JADERNÁ MAGNETICKÁ REZONANCE

Transkript

1 JADERNÁ MAGNETICKÁ REZONANCE ÚVOD Jaderná magnetická reonance, nukleární magnetická reonance, NMR - tři nejpoužívanější výra pro spektrální metodu vužívající magnetických vlastností atomových jader některých iotopů. V roce 1945 bl poprvé poorován signál jader vodíku ve vodě a v parafinu, v padesátých letech se objevují první sériově vráběné NMR spektrometr. Měřena bla sice většinou poue jádra vodíku, proton, ale ískané informace se ukáal být nesmírně cennými při určování struktur sloučenin, především organických. První 13 C NMR spektra bla popsána v roce Širokopásmový dekaplink vodíků se objevil v roce Od té dob se NMR spektroskopie velmi rchle rovíjela a stala se nebtnou součástí strukturní analý. Zavedení supravodivých magnetů a jejich dokonalování umožnilo postupné všování intenit magnetického pole a tím i citlivosti a rolišení metod. Objev dvoudimenionálních technik v 70.tých letech vedl k technikám schopným podat kompletní informaci o skeletu molekul a prostorovém uspořádání atomů. Metod umožňující snímání spekter nebo alespoň ískávání určitých informací o jádrech atomů v malých prostorových elementech uvnitř objektů dal vniknout NMR obraování (NMR imaging, MR tomografie, MRT). O výnamu nukleární magnetické reonance svědčí i několik Nobelových cen udělených v této oblasti. V roce 1943 ískal Nobelovu cenu a fiku Otto Stern a objev magnetického momentu protonu. V roce 1944 ískal Nobelovu cenu a fiku Isidor Isaac Rabi a jeho reonanční metodu pro jištění magnetických vlastností atomových jader V roce 1952 ískali Nobelovu cenu a fiku Feli Bloch a Edward Mills Purcell a rovoj nových metod pro přesná měření jaderného magnetismu a první detekci NMR signálu. 1

2 V roce 1991 ískal Nobelovu cenu a chemii Richard R. Ernst a jeho příspěvek k rovoji vsoce rolišitelné nukleární magnetické reonance, avedení pulních technik měření a použití Fourierov transformace a avedení dvoudimenionálních NMR technik. V roce 2002 ískal Nobelovu cenu a chemii Kurt Wüthrich a vývoj NMR jako metod umožňující určení trojroměrné struktur biologických makromolekul v rotoku. V roce 2003 ískali Nobelovu cenu a fiologii a medicínu Paul C. Lauterbur a Peter Mansfield a vpracování metod obraování magnetickou resonancí. Dnes jsou tradiční metod NMR spektroskopie nepostradatelnou pomůckou sntetického chemika při sledování průběhu reakcí a ověřování struktur produktů. Speciální, časově náročnější technik umožňují řešit struktur i velmi komplikovaných sloučenin, např. sekundární a terciární struktur biopolmerů, a studovat interakce mei nimi. Obrovskou výhodou NMR spektroskopie biomolekul je, že můžeme jišťovat jejich třídimenionální strukturu a fiologických podmínek (v rotoku o určitém p, teplotě, iontové síle) Pomocí MR tomografie jsou dnes již běžně studován tkáně a orgán v lidském těle. TEORETICKÉ ZÁKLADY Z hlediska NMR můžeme atomová jádra jednotlivých iotopů rodělit na tři skupin: 1. Jádra, která mají nulové spinové kvantové číslo I (výra spinové kvantové číslo se často nahrauje výraem spin nebo jaderný spin). Jsou to jádra se sudým počtem protonů i neutronů, jako např. 12 C, 16 O, 32 S. Tato jádra nemají jaderný magnetický moment µ a nejsou v NMR spektroskopii poorovatelná. 2. Jádra se spinovým kvantovým číslem I = 1/2. Tato jádra mají jaderný magnetický moment a jsou snadno měřitelná. Příkladem je např. proton, 1, který má vsoké přírodní 2

