NMR spektroszkópia. Az NMR spektroszkópia alkalmazásai Mágnesek NMR spektrométerekhez
Allil hasítás- függőség spin-spin kölcsönhatási állandók a protonok között allil rendszerekben ( 4 J ), ami nagyban függ a torziós szögtől a HC 2 C 3 és C 1 C 2 C 3 atomok alkotta síkok között.
Anulens- ciklikus konjugált rendszerek.
Atropikus molekulák- olyan vegyületek molekulái, amelyek nem termelnek gyűrűáramot.
Kapcsolási szög (θ) - az egy szénatomon lévő két kötés közötti szög.
Vicinális kölcsönhatás - kölcsönhatás a három kötéssel elválasztott magok között.
Off-rezonancia leválasztás(rezonancia szétkapcsolás) - lehetővé teszi a CH 3, CH 2, CH csoportok és a kvaterner szénatom jeleinek megkülönböztetését. Az off-rezonancia szétcsatolás megfigyelésére olyan frekvenciát használnak, amely közel van a kémiai eltolódáshoz, de nem felel meg a jel rezonanciafrekvenciájának. Ez az elnyomás az interakciók számának csökkenéséhez vezet, egészen addig a pontig, hogy csak a közvetleneket rögzítik. J(C,H) kölcsönhatások.
Geminal kölcsönhatás - kölcsönhatás a két kötés által elválasztott magok között.
Heteronukleáris korrelációs spektroszkópia (HETCOR)- ezekben a kísérletekben az 1 H spektrumok kémiai eltolódásait az egyik tengelyen, míg a 13 C kémiai eltolódásokat a másik tengelyen helyezzük el. HETCOR - A COSY heteronukleáris változata, amely indirekt heteronukleáris spin-spin kölcsönhatásokat használ 1 H és 13 C között.
HMQC - HEeronukleárisMultyQuantumKorreláció- regisztrációs 1 N 13 C-ról való leválasztással.
HSQC – HEeronukleáris multikvantum korreláció- HMQC opció
COLOC – Hosszú korreláció (nagyon hosszú)
HMBC (HETeronuclear MultiplBond Correlation)- a HMQC kísérlet egy változata hosszú távú heteronukleáris spin-spin kölcsönhatások kimutatására. A HMBC magasabb jel-zaj arányt produkál, mint a HMQC kísérlet.
Giromágneses arány (γ ) - az atommag mágneses tulajdonságainak egyik jellemzője.
Homoalli interakció- kölcsönhatás 5 kötésen keresztül az allil rendszerben.
További kölcsönhatás - kölcsönhatás a 3-nál több kapcsolattal (általában 4-5 kapcsolaton keresztül) elválasztott magok között.
Érzékelő- olyan eszköz, amely impulzusok továbbítását a mintához és a rezonanciajelek regisztrálását biztosítja. Az érzékelők szélessávúak és szelektíven hangolhatók. A mágnes aktív tartományába vannak felszerelve.
Diéderes (torziós) szög- a két sík által bezárt szög a vizsgált kapcsolatok között.
KétdimenziósJ- spektrumok. A kétdimenziós J-spektroszkópiát az SSV-hez kapcsolódó egy frekvenciakoordináta és egy kémiai eltolódásokhoz kapcsolódó második koordináta jelenléte jellemzi. A legelterjedtebb a kétdimenziós J-spektrum kontúrábrázolása két egymásra merőleges koordinátában.
Kétdimenziós NMR spektroszkópia - kísérletek impulzusszekvenciákkal, ami lehetővé teszi az NMR-spektrum megszerzését olyan ábrázolásban, amelyben az információ két frekvenciakoordinátán van elosztva, és az NMR-paraméterek kölcsönös függésére vonatkozó információval gazdagodik. Az eredmény egy négyzetes spektrum két merőleges tengellyel és egy olyan jellel, amelynek a frekvenciaábrázolásban maximuma a (, ) koordinátákkal rendelkező pontban, azaz az átlón van.
Delta skála (δ -skála) - olyan skála, amelyben a TMS protonok kémiai eltolódását nullának vesszük.
Diamágneses eltolódás- a rezonáns jel eltolódása a gyenge tértartományba (nagy értékek δ ).
Diatróp molekulák- 4-től törölve n+2 π elektron, amely Hückel szabálya szerint aromás.
Dupla - két kölcsönható mag jele, amelyet az 1H NMR spektrumban két azonos intenzitású vonal képvisel.
Izokron magok- azonos kémiai eltolódási értékkel rendelkező magok. Gyakran kémiailag egyenértékűek, vagyis azonos kémiai környezettel rendelkeznek.
Integrált jel intenzitása(görbe alatti terület) - integrátorral mérve, lépcsők formájában ábrázolva, amelyek magassága arányos a területtel és mutatja relatív szám protonok.
Impulzus spektroszkópia - a mágneses magok gerjesztésének módszere - rövid és erős (több száz kilowatt) nagyfrekvenciás impulzus felhasználásával. A ν o vivőfrekvenciájú és t p időtartamú impulzus gerjesztési sávot hoz létre a +1/t p frekvenciatartományban. Ha az impulzus hossza több mikroszekundum, és ν o megközelítőleg megfelel a rezonancia frekvenciatartomány középpontjának egy adott típusú mag esetében, akkor a sáv a teljes frekvenciatartományt lefedi, biztosítva az összes mag egyidejű gerjesztését. Ennek eredményeként egy exponenciálisan csökkenő szinuszhullám (ESW) rögzítésre kerül. Információkat tartalmaz mind a frekvenciáról, azaz valójában a kémiai eltolódásról, mind a vonal alakjáról. A számunkra ismertebb formát - a spektrumot a frekvenciaábrázolásban - a SIS-ből kapjuk a Fourier-transzformációnak nevezett matematikai eljárással.
Pulzáló NMR- mágneses magok gerjesztésének módszere rövid és erős (több száz kilowattos) nagyfrekvenciás impulzus segítségével. Az impulzus során minden mag egyidejűleg izgalomba kerülnek, majd az impulzus leállása után a magok visszatérnek (elernyednek) eredeti alapállapotukba. Az atommagok relaxációja által okozott energiaveszteség egy jel megjelenéséhez vezet, amely az összes magból érkező jelek összege, és nagyszámú csillapított jellel írható le. szinuszos görbék időskálán, amelyek mindegyike egy bizonyos rezonanciafrekvenciának felel meg.
Spin-spin interakciós állandó (SSIC)- a különböző magok kölcsönhatásának mennyiségi jellemzői.
