Экспериментальные аспекты спектроскопии ямр

При измерениях спектров в различных магнитных ядрах может потребоваться некоторая модификация условий измерения, поскольку интенсивность сигналов ЯМР определяется тем ядром, на котором измеряется спектр. Кроме того, следует учитывать, что органические растворителя дают свои сигналы в спектрах на ядрах ¹Н и ¹³С, которые всегда налагаются на спектр растворенного соединения.

- выбор растворителя основывается, прежде всего, на его способности растворять исследуемое вещество. В спектроскопии ЯМР используются растворители, в которых протоны замещены на дейтерий, что позволяет избежать появления в спектрах на ядрах ¹Н мощных пиков и помогает осуществить дополнительную стабилизацию магнитного поля прибора. Обычно широко используются дейтероацетон, дейтерохлороформ и тяжелая вода. В последние годы предпочти­тельным растворителем стал диметилсульфоксид (ДМСО). Это связано с его высокой растворяющей способностью. Следует также стремиться к тому, чтобы сигналы растворителя не совпадали с сигналами измеряемого вещества, поскольку, несмотря на дейтерирование, растворитель все же содержит некоторое количество не полностью дейтерированных молекул, которые дают в спектре характер­ный сигнал. Кроме того, практически все растворители содержат некоторое количество воды, которая также дает свой сигнал в спектре. О его наличии также всегда следует помнить.

- стандарты в ЯМР: при приготовлении образца обычно к нему добавляют небольшое коли­чество соединения, которое служит внутренним стандартом химического сдвига. В протонной и углеродной спектроскопии ЯМР при работе в орга­нических растворителях в качестве такого стандарта используется тетраметилсилан (ТМС), его химическому сдвигу присваивается значение 0.0 м.д. ТМС как стандарт имеет ряд преимуществ: дает узкий 12-протонный синглет, расположенный на краю спектрального диапазона, он летучий, поэтому может быть легко удален из образца, и химически инертный.

- ампулы для измерения: диаметр ампулы определяет объем образца, который используется для измерения спектра. В лабораториях наиболее широко применяются ампулы диаметром 5 мм, а также 2.5-3 мм (это так называемые микроампулы) и 10 мм (обычно используются для ядер с низкой чувствительностью, когда имеются ограничения в растворимости образца). Объем растворителя в ампуле должен быть достаточным для того, чтобы раствор сходился несколько ниже и выше радиочастотной катушки датчика. Это связано с наличием скачка магнитной восприимчивости на границах раствор-воздух и раствор-стекло, ведущего к появлению локальных неоднородностей магнитного поля. Для стандартной ампулы в 5 мм требуемый объем растворителя составляет 500-700 мкл. Для микроампул он умень­шается до 100-150 мкл. Микроампулы представляют собой стандартные 5 мм трубки, внутренний объем которых составляет всего несколько микролитров. Это позволяет весь об­разец расположить внутри катушки детектора. В последнее время начали применяться специальные вставки в трубки, которые наилучшим образом используют чувствительную зону детектора.

- фильтрование образца: в любом эксперименте ЯМР для получения высокого качества спектра тре­буется, чтобы магнитное поле было постоянным во всем объеме образца. Один из важнейших факторов - присутствие в образце твердых частиц, ко­торые могут вызвать возникновение локальных магнитных полей. Перед проведением эксперимента такие частицы необходимо из образца удалить. Для удаления твердых частиц можно воспользоваться стандартными лабораторными фильтрами, однако их после фильтрования необходимо мыть. Удобной альтернативой является фильтрование раствора непосредственно в трубке ЯМР через кусочек ваты, намотанный на жесткую проволочку и введенный в трубку до дна. Если залить раствор образца в трубку со вкла­дышем ваты, а затем начать вытягивать ватный вкладыш за проволочку, произойдет фильтрование раствора. Остатки растворенного вещества мож­но смыть с такого фильтра в трубку добавлением после фильтрования не­большой порции растворителя. После полного вытягивания из трубки ватного вкладыша в ней останется профильтрованный раствор. Если в растворе присут­ствуют ионы парамагнитных металлов, удалить их можно путем пропуска­ния раствора через маленькую ионообменную колонку.