3 astoupení mei jádr vodíku a je nejběžnějším měřeným jádrem. Uhlík 13 C představuje další často měřené jádro. Má nižší citlivost a ároveň níké přírodní astoupení (1.11%), takže jeho signál jsou hruba 5700 slabší než signál 1. Další jádra se spinem 1/2 jsou například 15 N, 19 F, 31 P. 3. Jádra se spinovým kvantovým číslem I > 1/2. Tato jádra mají vedle jaderného magnetického momentu i kvadrupolový moment a jsou velmi často obtížně měřitelná. Jádra s lichým nukleonovým číslem (součet protonů a neutronů) mají poločíselná spinová kvantová čísla (1/2, 3/2, 5/2...). Jádra se sudým nukleonovým číslem a lichým počtem protonů mají celočíselná spinová kvantová čísla (1, 2, 3...). Atomová jádra s nenulovým spinem mají vlastní jaderný magnetický moment µ µ = γ I(I+1) h / 2π kde h je Plancova konstanta a γ je tv. gromagnetický poměr, konstanta charakteristická pro jádro každého iotopu. Pokud je jádro s nenulovým spinovým číslem mimo magnetické pole, jaderný spin se nijak neprojevuje. V magnetickém poli o intenitě B 0 je výsledkem silového působení magnetického pole a magnetického momentu jádra precesní pohb vektoru magnetického momentu jádra µ kolem směru B 0 s frekvencí ν = γb 0 /2π onačovanou jako Larmorova precesní frekvence. Z kvantové mechanik plne, že precedující vektor µ může aujmout celkem 2I +1 orientací, lišících se úhlem θ mei µ a B 0. Jednotlivým orientacím odpovídají složk magnetického momentu ve směru pole µ = µcosθ = γmh/2π kde m je magnetické kvantové číslo jádra (s hodnotami I, I -1,..., -I, celkem 2I + 1 možných hodnot). Každé orientaci přísluší hodnota energie E = -µ B 0 = -γmhb 0 /2π. Soustředíme-li se na nejčastěji měřená jádra se spinovým číslem I = 1/2, magnetické kvantové číslo může nabývat dvou hodnot m = -1/2 a m = 1/2. Jaderný magnetický moment ve směru os může ted nabývat hodnot µ = -0,5γh/2π nebo µ = +0,5γh/2π a v magnetickém poli o indukci B 0 poorujeme vnik dvou energetických hladin onačovaných α a β: E α = -0,5 γhb 0 /2π 3

4 E β = 0,5 γhb 0 /2π, mei nimiž je energetický rodíl: E = γhb 0 /2π Tento energetický rodíl odpovídá frekvenci přechodu ν = γb 0 /2π (tv. reonanční podmínka). Tato frekvence leží u dnes dosahovaných magnetických polí v oblasti desítek až stovek M. Roložení (populace) jader na obou hladinách je téměř stejné vhledem k malému energetickému rodílu; nadbtek na nižší hladině je v ávislosti na intenitě magnetického pole okolo 10-5, ted na každých jader na nižší hladině připadá jader na hladině všší. Přesný poměr jader ve spinovém stavu α a ve spinovém stavu β le vpočítat pomocí Boltmannova ákona: N α / N β = e E / k b T, kde k b je Boltmannova konstanta (= 1, JK -1 ) a a E dosadíme rodíl mei energiemi spinů α a β. Například v poli o indukci T platí pro vodík 1 : N β 0,99992 N α, to namená, že na vodíkových jader se spinovým stavem alfa připadá jader ve stavu beta. Čím větší je indukce magnetického pole, tím větší je energetický rodíl mei stav alfa a beta a tím větší je rodíl v populacích jednotlivých spinových stavů. Větší rodíl v populacích stavů působuje i větší citlivost NMR metod. Tabulka 1.1 Magnetické vlastnosti iotopů nejdůležitějších prvků, které se vsktují v organických látkách. Jádro Spin Přiroený γ NMR frekvence výskt [10 7 radt -1 s -1 ] (11,74 T) Citlivost 1 1/2 99,99 26,75 500,0 M ,01 4,11 76,8 M 0, /2-28,54 533, C 0 98, C 1/2 1,07 6,73 125,7 M 0,02 14 N 1 99,63 1,93 36,1 M 0,1 15 N 1/2 0,37-2,71 50,7 M 0, O 0 99, F 1/ ,18 470,4 M P 1/ ,84 202,4 M 6,6 V tabulce 1.1 jsou shrnut důležité magnetické vlastnosti jader vbraných iotopů. Všimněte si, že gromagnetický poměr γ má naménko. V předposledním sloupci je uvedena reonanční frekvence v magnetickém poli o indukci T (Tesla, V.s.m -2 ). V NMR spektroskopii je vkem udávat indukci B 0 (či jí odpovídající intenitu 0 ) magnetického pole 4