Korrelációs spektroszkópia (COSY) - kísérletezzen két 90 o-os impulzussal. Az ilyen típusú kétdimenziós spektroszkópiában a spin-csatolt mágneses magok kémiai eltolódásai korrelálnak. A kétdimenziós COZY spektroszkópia bizonyos körülmények között segít feltárni nagyon kis állandók jelenlétét, amelyek általában láthatatlanok az egydimenziós spektrumokban.
KÉNYELMES- kísérletek, amelyekben az impulzus időtartamát változtatják. Ez lehetővé teszi az átlós csúcsok méretének csökkentését, amelyek megnehezítik a közeli keresztcsúcsok azonosítását (COSY45, COSY60).
DQF-COSY - kettős kvantált szűrő - elnyomja az átlón lévő szinguletteket és az ezeknek megfelelő interferenciát.
COSYLR (hosszú rang)- COZY kísérlet, amely lehetővé teszi a hosszú távú kölcsönhatások meghatározását.
TOCSY - TeljesKorrelációSpektroszkópia- felvételi mód, amely lehetővé teszi, hogy keresztcsúcsokat kapjon a rendszer összes pörgetése között a jelekkel telített spektrumban a mágnesezés kötésein keresztül a vizsgált szerkezeti fragmentumban. Leggyakrabban biomolekulák tanulmányozására használják.
Larmor frekvencia- precessziós frekvencia NMR-ben.
Mágnesesen egyenértékű azok az atommagok, amelyeknek azonos a rezonanciafrekvenciája és a spin-spin kölcsönhatási állandó jellemző értéke bármely szomszédos csoport magjaival.
Multikvantum koherenciák- szuperpozíciós állapotok, amikor két vagy több kölcsönhatásban lévő spin ½ egyidejűleg irányul át.
Többdimenziós NMR- NMR spektrumok regisztrálása egynél több frekvenciaskálával.
Multiplet - egy csoport jele, amely több vonalként jelenik meg.
Közvetett spin kölcsönhatás - magok közötti kölcsönhatás, amely a molekulán belül egy kötésrendszeren keresztül továbbítódik, és a gyors molekulamozgás során nem átlagolják.
Paramágneses részecskék - párosítatlan elektront tartalmazó részecskék, amelyeknek nagyon nagy mágneses momentuma van.
Paramágneses eltolódás- a rezonáns jel eltolódása egy erős mező tartományába (nagy értékek δ ).
Paratróp molekulák - törölve 4-gyel egyenlő π elektronok számával n.
A közvetlen spin-spin kölcsönhatás állandója az az egy kötéssel elválasztott atommagok közötti kölcsönhatást jellemző állandó.
Közvetlen spin-spin interakció- az atommagok közötti kölcsönhatás, amely a téren keresztül terjed.
Rezonáns jel - spektrális vonal, amely megfelel a nagyfrekvenciás oszcillátor által okozott sajátállapotok közötti átmenet során fellépő energiaelnyelésnek.
Relaxációs folyamatok - energiaveszteség a felső szinten és visszatérés az alsó energiaszintre a nem sugárzási folyamatok miatt.
VAL VEL viping- a mágneses tér fokozatos változása, amelynek eredményeként rezonanciafeltételek érhetők el.
Elsőrendű spektrumok- spektrumok, amelyekben a mágnesesen egyenértékű atommagok egyes csoportjainak kémiai eltolódásainak különbsége ν o lényegesen nagyobb, mint a spin-spin kölcsönhatási állandó J .
Spin-rács relaxáció - a relaxációs folyamat (energiaveszteség), amelynek mechanizmusa a környezet helyi elektromágneses mezőivel való kölcsönhatáshoz kapcsolódik.
Pörgés-pörgés relaxáció - a relaxációs folyamat az egyik gerjesztett magból a másikba való energiaátvitel eredményeként megy végbe.
Az elektronok spin-spin kölcsönhatása- különböző atommagok mágneses kölcsönhatásából származó kölcsönhatás, amely közvetlenül nem kötött magok kémiai kötéseinek elektronjain keresztül továbbítható.
Spin rendszer- ez egy olyan magcsoport, amely kölcsönhatásba lép egymással, de nem lép kölcsönhatásba olyan magokkal, amelyek nem részei a spinrendszernek.
Kémiai eltolódás - a vizsgált mag jelének elmozdulása a standard anyag magjainak jeléhez képest.
Kémiailag egyenértékű magok- azonos rezonanciafrekvenciával és azonos kémiai környezettel rendelkező magok.
Női ing - az NMR spektroszkópiában így nevezik azokat az elektromágneses tekercseket, amelyek alacsony intenzitású mágneses tereket hoznak létre, amelyek az erős mágneses tér inhomogenitását korrigálják.
Szélessávú adatcsere(1 N szélessávú szétválasztás) - erős besugárzás alkalmazása, amely lefedi a protonkémiai eltolódások teljes tartományát, annak érdekében, hogy teljes mértékben eltávolítsuk mind a 13 C 1 H kölcsönhatást.
Árnyékolás - a rezonáns jel helyzetének változása más atommagok indukált mágneses tereinek hatására.
Van der Waals hatás- egy proton és egy szomszédos csoport közötti erős térbeli kölcsönhatás során fellépő hatás, amely az elektroneloszlás gömbszimmetriájának csökkenését és az átvilágítási hatáshoz való paramágneses hozzájárulás növekedését okozza, ami viszont eltolódáshoz vezet. a jelet egy gyengébb mezőre.
Zeeman hatás- az energiaszintek felosztása mágneses térben.
Tető hatás- a központi vonalak intenzitásának növekedése és a távoli vonalak intenzitásának csökkenése a multipletben.
Mágneses anizotrópia hatás(az úgynevezett anizotrópia kúp) a másodlagos indukált mágneses mezők hatásának eredménye.
Nukleáris kvadrupólus rezonancia (NQR) - spinkvantumszámú magokra figyelték meg én > 1/2 a magtöltés nem gömbi eloszlása miatt. Az ilyen atommagok kölcsönhatásba léphetnek a külső elektromos mezők gradienseivel, különösen azon molekula elektronhéjainak gradienseivel, amelyekben az atommag található, és spinállapotuk eltérő energiákkal jellemezhető még külső mágneses tér hiányában is.
Nukleáris magneton A magmagneton értékét a következő képlet segítségével számítjuk ki:
Nukleáris mágneses rezonancia Az NMR (NMR) egy fizikai jelenség, amelyet a molekulák tulajdonságainak tanulmányozására használnak, amikor az atommagokat mágneses térben rádióhullámokkal sugározzák be.
