C7998 Základy experimentální NMR spektroskopie

Pomocné materiály

Kontakt: Zdeněk Moravec, hugo@chemi.muni.cz; A12/316

Cvičení se koná v NMR laboratoři A8/1S16.

Navigace

Průběh cvičení
Správná příprava vzorku
Paskalův trojúhelník
Příkazy TopSpinu
Běžná deuterovaná rozpouštědla
Shimování vzorku

Spektrometry

Bruker Avance III 300 MHz	Bruker Avance III HD 500 MHz

Průběh cvičení

1. blok

Seznámení s NMR laboratoří

Spektrometr AVANCE 300 MHz: kryomagnet a jeho konstrukce
Typy měřících sond a jejich využití, dva nezávislé rf kanály
Teplotní jednotka
Řídící počítač a software TopSpin

Základní aspekty měření pulzních NMR spekter:

deuteriová stabilizace (lock)
ladění homogenity spektrometru (shimming)
zadání akvizičních parametrů měření, pulzní sekvence, akumulace spekter v časové doméně – FID
matematické operace s FIDy – váhové funkce, rozlišení a citlivost, Fourierova transformace, procesní zpracování
spektra, fázová korekce

Měření a interpretace ¹H NMR spekter

Měření ¹H NMR (300 MHz) spektra neznámého vzorku v CDCl₃ při teplotách 298 a 313 K za dohledu operátora
Interpretaci změřeného ¹H NMR spektra, tj.:

Určit a přiřadit chemické posuny jednotlivých signálů; u signálů 1. řádu určit multiplicitu a interakční konstanty
Vyhodnotit integrální spektrum
Úplné strukturní přiřazení signálů

2. blok

Měření a interpretace ¹³C NMR spekter, APT, ¹¹B a ¹⁹F NMR, v případě zájmu i dalších jader.

Změřit ¹³C NMR (75 MHz) spektrum, s dekaplikem i bez, určeného vzorku za dohledu operátora
Změřit APT spektrum
V naměřených ¹³C NMR spektrech téže látky přiřadit chemické posuny jednotlivým atomům uhlíku pomocí spekter ¹³C s BB dekaplinkem, bez dekaplinku a APT
Změřit a interpretovat ¹¹B a ¹⁹F NMR spektra neznámé látky.

Správná příprava vzorku

Použijte neporušenou 5 mm NMR kyvetu.
Měřená látka musí být rozpuštěna v deuterovaném rozpouštědle.
Výška sloupce kapaliny by měla být alespoň 4 cm.
Kyveta musí být uzavřena čepičkou, která je zajištěna proti uvolnění parafilmem.
Povrch kyvety musí být čistý, popisky umisťujte do horní části kyvety, aby nedošlo ke znečištění měřící sondy.

Paskalův trojúhleník

Umožňuje odvodit počet a intenzitu pásů v multipletu vzniklém spin-spinovou skalární inetrakcí.

Jádra se spinem 1/2

Jádra se spinem 1

Nejdůležitější příkazy programu TopSpin

Měření

ej	Zapnutí vzduchu pro vložení/vyjmutí vzorku
ij	Vypnutí vzduchu pro vložení/vyjmutí vzorku
lock	Spuštění lockování vzorku, nutno vybrat správné rozpouštědlo (spouštíme při změně vzorku nebo teploty)
atma	Automatic tuning/matching (spouštíme při změně vzorku, teploty nebo měřeného jádra)
topshim	Spuštění topshimu (spouštíme při změně vzorku nebo teploty)
rga	Automatické nastavení zesílení
zg	Spuštění měření
halt	Zastavení měření
stop	Nouzové ukončení měření - neuloží spektra

Nastavení měření

d1	Nastavení D1 (prodleva mezi skeny) [s]
sw	Nastavení šířky měřícího okna [ppm]
o1p	Nastavení středu měřícího okna [ppm]
ds	Počet slepých skenů
ns	Počet skenů

Zpracování spekter

efp	Transformace FIDu na spektrum
t	Zobrazení spektra v průběhu měření
apk	Automatická fázová korekce
.ph	Manuální fázová korekce
.all	Zobrazení celého spektra
.md	Zobrazení více spekter přes sebe

Běžná deuterovaná rozpouštědla pro NMR

Rozpouštědlo	Vzorec	¹H	¹³C	Teplota tání	Teplota varu
Aceton	CD₃COCD₃	2,05	29,92; 206,68	-94	56,5
Acetonitril	CD₃CN	1,94	1,39; 118,69	-45	81,6
Benzen	C₆D₆	7,16	128,39	5,5	80,1
Chloroform	CDCl₃	7,21	77,23	-63,5	61-62
Dichlormethan	CD₂Cl₂	5,32	54,00	-95	39,75
Dioxan	C₄D₈O₂	3,53	66,66	11,8	101,1
N,N-Dimethylformamid	(CD₃)₂NCDO	2,75; 2,92; 8,03	1,9	-61	153
DMSO	(CD₃)₂SO	2,50	39,51	18,55	189
Ethanol	CD₃CD₂OD	1,11; 3,56; 5,19	17,31; 56,96	-114,1	78,5
Kyselina octová	CD₃COOD	2,04; 11,65	20,0; 178,99	16,7	118
Methanol	CD₃OD	3,31; 4,78	49,15	-97,8	64,7
Pyridin	C₅D₅N	7,22; 7,58; 8,74	123,87; 135,91; 150,35	-41,6	115
THF	(CD₂)₄O	1,73; 3,58	25,37; 67,57	-108,5	66
Toluen	C₆D₅CD₃	2,09; 6,98; 7,00; 7,09	20,4; 125,49; 128,33; 129,24; 137,86	-95	110,6
Voda	D₂O	4,7	-	3,81	101,42

Shimování vzorku

Správné shimování je nutné pro získání kvalitního spektra. Standardně se využívá automatický proces topshim, který ale občas nedokáže spektrometr naladit dokonale. Následující obrázek ukazuje deformace linií způsobené špatným shimováním.

Ruční shimování lze provést pomocí záložky Shim v BSMS panelu, který otevřete pomocí příkazu bsmsdisp. Nejprve se shimuje Z a Z² a poté X a Y, během ladění se snažíme dostat zelenou čáru na panelu Lock co nejvýše.