5 určitého přístroje jako frekvenci, při níž reonují jádra 1. ovoříme tak často o 500 M NMR spektrometru, intenitě pole 500 M a pod. V posledním sloupci tabulk je uvedena relativní citlivost iotopů pro měření NMR spekter. Nejcitlivějším iotopem je 1. Ostatní iotop jsou méně citlivé, protože mají menší gromagnetický poměr, tím pádem i nižší energetický rodíl mei spinovými stav α a β a nižší přebtek spinových stavů α v v rovnováe. K níké citlivosti některých iotopů přispívá i jejich malý přiroený výskt. Například iotop 13 C má přiroený výskt kolem 1% a btek (99%) jsou magnetick neaktivní jádra 12 C, to namená, že poue jedna setina uhlíkových jader přispívá k NMR signálu. Jak již blo uvedeno, jádra s I = 1/2 mohou nabývat dvou spinových stavů. V NMR se ustálilo používání souřadného sstému tak, jak je uveden na obráku Kladný směr os B M 0 0 Y X míří ve směru magnetického pole. V rovnovážném stavu vpadá sstém následovně: Spin jednotlivých jader vkonávají precesní pohb a protože nemají stejnou fái, jsou roprostřen po povrchu dvou kuželů. Malý přebtek jader na nižší energetické hladině (jsou to podle konvence spin nad rovinou ) působí, že celková magnetiace M vorku (vektorový součet magnetických momentů jednotlivých jader) směřuje ve směru os. Na obráku 1.11 je onačena tučnou šipkou. Magnetiace M je na rodíl od jaderných magnetických momentů makroskopická veličina, se kterou le určitými působ manipulovat a poté ji detegovat. CEMICKÝ POSUN Z výše uvedeného vtahu pro energetický rodíl mei hladinami vplývá, že všechna jádra jednoho iotopu vložená do téhož magnetického pole budou reonovat při stejné frekvenci. Kdb tomu tak blo, nemělo b smslu hovořit o NMR spektrech, protože tato spektra b obsahovala poue jediný signál pro každý iotop obsažený ve vorku. Poorování NMR spekter je umožněno tím, že jádra atomů jsou od magnetického pole, v němž se nacháejí, stíněna elektron. Elektron svým pohbem vtvářejí magnetické pole, které má opačný směr než vnější magnetické pole B 0. Jádra stejného iotopu, která nemají stejné chemické okolí (ted nejsou chemick ekvivalentní) se liší roložením elektronů ve svém okolí a tím sice velmi nepatrně, ale poorovatelně, intenitou stínění. Ta je úměrná vnějšímu magnetickému poli B 0 a charakteriujeme ji stínící konstantou σ. Efektivní magnetické pole B ef, které působí na jádro vjadřuje vtah 5

6 B ef = B 0 σb 0 = B 0. (1 - σ). Jestliže na jádra působí růně velké efektivní magnetické pole, budou mít tato jádra i růnou reonanční frekvenci. Například pokud mají jádra 1 tetramethsilanu (TMS) v poli T reonanční frekvenci přesně 500 M, vodík C 3 skupin methanolu jsou méně stíněné a budou mít reonanční frekvenci a vodík benenu, které jsou ještě méně stíněné budou mít reonanční frekvenci V magnetickém poli o poloviční intenitě, b vodík TMS reonoval při 250 M, vodík C 3 skupin methanolu při a vodík benenu při ,5. Proto se pro vjadřování chemického posunu ujala stupnice δ s jednotkou ppm (parts per milion) odpovídající miliontině vnějšího pole. Chemický posun je definován takto: δ = 10 6 * (ν ν ref ) / ν ref, kde δ je chemický posun atomu, ν je reonanční frekvence atomu a ν ref je reonanční frekvence referenční sloučenin. Budeme-li a refernční sloučeninu považovat TMS a dosadíme-li reonanční frekvence paramagnetický posun do vorce, vjde nám, že chemický posun nižší magnetické pole ( downfield posun) všší frekvence vodíků methlové skupin v methanolu je menší stínění 3,3 ppm a chemický posun benenových TMS vodíků je 7.27 ppm. lavní výhodou 8 Benen 6 diamagnetický posun všší magnetické pole ( upfield posun) nižší frekvence větší stínění 4 2 δ [ppm] 0 chemického posunu δ je to, že u růných přístrojů s růnými indukcemi magnetického pole posktuje stejné hodnot. SNÍMÁNÍ DAT Předchoí výklad stačí k pochopení klasické, tv. CW (continuous wave) NMR spektroskopie: Vorek obsahující magnetick aktivní jádra vložíme do magnetického pole a do blíkosti vorku umístíme cívku, kterou protéká střídavý proud o frekvenci v oblasti M. Potom měníme spojitě intenitu magnetického pole B 0 nebo frekvenci proudu v cívce. Při splnění výše uvedené reonanční podmínk dojde k absorpci radiofrekvenčního áření, kterou můžeme měřit růnými působ běžnými v elektrotechnice. CW NMR spektrometr se běžně vráběl až do sedmdesátých let minulého století. Jejich elektronika bla poměrně jednoduchá a ke pracování dat nebl třeba počítač. Generátor frekvence bl říen poicí 6