Nukleáris tényező - az atommag töltésének és tömegének aránya.
Az NMR-spektroszkópia egy roncsolásmentes elemzési módszer. Modern impulzusos NMR Fourier-spektroszkópia lehetővé teszi az elemzést 80 mg-on. magok. Az NMR spektroszkópia az egyik fő. Phys.-Chem. elemzési módszereket, adatait az intervallumokként való egyértelmű azonosításra használják fel. kémiai termékek r-tions és target in-in. Szerkezeti megbízásokon és mennyiségeken kívül. analízis, az NMR spektroszkópia információkat hoz a konformációs egyensúlyokról, az atomok és molekulák diffúziójáról szilárd anyagokban, belső. mozgások, hidrogénkötések és asszociációk folyadékokban, keto-enol tautoméria, metallo- és prototrópia, az egységek sorrendje és eloszlása a polimer láncokban, anyagok adszorpciója, ionkristályok elektronszerkezete, folyadékkristályok stb. Az NMR spektroszkópia információforrás a biopolimerek szerkezetéről, beleértve a fehérjemolekulákat oldatokban, megbízhatósága összehasonlítható a röntgendiffrakciós elemzés adataival. A 80-as években Megkezdődött az NMR spektroszkópiai és tomográfiás módszerek gyors bevezetése az orvostudományba a komplex betegségek diagnosztizálására és a lakosság orvosi vizsgálatára.
A vonalak száma és helyzete az NMR-spektrumban egyértelműen jellemzi a szintetikus nyersolaj minden frakcióját. gumik, műanyagok, agyagpala, szén, gyógyszerek, gyógyszerek, vegyi termékek. és gyógyszerészeti prom-sti stb.
A víz vagy olaj NMR vonalának intenzitása és szélessége lehetővé teszi a magvak nedvesség- és olajtartalmának, valamint a szemek biztonságának pontos mérését. A vízjelekről történő lehangolásnál lehetőség nyílik az egyes szemek sikértartalmának rögzítésére, ami az olajtartalom elemzéshez hasonlóan gyorsított mezőgazdasági szelekciót tesz lehetővé. termények
Egyre erősebb mágnesek használata. mezők (14 T-ig soros eszközökben és 19 T-ig kísérleti létesítményekben) lehetővé teszi a fehérjemolekulák szerkezetének teljes meghatározását oldatokban, a biol expressz elemzését. folyadékok (endogén metabolitok koncentrációja a vérben, vizeletben, nyirokban, agy-gerincvelői folyadékban), új polimer anyagok minőségellenőrzése. Ebben az esetben a többkvantum- és többdimenziós Fourier-spektroszkópia számos változatát alkalmazzák. technikák.
Az NMR jelenséget F. Bloch és E. Purcell (1946) fedezte fel, amiért Nobel-díjat (1952) kaptak.
A mágneses magrezonancia jelensége nemcsak a fizikában és a kémiában, hanem az orvostudományban is hasznosítható: az emberi test ugyanazon szerves és szervetlen molekulák gyűjteménye.
Ennek a jelenségnek a megfigyeléséhez egy tárgyat állandó mágneses térbe helyeznek, és rádiófrekvenciás és gradiens mágneses mezőknek teszik ki. A vizsgált tárgyat körülvevő induktor tekercsben váltakozó elektromotoros erő (EMF) keletkezik, amelynek amplitúdó-frekvencia spektruma és időtranziens karakterisztikái információt hordoznak a rezonáló atommagok térbeli sűrűségéről, valamint egyéb, csak erre jellemző paraméterekről. nukleáris mágneses rezonancia. Ezen információk számítógépes feldolgozása háromdimenziós képet hoz létre, amely jellemzi a kémiailag egyenértékű atommagok sűrűségét, a mágneses magrezonancia relaxációs idejét, a folyadékáramlási sebességek eloszlását, a molekulák diffúzióját és az élő szövetekben zajló biokémiai anyagcsere folyamatokat.
Az NMR introszkópia (vagy mágneses rezonancia képalkotás) lényege valójában a mágneses magrezonancia jel amplitúdójának egy speciális kvantitatív elemzése. A hagyományos NMR-spektroszkópiában a spektrumvonalak lehető legjobb felbontására törekszünk. Ennek elérése érdekében a mágneses rendszereket úgy állítják be, hogy a lehető legjobb téregyenletességet biztosítsák a mintán belül. Ezzel szemben az NMR introszkópos módszerekben a létrehozott mágneses tér nyilvánvalóan nem egyenletes. Akkor van okunk arra számítani, hogy a mágneses magrezonancia frekvenciája a minta minden pontjában megvan a maga értéke, amely különbözik a többi rész értékétől. Ha bármilyen kódot beállít az NMR-jelek amplitúdójának gradációjához (fényerő vagy szín a monitor képernyőjén), hagyományos képet (tomogramot) kaphat az objektum belső szerkezetének szakaszairól.
Az NMR introszkópiát és az NMR tomográfiát először V. A. Ivanov találta fel a világon 1960-ban. Egy hozzá nem értő szakértő a találmány (módszer és eszköz) iránti kérelmet „...a javasolt megoldás nyilvánvaló haszontalansága miatt” utasította el, így az erre vonatkozó szerzői jogi tanúsítványt csak több mint 10 évvel később adták ki. Így hivatalosan elismert tény, hogy az NMR-tomográfia szerzője nem az alább felsorolt Nobel-díjasok csapata, hanem egy orosz tudós. E jogi tény ellenére az NMR-tomográfiáért járó Nobel-díjat nem V. A. Ivanov kapta. Spektrális eszközök
A spektrumok pontos tanulmányozásához az olyan egyszerű eszközök, mint a fénysugarat korlátozó keskeny rés és a prizma már nem elegendőek. Olyan műszerekre van szükség, amelyek tiszta spektrumot biztosítanak, azaz olyan műszerekre, amelyek jól el tudják különíteni a különböző hosszúságú hullámokat, és nem teszik lehetővé a spektrum egyes részei átfedését. Az ilyen eszközöket spektrális eszközöknek nevezzük. Leggyakrabban a spektrális berendezés fő része egy prizma vagy diffrakciós rács.
ELEKTRONIKUS PARAMÁGNESES RESONANCIA
A módszer lényege
Az elektronparamágneses rezonancia jelenségének lényege az elektromágneses sugárzás párosítatlan elektronok általi rezonanciaelnyelése. Az elektronnak van egy spinje és egy hozzá tartozó mágneses momentum.
