता है।

प्रोटीन के अध्ययन के लिए एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी का अनुप्रयोग

एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी में हाल के अधिकांश नवाचार तथाकथित प्रोटीन एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी में किए गए हैं, जो आधुनिक जीव विज्ञान और चिकित्सा में एक बहुत ही महत्वपूर्ण तकनीक बन रही है। एक सामान्य लक्ष्य एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी में प्राप्त छवियों के समान प्रोटीन की एक उच्च संकल्प 3-आयामी संरचना प्राप्त करना है। एक साधारण कार्बनिक यौगिक की तुलना में एक प्रोटीन अणु में अधिक परमाणुओं की उपस्थिति के कारण, अंतर्निहित 1 एच स्पेक्ट्रम अतिव्यापी संकेतों से भरा होता है, जिससे प्रत्यक्ष स्पेक्ट्रम विश्लेषण असंभव हो जाता है। इसलिए, इस समस्या को हल करने के लिए बहुआयामी तकनीकों का विकास किया गया है।

इन प्रयोगों के परिणामों को बेहतर बनाने के लिए, लेबल किए गए परमाणुओं की विधि को 13 सी या 15 एन का उपयोग करके लागू किया जाता है। इस प्रकार, प्रोटीन नमूने का 3 डी स्पेक्ट्रम प्राप्त करना संभव हो जाता है, जो आधुनिक फार्मास्यूटिकल्स में एक सफलता बन गया है। हाल ही में, विशेष गणितीय तकनीकों का उपयोग करके मुक्त प्रेरण क्षय संकेत की बाद की बहाली के साथ गैर-रेखीय नमूनाकरण विधियों के आधार पर 4D स्पेक्ट्रा और उच्च आयामों के स्पेक्ट्रा प्राप्त करने के तरीके (फायदे और नुकसान दोनों) व्यापक हो गए हैं।

एनएमआर द्वारा मात्रात्मक विश्लेषण

समाधान के मात्रात्मक विश्लेषण में, शिखर क्षेत्र का उपयोग अंशांकन वक्र विधि या जोड़ विधि में एकाग्रता के माप के रूप में किया जा सकता है। ऐसी विधियों को भी जाना जाता है जिनमें एक स्नातक ग्राफ रासायनिक बदलाव की एकाग्रता निर्भरता को दर्शाता है। अकार्बनिक विश्लेषण में एनएमआर पद्धति का उपयोग इस तथ्य पर आधारित है कि अनुचुंबकीय पदार्थों की उपस्थिति में, परमाणु विश्राम का समय त्वरित होता है। विश्राम दर का मापन कई तरीकों से किया जा सकता है। विश्वसनीय और बहुमुखी, उदाहरण के लिए, एनएमआर विधि का आवेगी संस्करण है, या, जैसा कि आमतौर पर इसे स्पिन इको विधि कहा जाता है। इस पद्धति का उपयोग करते हुए माप में, अनुनाद अवशोषण के क्षेत्र में निश्चित समय अंतराल पर चुंबकीय क्षेत्र में अध्ययन के तहत नमूने के लिए अल्पकालिक रेडियो-आवृत्ति दालों को लागू किया जाता है। प्राप्त करने वाले कॉइल में एक स्पिन इको सिग्नल दिखाई देता है, जिसका अधिकतम आयाम होता है एक साधारण संबंध द्वारा विश्राम के समय से संबंधित है। सामान्य विश्लेषणात्मक निर्धारणों को पूरा करने के लिए छूट दरों के निरपेक्ष मूल्यों को खोजना आवश्यक नहीं है। इन मामलों में, कोई अपने आप को उनके लिए आनुपातिक कुछ मात्रा को मापने के लिए सीमित कर सकता है, उदाहरण के लिए, गुंजयमान अवशोषण संकेत का आयाम। आयाम माप सरल, अधिक किफायती उपकरण के साथ किया जा सकता है। एनएमआर पद्धति का एक महत्वपूर्ण लाभ मापा पैरामीटर मानों की एक विस्तृत श्रृंखला है। स्पिन इको सेटिंग का उपयोग करके, आप 0.00001 से 100 सेकंड तक छूट का समय निर्धारित कर सकते हैं। 3.5% की त्रुटि के साथ। यह आपको 1 ... 2 से 0.000001 ... 0000001 mol / l तक बहुत विस्तृत श्रृंखला में समाधान की एकाग्रता को निर्धारित करने की अनुमति देता है। सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली विश्लेषणात्मक तकनीक अंशांकन वक्र विधि है। हेबरलेन डब्ल्यू।, मेहरिंग एम।ठोस पदार्थों में उच्च विभेदन एनएमआर। - एम .: मीर - 1980।