7 pisátka na ose X apisovače nebo osciloskopu a v ose Y bl registrován esílený signál měřiče absorbce. Většina současných spektrometrů pracuje v jiném, tv. FT (Fourier transform) modu. Při něm jsou všechna jádra jednoho iotopu ecitována velmi krátkým radiofrekvenčním pulem o trvání řádově několik µs. Tak krátký puls má jistou neurčitost frekvence a pokrje obvkle frekvenční oblast všech jader jednoho iotopu. Návrat jader do rovnovážného stavu je možno sledovat jako tv. FID (free induction deca, volné donívání indukce). FID má tvar eponenciálně tlumené periodické funkce představující součet sinusoid s frekvencemi příslušejícími jednotlivým signálům a představuje ávislost intenit proudu indukovaného ve snímací cívce na čase. FID je v digitální formě uložen do paměti počítače a podroben Fourierově transformaci vedoucí k normálnímu spektru představujícímu ávislost intenit na frekvenci. Výhodou FT NMR spektroskopie je především možnost opakovat rchle po sobě stejná měření a výsledné FID sčítat. Tím se všuje citlivost měření a je možno měřit i ředěné vork nebo jádra s velmi malou citlivostí. Druhou výhodou FT NMR je možnost manipulovat se spinovými sstém či s populacemi na jednotlivých hladinách a tím ískávat spektra obsahující další cenné informace. PULZY, PULZNÍ SEKVENCE Radiofrekvenční pul (pomocí oscilujícího magnetického pole B 1 kolmého na směr pole B 0 ) působuje otáčení vektoru magnetiace M kolem os pole B 1. Takvaný 90 pul (π/2 pul) otočí magnetiaci o 90 do rovin. 180 pul (π pul) otočí magnetiaci do os. V moderní NMR spektroskopii se se spinovými sstém často manipuluje celou řadou po sobě následujících pulů, mei nimiž jsou určité prodlev, mluvíme pak o pulních sekvencích, které se dají apsat grafick. 7

8 Nejjednodušší pulsní sekvence, se kterou se senámíme je vhodná pro měření libovolného jádra be oařování jiných jader. Je běžně používána při měření protonových spekter. Její grafické schéma obsahuje tři části. Popíšeme si de podrobněji, co se během nich odehrává. Při akumulaci spekter se 90 () tato pulsní sekvence stále opakuje a FID ískané při každé akviici (snímání dat) se sčítají. Jako konkrétní D příklad si můžeme představit, že měříme 1 NMR spektrum směsi dvou látek (například CCl 3 a prodleva pul akviice C 2 Cl 2 ). V každé těchto látek mají vodíková jádra jiné chemické okolí a ted i jiné reonanční frekvence, musíme ted uvažovat dva růné vektor magnetiace. 1. Přípravná perioda D trvá většinou několik sekund a během ní působí na vorek poue vnější magnetické pole. Ustaví se rovnováha v populacích spinů po pulsu nebo pulsech v předchoím průchodu sekvencí (proběhne relaace) a magnetiace obou složek směsi míří ve směru os. 2. Následuje 90 puls onačený obdélníkem. Cívka obklopující vorek je připojena na výstup vsokofrekvenčního droje (vsílače) a po dobu pulsu jí protéká proud s frekvencí, kterou naýváme frekvence pulsu. Puls vtvoří po dobu svého trvání další magnetické pole, které osciluje právě s frekvencí pulsu. Frekvence pulu bývá uprostřed oblasti reonančních frekvencí sledovaného jádra. Fáe pulsu se uvádí ve schématu sekvence do ávork a v našem případě je taková, že pole B 1 směřuje ve směru os. Celková magnetiace ačne v rotujícím sstému vlivem pole B 1 rotovat okolo os. 90 Puls má právě takovou intenitu a délku, ab jím vtvořené pole stihlo sklopit magnetiaci do směru os. Pul je tak krátký, že se téměř neuplatní rodíl frekvencí jednotlivých magnetiací. Všechn spin a ted i celková magnetiace M dále rotují kolem os se svojí Larmorovou frekvencí, proto se pro jednodušení dalšího výkladu avádí tv. rotující soustava souřadná, která má s běžnou soustavou souřadnou společnou osu, a která rotuje kolem této os s frekvencí odpovídající Larmorově frekvenci sledovaných jader. V rotujícím sstému směřují obě magnetiace (M CCl3 a M C2 Cl 2 ) po 90 pulu ve směru os. 3. Snímání dat (akviice), které se grafick onačuje trojúhelníkem. Jednotlivé tučné šipk představují magnetiace, na kterých se podílejí spin, které rotují se stejnou frekvencí. 8

9 Tu mají spin jader se stejným chemickým posunem. Tto skupin jader ted mají růné precesní frekvence a náorňujeme je jako dvě neávislé magnetiace. Jednotlivé magnetiace (M CCl3 a M C2 Cl 2 ) nní vlivem hlavního magnetického pole rotují okolo os se svými frekvencemi. Zároveň se spin vracejí do rovnovážného stavu, tj. docháí k postupnému obnovování nadbtku spinů na nižší energetické hladině. V rotujícím modelu je tento děj vjádřen tak, že šipk představující jednotlivé magnetiace opouštějí rovinu a po spirále se vracejí do směru os. V průmětu do rovin můžeme během akviice poorovat dva rotující vektor magnetiace, jejichž velikost postupně klesá. Elektromagnetické pole vtvářené rotujícími magnetickými moment jader indukuje v měřící cívce elektrický proud. Cívka je orientovanou tak, že anamenává složk vektorů magnetiace promítající se do rovin. Obvkle se pomocí tv. kvadraturní detekce neávisle detegují složk v osách a. Magnetiace, které jsme si volili a onačili každou vlášť, přispějí do FIDu sinusoidami s odpovídajícími frekvencemi. FID odpovídá součtu těchto sinusoid, má komplikovaný průběh a odráží časový průběh celkové magnetiace vorku, ted vektorového součtu všech dílčích magnetiací. S přibližováním vektorů rovnovážnému stavu intenita FIDu klesá (většuje se složka ve směru os, průmět do rovin se blíží k nule). Počáteční stav Stav na konci 90 pulu Stav krátce po 90 pulu Stav v průběhu akviice Obr. Chování magnetiací během jednopulní sekvence. Nahoře je celkový stav a dole průmět do rovin. 9