Ha B 0 erősségű mágneses térbe helyezünk egy keletkező J szögimpulzusú szabad gyököt, akkor J nem nulla esetén megszűnik a mágneses tér degenerációja, és a mágneses térrel való kölcsönhatás eredményeként 2J+1 szintek keletkeznek, amelyek helyzetét a következő kifejezés írja le: W =gβB 0 M, (ahol M = +J, +J-1, …-J), és a mágneses tér és a mágneses momentum Zeeman-kölcsönhatása határozza meg. J. Az elektron energiaszintek felosztását az ábra mutatja.
Energiaszintek és megengedett átmenetek egy 1-es magspinnel rendelkező atom számára állandó (A) és váltakozó (B) mezőben.
Ha most a B 0 mágneses térvektorra merőleges síkban polarizált, ν frekvenciájú elektromágneses teret alkalmazunk a paramágneses középpontra, akkor az olyan mágneses dipólus átmeneteket okoz, amelyek megfelelnek a ΔM = 1 szelekciós szabálynak. Az elektronikus átmenet egybeesik a fotoelektromágneses hullám energiájával, rezonanciareakció fog bekövetkezni a mikrohullámú sugárzás elnyelésével. Így a rezonancia feltételét az alapvető mágneses rezonancia reláció határozza meg
A mikrohullámú térenergia abszorpciója akkor figyelhető meg, ha a szintek között populációs különbség van.
Termikus egyensúly esetén a Zeeman-szintek populációi között kis különbség van, amelyet a Boltzmann-eloszlás = exp(gβB 0 /kT) határoz meg. Egy ilyen rendszerben, amikor az átmenetek gerjesztettek, az energia-alszintek populációinak egyenlősége nagyon gyorsan bekövetkezik, és a mikrohullámú mező abszorpciója eltűnik. A valóságban azonban sokféle kölcsönhatási mechanizmus létezik, amelyek eredményeként az elektron nem sugárzóan átmegy eredeti állapotába. A növekvő teljesítmény melletti állandó abszorpciós intenzitás hatása olyan elektronok miatt következik be, amelyeknek nincs idejük ellazulni, és ezt telítésnek nevezik. A telítettség nagy mikrohullámú sugárzási teljesítménynél jelenik meg, és jelentősen torzíthatja a centrumok koncentrációjának EPR módszerrel történő mérésének eredményeit.
Módszer értéke
Az EPR módszer egyedülálló információt nyújt a paramágneses központokról. Egyértelműen megkülönbözteti a rácsba izomorf módon beépült szennyező ionokat a mikrozárványoktól. Ebben az esetben teljes információt kapunk egy adott ionról a kristályban: vegyérték, koordináció, lokális szimmetria, elektronok hibridizációja, hány és milyen szerkezeti helyzetű elektronok vannak benne, a kristálytér tengelyeinek orientációja ennek az ionnak a helye, a kristálymező teljes jellemzője és részletes információ a kémiai kötésről. És ami nagyon fontos, a módszer lehetővé teszi a paramágneses központok koncentrációjának meghatározását a kristály különböző szerkezetű régióiban.
De az EPR-spektrum nemcsak egy kristályban lévő ion jellemzője, hanem magának a kristálynak is, az elektronsűrűség eloszlásának, a kristálytérnek, a kristályban az ionosság-kovalencia jellemzőinek, és végül egyszerűen egy diagnosztikai jellemzőnek. ásványi anyag, mivel minden ásványban minden ionnak megvannak a maga egyedi paraméterei. Ebben az esetben a paramágneses központ egyfajta szonda, amely spektroszkópiai és szerkezeti jellemzőit ad mikrokörnyezetének.
Ezt az ingatlant az ún. a spin címkék és szondák módszere, amely egy stabil paramágneses központnak a vizsgált rendszerbe történő bevezetésén alapul. Mint ilyen paramágneses központ, általában egy nitroxil-gyököt használnak, amelyet anizotróp gÉs A tenzorok.
A magmágneses rezonancia spektroszkópia az egyik leggyakoribb és nagyon érzékeny módszer a szerves vegyületek szerkezetének meghatározására, amely lehetővé teszi nemcsak a minőségi és mennyiségi összetételről, hanem az atomok egymáshoz viszonyított elhelyezkedéséről is. A különböző NMR technikák számos lehetőséget kínálnak az anyagok kémiai szerkezetének, a molekulák megerősítési állapotának, a kölcsönös befolyásolás hatásainak és az intramolekuláris átalakulásoknak a meghatározására.
A mágneses magrezonancia módszernek számos megkülönböztető jellemzője van: az optikai molekulaspektrumokkal ellentétben az elektromágneses sugárzás anyag általi elnyelése erős, egyenletes külső mágneses térben történik. Ezenkívül az NMR-vizsgálat elvégzéséhez a kísérletnek számos olyan feltételnek kell megfelelnie, amelyek tükrözik az NMR-spektroszkópia általános elveit:
1) NMR spektrumok felvétele csak saját mágneses momentummal rendelkező atommagokra vagy úgynevezett mágneses magokra lehetséges, amelyekben a protonok és neutronok száma olyan, hogy az izotópmagok tömegszáma páratlan. Minden páratlan tömegszámú magnak van spin I, melynek értéke 1/2. Tehát az 1 H, 13 C, l 5 N, 19 F, 31 R atommagok esetén a spin értéke 1/2, a 7 Li, 23 Na, 39 K és 4 l R atommagoknál a spin 3/2 . A páros tömegszámú atommagoknak vagy egyáltalán nincs spinje, ha a magtöltés páros, vagy egész számú spinértékük van, ha a töltés páratlan. Csak azok a magok tudnak NMR-spektrumot létrehozni, amelyek spinje I 0.
A spin jelenléte az atommag körüli töltés keringésével jár, ezért mágneses momentum keletkezik μ . Egy forgó töltés (például egy proton) J szögimpulzussal μ=γ*J mágneses momentumot hoz létre . A J szögimpulzus és a forgás során fellépő μ mágneses momentum vektorként ábrázolható. Állandó arányukat γ giromágneses aránynak nevezzük. Ez az állandó határozza meg a mag rezonanciafrekvenciáját (1.1. ábra).
1.1. ábra - J szögnyomatékú forgó töltés μ=γ*J mágneses nyomatékot hoz létre.
