NMR

NMR (nuklear magnetisk resonans) anvendes som en standard analysemetode til strukturel bestemmelse af en organisk forbindelse. I NMR-analyse svarer forholdet mellem antallet af atomkerner i en forbindelse til forholdet mellem områder af peaks i spektret.

En prøve og en standard (en intern standard) med en kendt renhed blandes sammen og opløses i et deutereret opløsningsmiddel. En kvantitativ værdi af prøvens renhed kan beregnes ud fra forholdet mellem overfladen på de spektrale peaks, der opstår ud fra prøven og standarden, antallet af protoner, masserne og de molekylære vægte på prøven og standarden.

Produktkategorier

NMR-opløsningsmidler - Kvaliteten er afgørende

I en proces med organisk syntese skal forskeren bruge den vigtigste metode i strukturel analyse af organiske molekyler: NMR-spektroskopi. Vi kan tilbyde et komplet udvalg af opløsningsmidler med høj renhed (> 99,9 %) og div. deutereringsgrader.

NMR-standarder

Merck Supelco tilbyder et sæt af NIST SRM sporbare, certificerede referencematerialer til brug som interne standarder i kvantitative NMR-studier. Tilbuddet omfatter qNMR-standarder til 1H, 31P og 19F NMR eksperimenter.

Ofte stillede spørgsmål

Nuklear magnetisk resonans (NMR) er en spektroskopisk teknik, der kan anvendes til at fremklade strukturelle og dynamiske egenskaber i molekyler ved at udnytte adfærden i visse atomer, når de anbringes i meget kraftfulde super-konduktive magneter (180.000 til 360.000 gange stærkere end jordens magnetfelt for magneter på UConn Health). Når NMR-aktive kerner anbringes i et stærkt magnetfelt, tilpasses deres kerner til feltet og begynder at bearbejde ved en frekvens, der afhænger af isotoperne gyromagnetiske rate og styrken på det påførte magnetfelt, sammen med det kemiske og fysiske miljø i atomet. Komponenten af frekvensen, som er afhængig af det kemiske og fysiske miljø, kaldes det kemiske skift. NMR-eksperimenter påvirker tilpasningen ved at påføre små impulser af radiofrekvensenergi (RF) for at bestemme det kemiske skift på hver af de NMR-aktive atomer i den molekyle, der studeres. Ved at bruge kombinationer af impulser og forsinkelser (dette er kendt som en impulssekvens), kan man klarlægge yderligere informaiton, såsom hvilke atomer, der er bundet til hinanden, og hvilket atomer der ligger rumligt tæt på hinanden. Ved at anvende mange forskellige eksperimenter er det muligt at beste,,e den tredimensionelle struktur på molekyler, herunder store biomolekyler såsom proteiner.

NMR-undersøgelse ved høj opløsning er mere opnåelige ved proteiner på mindre end ca. 25 kDa i masse og som er opløselige op til 0,5 mM. I visse tilfælde kan de være muligt at undersøge proteiner eller forbindelser af en større størrelse eller lavere opløselighed. Membranproteiner er vanskelige at studere med metoder ved høj opløselighed, men der dukker nye teknikker op, som kan være anvendelige. Da NMR-studier normalt kræver mærkning, skal proteinet med stabile isotoper 15N, 13C, og ind imellem 2H (et udtrykssystem,. der er passende for i mærkede medier), være tilgængeligt. Proteiner skal være oprenset (typisk er >95 % påkrævet), foldet og som minimum marginalt stabilt. Præliminær karakterisering ved cirkulærdikroisme og termisk eller denaturering af opløsningsmidlet anbefales.

Dette spørgsmål er svært at besvare, da det afhænger af de spørgsmål, der stilles, og af adfærden i prøven. Typisk kræves der 300 µl (med specialiserede NMR-rør) til 600 µl prøve. Proteinkoncentrationer for systemer med en god adfærd bør ligge over 150 µM for strukturelle studier, men lavere koncentrationer kan anvendes til andre ikke-strukturelle studier. Mens 150 µM er et råt estimat for den laveste koncentration til brug i strukturelle studier, tilrådes det at lave proteinkoncentrationen så høj som muligt, og de bør begrænses af opløselighed og proteinadfærd, ikke mængden af forberedt protein. Mængden af tid, der anvendes til at køre længere eksperimenter for at kompensere for lave koncentrationer, og den forøgede tid til fortolkning af NMR-spektre, vil næsten helt sikkert blive længere end den tid det tager at forberede en yderligere prøve.

Nå prøven er tilstrækkeligt oprenset og tørret, er det næste skridt at vælge et passende opløsningsmiddel. Da deuterium uden tvivl er den mest populære låste celle, opløses prøven normalt i et deutereret opløsningsmiddel (et deutereret opløsningsmiddel er et middel hvor en stor andel, typisk mere end 99 %, af hydrogenatomerne er erstattet af deuterium). Almindeligt anvendte deutererede opløsningsmidler er acetone-d6, benzen-d6 and kloroform-d, selv om der også findes mange andre opløsningsmidler.

Faktorer, der skal tages i betragtning, ved valg af et opløsningsmiddel:

1. Opløselighed:

  • Det er klar, at jo mere opløselig prøven er, desto bedre er det. Dette maksimerer mængden af prøve inden for sen sensitive volumen, som øger sensitiviteten af eksperimentet. En høj opløselighed er særligt vigtig, hvis kun små mængder af prøven er tilgængelige.

2. Interferens af signaler fra opløsningsmidler med prøvespektret

  • Selve opløsningsmidlet vil uundgåeligt producere NMR-signaler, som vil tilsløre regioner af spektret. Disse ‘peaks af resterende opløsningsmiddel’ bør ikke overlappe med signaler fra prøven.

3. Temperaturafhængighed:

  • Ved eksperimenter over eller under rumtemperatur er smelte- og kogepunkter på et opløsningsmiddel også vigtige faktorer. Endvidere vil opløseligheden på prøven sandsynligvis variere med temperaturen.

4. Viskositet:

  • Jo lavere viskositeten på opløsningsmidlet er, desto bedre er spaltningen på eksperimentet.

5. Pris:

  • Det er klart ved rutine-NMR, at hvor mange prøver skal måles, vil prisen for opløsningsmidlet være en vigtig overvejelse. Som en tommelfingerregel øges prisen med antallet af deutererede atomer.

6. Vandindhold:

  • Næsten alle NMR-opløsningsmidler indeholder spor af vand. Mange er desuden hygroskopiske (de absorberer vand fra atmosfæren) og derfor indeholder de mere vand, jo længere de opbevares. Tilstedeværelsen af et peak af vand (HDO) vil kun tjene til at forringe kvaliteten på NMR-spektret. Vandniveauet i opløsningsmidlet kan reduceres betydeligt ved filtrering via et tørremiddel eller ved opbevaring af opløsningsmidlet over molekylære sigter.
  • Valget af opløsningsmiddel til en bestemt prøve vil være det bedste kompromis mellem de diverse fordele og ulemper for hver. For præcise oplsyninger om specifikke opløsningsmidler henvises til standard NMR-tekst.