10 FOURIEROVA TRANSFORMACE FID je časový ánam intenit indukovaného proudu v měřící cívce (na ose je čas) a spektrum je ávislost spektrální intenit na frekvenci (na ose je frekvence). Fourierova transformace je matematický nástroj, který umožňuje časového ánamu (FIDu) ískat spektrum. Na obráku je několik příkladů časových ávislostí a spekter vniklých po Fourierově transformaci. Obráek a vlevo představuje neklesající periodickou funkci (cosinus), u které a jednu sekundu proběhnou dvě period. Vpravo je pak spektrum vniklé po Fourierově transformaci této funkce. Ve spektru vidíme polopřímku protínající osu v bodě 2 (2 period a sekundu). Na obráku b je klesající cosinová funkce se stejnou periodou jako na obráku a. Podobně b vpadal FID měřený u vorku s jedním signálem. Fourierovou transformací této klesající funkce vnikne signál u 2. Pološířka signálu (šířka signálu v polovině jeho výšk) souvisí s rchlostí klesání cosinové funkce. Čím rchleji klesá periodická funkce k nule, tím širší je výsledný signál. To je vidět na obráku c, kde je obraena periodická funkce se stejnou periodou (dva ckl a sekundu), která ale rchleji klesá k nule. Ve výsledném spektru je širší signál u 2. Plocha signálu je stále stejná; kdž se většila šířka signálu, snížila se jeho výška. Na dalším obráku d je opět klesající cosinová funkce, tentokrát s periodou pět cklů a sekundu. Spektrum vniklé po Fourierově transformaci obsahuje jeden signál u 5. Na obráku e je časová funkce, která vnikla součtem dvou klesajících cosinů s periodou dva a pět cklů a sekundu. Ve výsledném spektru jsou pak dva signál u 2 a 5. pro skutečnou Fourierovu transformaci používan FT čas [s] 0 5 ν [] 10

11 FT čas [s] 0 5 ν [] FT čas [s] 0 5 ν [] FT čas [s] 0 5 ν [] FT čas [s] 0 5 ν [] 11

12 MAGNETICKÉ INTERAKCE JADER V NMR spektrech se mohou projevovat dva tp magnetických interakcí mei jádr atomů v molekulách: 1) Přímé dipól-dipólové (dipolární) interakce jsou důsledkem vájemného působení magnetických momentů jader prostorem. V iotropních prostředích (kapalin, rotok) jsou tto interakce průměrován k nule rchlými reorientacemi molekul v důsledku Brownova pohbu. 2) Nepřímé spin-spinové interakce (skalární) jsou prostředkován vaebnými elektron (elektron mají také svůj spin!) a působují štěpení (multiplicitu) signálů poorovatelné v NMR spektrech měřených v iotropních prostředích. Mechanismus nepřímé spin-spinové interakce si můžeme ukáat na jednoduchém příkladu heteronukleární interakce v molekule chloroformu 13 CCl 3. Magnetický moment vodíku působuje slabou magnetickou polariaci vaebných elektronů (energetick výhodnější je opačná orientace spinu jádra a elektronu). Spin valenčních elektronů se řídí jednak undovým pravidlem, jednak Pauliho principem. Podle Pauliho principu mají elektron v jednom orbitalu vžd opačný spin. Interakce s jadernými spin vede ke dvěma možným stavům - mají-li oba jaderné spin ( 1 i 13 C) stejné naménko, energie celého sstému je poněkud všší než u sstému s růnými naménk jaderných spinů, kde se naménka jaderných a elektronových spinů střídají. Na obráku vlevo je obraen energetický diagram jádra uhlíku 13 C E 1 13 C v magnetickém poli be spin eteronukleární spin-spinová interakce. spinové interakce. Toto jádro má dva možné spinové stav (α a β), mei nimiž je energetický rodíl E a ve spektru C 13 C spektrum