2) az NMR módszer az energia abszorpcióját vagy kibocsátását vizsgálja a spektrumképzés szokatlan körülményei között: ellentétben más spektrális módszerekkel. Az NMR-spektrumot egy erős, egyenletes mágneses térben lévő anyagról vettük fel. Az ilyen atommagok egy külső mezőben eltérő potenciális energiaértékekkel rendelkeznek, a μ vektor több lehetséges (kvantált) orientációs szögétől függően a H 0 külső mágneses térerősség vektorhoz képest. Külső mágneses tér hiányában az atommagok mágneses momentumai vagy spinjei nem rendelkeznek meghatározott orientációval. Ha 1/2 spinű mágneses magokat helyezünk mágneses térbe, akkor a magspinek egy része a mágneses erővonalakkal párhuzamosan, másik része antiparallel lesz. Ez a két irányzat energetikailag már nem egyenértékű, és a spinek két energiaszinten oszlanak meg.
A +1/2 mező mentén elhelyezkedő mágneses momentumú pörgetéseket a | szimbólum jelöli α >, a külső mezővel ellentétes tájolással -1/2 - szimbólum | β > (1.2. ábra) .
1.2. ábra - Energiaszintek kialakulása külső H 0 mező alkalmazásakor.
1.2.1 NMR spektroszkópia 1H magokon A PMR spektrumok paraméterei.
Az 1H NMR spektrumok adatainak megfejtéséhez és a jelek hozzárendeléséhez a spektrumok főbb jellemzőit használjuk: kémiai eltolódás, spin-spin kölcsönhatási állandó, integrált jelintenzitás, jelszélesség [57].
A) Kémiai eltolódás (C.C). H.S. skála A kémiai eltolódás a jel és a referenciaanyag jele közötti távolság, a külső térerősség milliomodrészében kifejezve.
A protonok kémiai eltolódásának mérésére leggyakrabban a 12 szerkezetileg egyenértékű, erősen árnyékolt protont tartalmazó tetrametil-szilánt [TMS, Si(CH 3) 4] használják standardként.
B) Spin-spin kölcsönhatási állandó. A nagy felbontású NMR-spektrumokban jelhasadás figyelhető meg. Ez a hasadó vagy finom szerkezet a nagy felbontású spektrumokban a mágneses magok közötti spin-spin kölcsönhatások eredménye. Ez a jelenség a kémiai eltolódással együtt a legfontosabb információforrásként szolgál az összetett szerves molekulák szerkezetéről és a bennük lévő elektronfelhő eloszlásáról. Nem a H0-tól, hanem a molekula elektronszerkezetétől függ. Egy másik mágneses maggal kölcsönhatásba lépő mágneses mag jele a spinállapotok számától függően több vonalra oszlik, azaz. az I. magok spinjeitől függ.
Az ezen vonalak közötti távolság jellemzi az atommagok közötti spin-spin csatolási energiát, és ezt n J spin-spin csatolási állandónak nevezik, ahol n- a kölcsönhatásban lévő atommagokat elválasztó kötések száma.
Vannak direkt konstansok J HH, geminális konstansok 2 J HH , vicinális állandók 3 J HH és néhány nagy hatótávolságú állandó 4 J HH , 5 J HH .
- A 2 J HH geminális állandók lehetnek pozitívak és negatívak is, és a -30 Hz és +40 Hz közötti tartományt foglalják el.
A 3 J HH vicinális állandók a 0 20 Hz tartományt foglalják el; szinte mindig pozitívak. Megállapítást nyert, hogy a vicinális kölcsönhatás telített rendszerekben nagyon erősen függ a szén-hidrogén kötések közötti szögtől, vagyis a diéderszögtől - (1.3. ábra).
1.3. ábra - A szén-hidrogén kötések közötti φ kétszög.
Hosszú távú spin-spin kölcsönhatás (4 J HH , 5 J HH ) - két, négy vagy több kötéssel elválasztott mag kölcsönhatása; az ilyen kölcsönhatás állandói általában 0 és +3 Hz között vannak.
1.1. táblázat – Spin-spin kölcsönhatási állandók
B) Integrált jelintenzitás. A jelek területe arányos az adott térerősség mellett rezonáló mágneses magok számával, így a jelek területének aránya adja meg az egyes szerkezeti változatok protonjainak relatív számát, és ezt integrált jelintenzitásnak nevezzük. A modern spektrométerek speciális integrátorokat használnak, amelyek leolvasását görbe formájában rögzítik, amelynek lépéseinek magassága arányos a megfelelő jelek területével.
D) Vonalak szélessége. A vonalak szélességének jellemzésére szokás a szélességet a spektrum nullavonalától fele magasságban mérni. A kísérletileg megfigyelt vonalszélesség a szerkezettől és mobilitástól függő természetes vonalszélességből és a műszeres okok miatti kiszélesedésből áll.
A szokásos vonalszélesség a PMR-ben 0,1-0,3 Hz, de a szomszédos átmenetek átfedése miatt megnövekedhet, amelyek nem pontosan esnek egybe, de külön vonalként nem oldódnak fel. A kiszélesedés 1/2-nél nagyobb spinű magok és kémiai csere esetén lehetséges.
1.2.2 1H NMR adatok alkalmazása szerves molekulák szerkezetének meghatározására.
A szerkezetelemzés számos problémájának megoldása során az empirikus értékek táblázatai mellett a Kh.S. Hasznos lehet számszerűsíteni a szomszédos szubsztituensek hatását a Ch.S. a hatékony szűrési hozzájárulások additivitásának szabálya szerint. Ebben az esetben általában figyelembe veszik azokat a szubsztituenseket, amelyek legfeljebb 2-3 kötés távolságra vannak egy adott protontól, és a számítás a következő képlet alapján történik:
δ=δ 0 +ε i *δ i (3)
ahol δ 0 a standard csoport protonjainak kémiai eltolódása;
δi a szubsztituens szűrésének hozzájárulása.
1.3 NMR spektroszkópia 13 C. A spektrumok felvétele és felvételi módjai.
A 13 C NMR megfigyeléséről az első jelentések 1957-ben jelentek meg, de a 13 C NMR spektroszkópia átalakítása az analitikai kutatás gyakorlatban is alkalmazott módszerévé jóval később kezdődött.
A 13 C és 1 H mágneses rezonancia sok közös vonást mutat, de vannak jelentős különbségek is. A leggyakoribb 12 C szénizotóp I=0. A 13 C izotóp I=1/2, de természetes tartalma 1,1%. Ez együtt jár azzal a ténnyel, hogy a 13 C atommag giromágneses aránya a protonok giromágneses arányának 1/4-e. Ez 6000-szer csökkenti a módszer érzékenységét a 13 C NMR megfigyelésével végzett kísérletekben az 1 H atommagokhoz képest.
a) a protonokkal való spin-spin kölcsönhatás elnyomása nélkül. Azokat a 13 C NMR spektrumokat, amelyeket a spin-spin rezonancia protonokkal való teljes elnyomásának hiányában kaptunk, nagyfelbontású spektrumoknak neveztük. Ezek a spektrumok teljes információt tartalmaznak a 13 C - 1 H állandókról. A viszonylag egyszerű molekulákban mindkét típusú konstans - közvetlen és nagy hatótávolságú - meglehetősen egyszerűen megtalálható. Tehát 1 J (C-H) 125 - 250 Hz, azonban spin-spin kölcsönhatás előfordulhat távolabbi protonokkal is, amelyek állandója kisebb, mint 20 Hz.
b) a protonokkal való spin-spin kölcsönhatás teljes elnyomása. A 13 C NMR spektroszkópia területén az első jelentős előrelépés a protonokkal való spin-spin kölcsönhatás teljes elnyomásával kapcsolatos. A protonokkal való spin-spin kölcsönhatás teljes elnyomása a multiplettek egyesüléséhez vezet szingulett vonalak kialakulásához, ha a molekulában nincs más mágneses mag, például 19 F és 31 P.
c) a protonokkal való spin-spin kölcsönhatás nem teljes elnyomása. A protonoktól való teljes leválasztás módjának azonban megvannak a maga hátrányai. Mivel ma már minden szénjel szingulett formában van, a spin-spin kölcsönhatási állandókkal kapcsolatos összes információ elveszik 13 C-1 H. Javasolunk egy olyan módszert, amely lehetővé teszi a közvetlen spin-spin kölcsönhatási állandókkal kapcsolatos információk részleges visszaállítását 13 C-1 H, és ezzel egyidejűleg a szélessávú szétválasztás előnyeinek nagyobb részét megtartják. Ebben az esetben a spin-spin kölcsönhatás 13 C - 1 H közvetlen állandói miatt hasadások jelennek meg a spektrumokban. Ez az eljárás lehetővé teszi a nem protonált szénatomok jeleinek detektálását, mivel az utóbbiakban nem találhatók közvetlenül kapcsolódó protonok. 13 C-on jelennek meg a spektrumokban a protonokról való hiányos leválasztással, szingulettként.
d) a CH kölcsönhatási állandó modulációja, JMODCH spektrum. A 13C NMR spektroszkópia hagyományos problémája az egyes szénatomokhoz kapcsolódó protonok számának, azaz a szénatom protonáltsági fokának meghatározása. A protonok részleges elnyomása lehetővé teszi a szénjel feloldását a nagy hatótávolságú spin-spin kölcsönhatási állandók okozta multiplicitásból és a direkt 13 C-1 H csatolási állandók miatti jelhasadást, azonban erősen csatolt spinrendszerek esetén AB és a multiplettek átfedése az OFFR módban megnehezíti a jelek egyértelmű felbontását.
A mágneses magrezonancia (NMR) spektroszkópia a leghatékonyabb eszköz a szerves anyagok szerkezetének feltárására. Az ilyen típusú spektroszkópia során a vizsgált mintát mágneses térbe helyezik, és rádiófrekvenciás elektromágneses sugárzással sugározzák be.
(kattintson a szkennelés megtekintéséhez)
Rizs. 11-13. Protonok mágneses térben: a - mágneses tér hiányában; b - külső mágneses térben; c - külső mágneses térben a rádiófrekvenciás sugárzás elnyelése után (a spinek magasabb energiaszintet foglalnak el)
sugárzás. A molekula különböző részein lévő hidrogénatomok különböző hullámhosszú (frekvenciás) sugárzást nyelnek el. Bizonyos körülmények között más atomok is képesek elnyelni a rádiófrekvenciás sugárzást, de mi csak a hidrogénatomok spektroszkópiáját tekintjük az NMR spektroszkópia legfontosabb és leggyakoribb típusának.
A hidrogénatom magja egy protonból áll. Ez a proton a tengelye körül forog, és mint minden forgó töltött tárgy, mágnes. Külső mágneses tér hiányában a proton spinek véletlenszerűen orientáltak, de mágneses térben csak két spin-orientáció lehetséges (11-13. ábra), ezeket spinállapotoknak nevezzük. Azok a spin állapotok, amelyekben a mágneses momentum (amit a nyíl mutatja) a mező mentén van orientálva, valamivel kisebb energiával bírnak, mint azok a spin állapotok, amelyekben a mágneses momentum a mezővel szemben irányul. A két spinállapot közötti energiakülönbség megfelel a rádiófrekvenciás sugárzás fotonjának energiájának. Amikor ez a sugárzás hatással van a vizsgált mintára, a protonok alacsonyabb energiaszintről magasabb szintre lépnek, és az energia elnyelődik.
A molekulában lévő hidrogénatomok különböző kémiai környezetben vannak. Egyes csoportok metilcsoportok részét képezik, mások oxigénatomokhoz vagy benzolgyűrűhöz kapcsolódnak, mások kettős kötések mellett helyezkednek el, stb. Ez a kis különbség az elektronikus környezetben elegendő ahhoz, hogy megváltoztassa a spinállapotok közötti energiakülönbséget, és így a az elnyelt sugárzás gyakorisága.
Az NMR-spektrum a rádiófrekvenciás sugárzás mágneses térben elhelyezkedő anyag általi elnyelésének eredményeként jön létre. Az NMR-spektroszkópia lehetővé teszi, hogy különbséget tegyünk a hidrogénatomok között egy molekulában, amelyek különböző kémiai környezetben vannak.
NMR spektrumok
A sugárzási frekvencia bizonyos frekvenciaértékeken történő pásztázása során megfigyelhető a sugárzás abszorpciója a hidrogénatomok által a molekulában, az abszorpciós frekvencia fajlagos értéke az atomok környezetétől függ.