13 le poorovat jeden signál odpovídající tomuto přechodu (α β). Na obráku vpravo je situace jádra uhlíku 13 C s nepřímou spin-spinovou interakcí s jádrem vodíku. Oba spinové stav uhlíku (α i β) jsou v důsledku interakce se spin jádra vodíku štěpen na dvě energetické hladin. V tomto diagramu le poorovat dva růné přechod jádra 13 C α β. Oba přechod mají růný energetický rodíl E, to se projeví ve spektru tím, že poorujeme dvě růné frekvence. Signál uhlíku 13 C se nám ted roštěpil na dvě linie o stejné intenitě. Stejné roštěpení signálu můžeme ároveň poorovat i v 1 spektru (energetické hladin jádra 1 jsou roštěpen dík interakci s jádrem 13 C). Velikost nepřímé spin-spinové interakce udává interakční konstanta J (jednotkou je er, ). Tato konstanta se onačuje vlevo nahoře indeem udávajícím počet vaeb mei interagujícími jádr. Podle počtu vaeb mei interagujícími jádr jsou J onačován jako přímé ( 1 J), geminální ( 2 J), vicinální ( 3 J) a interakce na velkou vdálenost ( 4 J, 5 J,...). V našem příkladu molekul 13 CCl 3 má přímá spin-spinová interakce 1-13 C hodnotu 1 J = 208. Interakční konstanta J může být kladná nebo áporná,obojí se ale v jednoduchých NMR spektrech projeví stejně, e spektra ted le odečíst absolutní hodnotu J e vdáleností čar v multipletech. Na rodíl od chemického posunu interakční konstant neávisí na indukci vnějšího magnetického pole. Uvedenou interakci nele poorovat mei chemick ekvivalentními jádr. Pokud jádro interaguje s více magnetickými jádr, jejich vliv se ve spektru projevuje následovně: každá linie, která vnikne interakcí s jedním jádrem je dále štěpena na další linie interakcí s dalším jádrem. U běžných jader s I = 1/2 docháí při každé interakci ke vniku dvou linií jedné původní. Signál se potom skládá řad linií a jeho celkový vhled naýváme multiplicita signálu. Tak například jádra štěpená interakcí se J 1 = J 2 J 1 > J 2 dvěma jádr se stejnými interakčními konstantami vtvoří triplet o poměru intenit 1:2:1. Prostřední dvojnásobná linie de vnikla J 1 = J 2 = J 3 splnutím dvou linií. Tato situace nastane obvkle při štěpení dvěma chemick ekvivalentními jádr a Triplet Dublet dubletů tento tvar budou mít např. signál 13 C onačených v následujících sloučeninách: C 2 Cl 2, Cl 2 C=C 2. Kvartet Pokud nejsou interakční konstant stejné, poorujeme ve spektru čtři 13

14 linie o stejných intenitách, tv. dublet dubletů. Vdálenosti 1. a 2. linie či 3.a 4. linie představují jednu interakční konstantu, vdálenosti a konstantu druhou. Pro štěpení třemi interagujícími jádr již eistuje mnoho tvarů výsledného multipletu. Při štěpení se třemi stejnými interakčními konstantami vnikne kvartet (čtři linie v poměru intenit 1:3:3:1). Kvartetovou strukturu mají obvkle signál jader 13 C methlové skupin, která obsahuje tři ekvivalentní proton: C 3 O, C 3 Cl. Ostatní tvar multipletů naýváme podle celkového vhledu např. dublet tripletů, triplet dubletů a pod. Není-li řejmé, jakou strukturu signál vlastně má (v důsledku překrvů či spektra vššího řádu), naýváme ho obecně multiplet. J 1 =J 2 =J 3 J 1 >>J 2 =J 3 J 1 =J 2 >J 3 J 1 =J 2 +J 3 J 2 =J 3 =J 1 /2 J 1 >J 2 >J 3 DEKAPLINK Štěpení signálů působené spin-spinovými interakcemi může těžovat interpretaci 13 C NMR spekter (docháí k častějšímu překrvu signálů) a navíc horšuje poměr signálu k šumu (například signál roštěpený na dublet má poloviční výšku než singlet) a tím snižuje citlivost měření 13 C NMR spekter a 13 C 90 () všuje se doba nutná pro naměření spekter. eteronukleární ( 1-13 C) spinspinové interakce le odstranit D pomocí takvaného širokopásmového dekaplinku. Během celé dob měření 13 C 1 BB spekter jsou jádra vodíku oařována dalším Pulní sekvence pro měření 13 C NMR spekter. elektromagnetickým polem s frekvencí odpovídající reonanční frekvenci jader vodíku. To působí rchlé přechod mei spinovými stav α a β a tím pádem vrušení spin-spinové interakce jader vodíku s jádr uhlíku. V pulní sekvenci je dekaplink onačen obdelníkem ve vodíkovém kanále a 14