Rizs. 11-14. Tipikus NMR-spektrum: a - spektrum; b - a csúcsterületet adó integrálgörbe
hidrogén. Ha tudjuk, hogy bizonyos típusú hidrogénatomok abszorpciós csúcsai a spektrum mely régiójában helyezkednek el, bizonyos következtetéseket vonhatunk le a molekula szerkezetére vonatkozóan. ábrán. A 11-14. ábrák egy olyan anyag tipikus NMR-spektrumát mutatják be, amelyben háromféle hidrogénatom található. A jelek helyzetét az 5 kémiai eltolódási skálán a rádiófrekvencia ppm-ben (ppm) mérik. Általában minden jel az ábra szerinti területen található. A 11-14. ábrákon a jelek kémiai eltolódása 1,0, 3,5 és A spektrum jobb oldali részét nagymezős tartománynak, a bal oldalát alacsony térerejűnek nevezzük. Az NMR-spektrumokban a csúcsok hagyományosan felfelé mutatnak, nem pedig lefelé, mint az IR-spektrumokban.
A spektrum értelmezéséhez és az abból származó szerkezeti információk megszerzéséhez háromféle spektrális paraméter fontos:
1) a jel helyzete a -skálán (a hidrogénatom típusát jellemzi);
2) jelterület (az adott típusú hidrogénatomok számát jellemzi);
3) a jel többszörössége (alakja) (a más típusú hidrogénatomok egymáshoz közeli számát jellemzi).
Nézzük meg közelebbről ezeket a paramétereket a klór-etán spektrumának példáján (11-15. ábra). Először is figyeljünk a jelek helyzetére a spektrumban, vagy más szóval a kémiai eltolódások értékére. A jel (a csoport protonjai 1,0 ppm-en vannak, ami
Rizs. 11-15. Klór-etán NMR-spektruma
(lásd szkennelés)
azt jelzi, hogy ezek a hidrogénatomok nem egy elektronegatív atom mellett helyezkednek el, míg a b jel (a csoport protonjai) eltolódása A gyakran előforduló csoportok kémiai eltolódásainak értékeit ugyanúgy meg kell jegyezni, mint a abszorpciós sávok az IR spektrumban. A legfontosabb kémiai eltolódásokat a táblázat tartalmazza. 11-2.
Ezután elemezzük a csúcsok területét, amely arányos az adott típusú hidrogénatomok számával. ábrán. A 11-15 relatív területet zárójelben lévő számok jelzik. Meghatározásuk a spektrum felett elhelyezkedő integrálgörbe segítségével történik. A jel területe arányos az integrálgörbe „lépésének” magasságával. A tárgyalt spektrumban a jelterületek aránya 2:3, ami a metilén protonok számának a metil protonok számához viszonyított arányának felel meg.
Végül vegyük figyelembe a jelek alakját vagy szerkezetét, amit általában multiplicitásnak neveznek. A metilcsoport jele egy triplett (három csúcs), míg a metiléncsoport jele négy csúcs (kvartett). A többszörösség információt nyújt arról, hogy hány hidrogénatom kapcsolódik egy szomszédos szénatomhoz. A csúcsok száma egy multipletben mindig eggyel nagyobb, mint a szomszédos szénatom hidrogénatomjainak száma (11-3. táblázat).
Ha tehát szingulett jel van a spektrumban, ez azt jelenti, hogy az anyag molekulája olyan hidrogénatomokat tartalmaz, amelyek közelében nincs más hidrogénatom. ábra szerinti spektrumban. 11-15 a megyl csoport jele egy triplet. Ez azt jelenti, hogy a szénatom mellett két hidrogénatom található.
Hasonlóképpen, a metiléncsoport jele egy kvartett, mert három hidrogénatom van a szomszédságban.
Hasznos megtanulni, hogyan lehet megjósolni a várható NMR-spektrumot egy anyag szerkezeti képlete alapján. Miután elsajátította ezt az eljárást, könnyen áttérhet az inverz probléma megoldására - az anyag szerkezetének megállapítására az NMR spektrumából. Az alábbiakban példákat láthat a spektrumok szerkezet alapján történő előrejelzésére. Ezután megkérjük, hogy értelmezze a spektrumokat az ismeretlen anyag szerkezetének meghatározásához.
NMR-spektrumok előrejelzése szerkezeti képlet alapján
Az NMR-spektrumok előrejelzéséhez kövesse az alábbi eljárásokat.
1. Rajzolja fel az anyag teljes szerkezeti képletét!
2. Karikázd be az egyenértékű hidrogénatomokat! Határozza meg az egyes típusok hidrogénatomjainak számát!
3. A táblázat használata. 11-2 (vagy a memóriája), határozza meg az egyes hidrogénatomtípusok jeleinek kémiai eltolódásainak hozzávetőleges értékét.
(kattintson a szkennelés megtekintéséhez)
Mágneses magrezonancia spektroszkópia, NMR spektroszkópia- spektroszkópiai módszer kémiai objektumok tanulmányozására, a mágneses magrezonancia jelenségének felhasználásával. Az NMR jelenséget F. Bloch és E. Purcell amerikai fizikusok fedezték fel 1946-ban. A kémiai és gyakorlati alkalmazások szempontjából a legfontosabbak a proton mágneses rezonancia spektroszkópia (PMR spektroszkópia), valamint az NMR spektroszkópia szén-13-on (13C NMR spektroszkópia), fluor-19 (19F NMR spektroszkópia), foszfor-31 (31P) NMR spektroszkópia). Ha egy elemnek páratlan a rendszáma, vagy bármely (páros) elem izotópjának tömegszáma páratlan, akkor az ilyen elem magjának spinje nullától eltérő. A gerjesztett állapotból a normál állapotba az atommagok visszatérhetnek, gerjesztési energiát adva át a környező „rácsnak”, ami jelen esetben a vizsgálttól eltérő típusú elektronokat vagy atomokat jelent. Ezt az energiaátadási mechanizmust spin-rács relaxációnak nevezzük, hatékonysága pedig egy állandó T1-gyel jellemezhető, amit spin-rács relaxációs időnek nevezünk.
Ezek a tulajdonságok az NMR-spektroszkópiát kényelmes eszközzé teszik mind az elméleti szerves kémiában, mind a biológiai objektumok elemzésében.
Alapvető NMR technika
Az NMR-re szánt anyag mintáját vékony falú üvegcsőbe (ampullába) helyezzük. Amikor mágneses térbe helyezik, az NMR aktív magok (például 1 H vagy 13 C) elnyelik az elektromágneses energiát. A kibocsátott jel rezonanciafrekvenciája, abszorpciós energiája és intenzitása arányos a mágneses tér erősségével. Tehát egy 21 Tesla mezőben egy proton 900 MHz-es frekvencián rezonál.
Kémiai eltolódás
A lokális elektronikus környezettől függően egy molekulában a különböző protonok kissé eltérő frekvencián rezonálnak. Mivel ez a frekvenciaeltolás és az alaprezonanciafrekvencia is egyenesen arányos a mágneses térindukció nagyságával, ez az elmozdulás a mágneses tértől független dimenzió nélküli mennyiséggé alakul, amelyet kémiai eltolódásnak nevezünk. A kémiai eltolódást néhány referenciamintához viszonyított relatív változásként határozzuk meg. A frekvenciaeltolás rendkívül kicsi a fő NMR-frekvenciához képest. A jellemző frekvenciaeltolás 100 Hz, míg az alap NMR frekvencia 100 MHz nagyságrendű. Így a kémiai eltolódást gyakran ppm-ben fejezik ki. Egy ilyen kis frekvenciakülönbség észleléséhez az alkalmazott mágneses térnek állandónak kell lennie a mintatérfogatban.
Mivel a kémiai eltolódás az anyag kémiai szerkezetétől függ, a mintában lévő molekulák szerkezeti információinak megszerzésére szolgál. Például az etanol (CH 3 CH 2 OH) spektruma 3 megkülönböztető jelet ad, azaz 3 kémiai eltolódást: egyet a CH 3 csoportra, a másodikat a CH 2 csoportra és az utolsót az OH-ra. A tipikus eltolódás egy CH3-csoport esetében körülbelül 1 ppm, az OH-hoz kapcsolódó CH2-csoportnál 4 ppm, az OH-csoportnál pedig körülbelül 2-3 ppm.
A szobahőmérsékleten végbemenő molekuláris mozgás miatt a 3 metil-proton jelei átlagolódnak az NMR-folyamat során, amely csak néhány milliszekundumig tart. Ezek a protonok degenerálódnak és csúcsokat képeznek ugyanazon kémiai eltolódáskor. A szoftver lehetővé teszi a csúcsok méretének elemzését, hogy megértse, hány proton járul hozzá ezekhez a csúcsokhoz.
Spin-spin interakció
Az egydimenziós NMR spektrum szerkezetének meghatározásához a leghasznosabb információkat az aktív NMR magok közötti úgynevezett spin-spin kölcsönhatás szolgáltatja. Ez a kölcsönhatás a kémiai molekulákban lévő atommagok különböző spinállapotai közötti átmenetek eredménye, ami az NMR-jelek felhasadásához vezet. Ez a felosztás lehet egyszerű vagy összetett, és ennek következtében vagy könnyen értelmezhető, vagy zavaró lehet a kísérletező számára.
Ez a kötés részletes információt nyújt a molekulában lévő atomok kötéseiről.
Másodrendű interakció (erős)
Az egyszerű spin-spin csatolás feltételezi, hogy a csatolási állandó kicsi a jelek közötti kémiai eltolódások különbségéhez képest. Ha az eltolási különbség csökken (vagy a kölcsönhatási állandó növekszik), a minta multiplettek intenzitása torzul, és nehezebb lesz elemezni (különösen, ha a rendszer 2-nél több spint tartalmaz). A nagy teljesítményű NMR spektrométereknél azonban a torzítás általában mérsékelt, és ez lehetővé teszi a kapcsolódó csúcsok könnyű értelmezését.
A másodrendű effektusok a multiplettek közötti frekvenciakülönbség növekedésével csökkennek, így a nagyfrekvenciás NMR-spektrum kisebb torzítást mutat, mint az alacsony frekvenciájú spektrum.
Az NMR spektroszkópia alkalmazása fehérjék vizsgálatára
Az NMR-spektroszkópia legújabb innovációinak többsége a fehérjék úgynevezett NMR-spektroszkópiájában valósul meg, amely a modern biológia és gyógyászat nagyon fontos technikájává válik. Közös cél a röntgenkrisztallográfiával nyert képekhez hasonló, nagy felbontású 3 dimenziós fehérjeszerkezetek előállítása. Mivel egy fehérjemolekulában több atom van jelen, mint egy egyszerű szerves vegyületben, az alap 1H spektrum tele van átfedő jelekkel, ami lehetetlenné teszi a spektrum közvetlen elemzését. Ezért a probléma megoldására többdimenziós technikákat fejlesztettek ki.
E kísérletek eredményeinek javítása érdekében a tagged atom módszert alkalmazzák 13 C vagy 15 N felhasználásával. Ily módon lehetővé válik egy fehérjeminta 3D spektruma, amely áttörést jelent a modern gyógyszeriparban. Az utóbbi időben széles körben elterjedtek azok a technikák (előnyökkel és hátrányokkal is), amelyek nemlineáris mintavételezési módszereken alapulnak 4D spektrumok és nagyobb dimenziójú spektrumok előállítására, majd a szabad indukciós csillapítási jelet speciális matematikai technikákkal visszaállítják.
Kvantitatív NMR analízis
Az oldatok kvantitatív elemzésénél a csúcsterület használható a koncentráció mérésére a kalibrációs görbe módszerében vagy az addíciós módszerben. Ismertek olyan módszerek is, amelyeknél a fokozatos grafikon a kémiai eltolódás koncentrációfüggését tükrözi. Az NMR módszer alkalmazása a szervetlen analízisben azon alapul, hogy paramágneses anyagok jelenlétében a magrelaxációs idő felgyorsul. A relaxációs sebesség mérése többféle módszerrel is elvégezhető, megbízható és univerzális például az NMR-módszer impulzusos változata, vagy ahogy szokás nevezni, a spin echo módszer. Az ezzel a módszerrel végzett mérésnél a vizsgált mintára a rezonancia-abszorpció tartományában meghatározott időközönként mágneses térben rövid távú rádiófrekvenciás impulzusokat adunk A vevőtekercsben spin echo jel jelenik meg, melynek maximális amplitúdója összefügg a relaxációs időre egy egyszerű kapcsolat által. A hagyományos analitikai meghatározások elvégzéséhez nincs szükség a relaxációs ráták abszolút értékeinek meghatározására. Ezekben az esetekben korlátozhatunk valamilyen velük arányos mennyiség mérését, például a rezonáns abszorpciós jel amplitúdóját. Az amplitúdómérés egyszerű, könnyebben hozzáférhető berendezéssel végezhető el. Az NMR módszer jelentős előnye a mért paraméter széles értéktartománya. A spin echo beállítás segítségével a relaxációs idő 0,00001 és 100 s között határozható meg. 3...5%-os hibával. Ez lehetővé teszi egy oldat koncentrációjának meghatározását nagyon széles tartományban, 1...2 és 0,000001...0000001 mol/l között A leggyakrabban alkalmazott analitikai technika a kalibrációs gráf módszer.