15 onačením BB (kratka Broad Bend decoupling širokopásmový dekaplink). 13 C NMR spektra se většinou měří s dekaplinkem. PŘÍSTROJE A TECNIKA U většin současných NMR spektrometrů určených pro měření kapalných vorků je magnetické pole vtvářeno supravodivými cívkami tvořenými několika tisíci ávit e speciálních slitin. Cívka je ponořena v kapalném heliu a teče jí proud okolo 100 A. Intenita takto dosaženého magnetického pole je 4-18 T. Pole musí být vsoce stabilní, jeho kolísání vede k rošíření linií ve spektru. Stejně tak vede k rošíření linií níká homogenita magnetického pole - pokud se vsktují jinak identická jádra růných částí vorku při růném poli, reonují při růných frekvencích. omogenita pole se upravuje speciální sadou prostorově růně orientovaných cívek, u nichž se intenita proudu a tím i dodatkového pole upravují pro každý vorek vlášť. Část nehomogenit je možno eliminovat rotací kvet se vorkem, protože každé jádro procháí během otočk růnými oblastmi magnetického pole. U současných FT spektrometrů je obvkle stejná cívka použita pro vslání pulu i pro snímání odev. Další cívka nebo cívk slouží pro vsílání frekvencí jiného jádra, vtváření gradientů pole a pod. Při manipulaci se spinovými sstém je k cívce připojen snteátor frekvencí opatřený esilovačem (vsílačem) o výkonu obvkle W, který musí být schopen produkovat krátké radiofrekvenční puls o přesné amplitudě, frekvenci a fái. Vsílače bývají obvkle dva nebo více, protože často je oařováno i jiné jádro než měřené. Kromě toho je další neávislý kanál vužit pro udržení stabilního pole (lock), ten obvkle vužívá jader deuteria v použitém ropouštědle. Při snímání odev sstému je cívka přepnuta na přijímač, kde je signál esílen, detekován a filtrován. Proces není jednoduchý, protože je výhodné achtit nejen amplitudu signálu, ale i jeho fái a dále je třeba rolišit od sebe signál po obou stranách ecitační frekvence. U růných přístrojů je tento proces do růné mír digitaliován. Další pracování je vžd digitální. Část NMR spektrometru, kde jsou umístěn přijímací a vsílací cívk, korekční cívk pro dosažení maimální homogenit pole a aříení ovládající přesné nastavení teplot vorku se naývá sonda. Sond le v případě potřeb měnit. Některé sond jsou konstruován tak, že umožňují měřit určitý tp eperimentu s větší citlivostí. FID je uložen do paměti řídícího počítače, kde jsou FID jednotlivých průchodů sčítán a poté je provedena Fourierova transformace a další pracování spektra. 15

16 pomocná aříení -ovládání rotace vorku -manipulace se vorkem -stabiliace teplot -ovládání homogenit pole manipulace vorku vakuum kveta se vorkem měřící cívka supravodivá cívka kapalné helium kapalný dusík sonda datastanice přepínač sntéa kmitočtů řídící počítač přijímač vsílač ROZPOUŠTĚDLO, STANDARD Vorek je ropuštěn v deuterovaném ropouštědle a umístěn v kvetě, která je přesunuta do středu magnetu na místo obklopené cívkami. Deuterovaná ropouštědla se používají, protože ropouštědlo je oproti měřené látce většinou v obrovském nadbtku a signál vodíku 1 ropouštědla b tak bl v 1 NMR spektru mnohem intenivnější a mohl b překrýt signál měřené látk. Deuterace Ropouštědlo Vorec δ 1 δ 13 C ropouštědel není nikd stoprocentní a Chloroform CDCl 3 7,26 77,0 Benen C tak je v 1 6 D 6 7,27 128,0 NMR spektrech vidět i 1,3 Acetonitril CD 3 CN 1,94 signál nedeuterovaného ropouštědla. 118,2 29,8 V 13 C spektrech pak můžeme poorovat Aceton CD 3 COCD 3 2,05 206,3 i signál uhlíků ropouštědla, které Dimethlsulfoid CD 3 SOCD 3 2,50 39,5 Methanol CD 3 OD 3,31 49,0 bývají kvůli spin-spinové interackci Voda D 2 O ~4,8 - s deuteriem roštěpen na multiplet. Tabulka. Chemické posun běžně používaných deuterovaných ropouštědel. Počátek stupnice chemických posunů δ se technických důvodů stanovuje obtížně v absolutní hodnotě; ujalo se používání vhodného standardu, který má ve spektru jedinou linii, kterou le snadno najít mei ostatními liniemi a přidává se buď přímo k měřené látce (interní standard) nebo v atavené kapiláře do kvet se vorkem (eterní standard). Pro 1 NMR 16

17 spektra to je nejčastěji tetramethlsilan (TMS), (C 3 ) 4 Si s dvanácti ekvivalentními vodíkovými atom, ve spektrech je to singletový signál obvkle nejvíce vpravo. Pro 13 C NMR spektra se u rotoků v CDCl 3 nejčastěji používá prostřední linie jeho signálu s posunem δ = 77 ppm. Tetramethlsilan není ropustný ve vodě, proto se při měření ve vodných rotocích používají jiné standard (například 1,4-dioan s chemickým posunem 1 3,75 ppm). RELAXACE Magnetiace směřuje v rovnovážném stavu ve směru os. Aplikací elektromagnetických pulů stáčíme magnetiaci os a jaderný spinový sstém je vveden rovnováh. Sstém se postupně vrací pět do rovnovážného stavu a tomuto jevu říkáme relaace. V NMR spektroskopii se rolišují dva tp relaačních dějů: podélná relaace a příčná relaace. Během podélné relaace (spin-mřížkové, M Z dm Z / dt = - ( M Z M 0 ) / T 1 longitudální) se novu buduje rovnovážná magnetiace v ose. Například v pulní sekvenci pro měření M Z = M 0 (1 e t / T1 ) M vodíkových NMR spekter je 90 pul, který sklopí 0.63 magnetiaci os do rovin. Beprostředně po tomto pulu je ted magnetiace v ose nulová. Dík t podélné relaaci se novu vbuduje rovnovážná magnetiace v ose. Nárůst magnetiace v ose probíhá podle rovnice T 1 3T 1 M Z = M 0 (1 e t / T 1 ), 180 () 90 () kde M je velikost magbetiace v ose, M 0 je rovnovážná D1 τ magnetiace, t je čas po 90 pulu a T 1 je spin mřížkový relaační čas. Čím je T 1 kratší, tím rchleji je novu dosaženo Sekvence Inversion recover rovnovážného stavu. T 1 bývá nejčastěji několik sekund, ale v některých případech může být i mnohem kratší nebo delší (až několik hodin). 17

18 Pro měření relaačních časů T 1 se používá pulní sekvence inversion recover. Tato sekvence obsahuje 180 pul, který sklopí magnetiaci do os -, poté následuje prodleva τ, kterou můžeme měnit. Během prodlev τ docháí k podélné relaaci, magnetiace v - se menšuje, procháí nulou a pak se novu vtváří magnetiace v ose +. Po prodlevě t následuje 90 pul a detekce signálu. τ = 0 Stav na konci 180 pulu Stav po prodlevě τ Stav na konci 90 pulu Signál ve spektru τ = 0,5 Τ 1 τ = 2 Τ 1 Během příčné relaace (spin-spinové, transversální) docháí k ubývání magnetiace v rovině. Důsledkem příčné relaace ubývá intenita snímaného signálu (FIDu). Úbtek magnetiace v rovině probíhá podle rovnice M M = M 0 e t / T 2, M 0 dm / dt = - M 0 / T 2 M = M 0 e t / T2 kde M je velikost magbetiace v rovině, M 0 je rovnovážná magnetiace, t je čas po 90 pulu a T 2 je spin 0.37 mřížkový relaační čas. Čím je T 2 kratší, tím rchleji 0.05 ubývá magnetiace v rovině a také FID je tím více t T 2 3T 2 ubývající. Krátké čas T 2 mají a následek rošíření signálů ve spektru (vi kapitola o Fourierově transformaci). T 2 bývá nejčastěji v řádu sekund. Obecně le říci, že velké molekul (např. protein, polmer) mají krátké relaační čas T 2 a 18

19 signál těchto látek proto bývají rošířené. Naopak malé molekul (např. běžná ropouštědla) mají T 2 dlouhé a ve spektru mají úké signál. Pro měření relaačních časů T 2 se používá pulní sekvence spinové echo. Tato sekvence ačíná prodlevou, během níž se v sstému ustanoví rovnovážný stav. Poté následuje 90 pul, který 90 () 180 () sklopí magnetiaci os do rovin (pokud je 90 pul D1 τ τ podél os, magnetiace se sklopí do os ). Sekvence Spinové echo Během dob τ vkonává magnetiace precesní pohb kolem os se svojí Larmorovou frekvencí. Za dobu τ se magnetiace otočí o úhel ϕ. Poté následuje 180 pul podél os, který ponechá magnetiaci v rovině, ale překlopí ji na druhou stranu os. Během dob τ vkonává magnetiace opět precesní pohb kolem os s Larmorovou frekvencí. Za dobu τ se magnetiace otočí o stejný úhel ϕ a tím pádem se vrátí opět do os, ale její intenita je snížena kvůli relaaci, ke které došlo v průběhu této pulní sekvence. Čím je doba τ delší, tím je výsledná magnetiace v ose menší. ϕ Stav na konci 90 pulu Stav po prodlevě τ ϕ Stav po 180 pulu Stav po druhé prodlevě τ 19

20 Určování struktur NMR spekter NMR spektra obsahují řadu informací, nichž nejvýnamější jsou 1. chemické posun (δ) signálů informující o chemickém okolí měřeného jádra, 2. multiplicit signálů a interakční konstant (J) informující o počtech sousedních magnetick aktivních jader a jejich geometrickém uspořádání a 3. integrální intenit signálů (A) informující o počtech chemick ekvivalentních atomů v molekule. Další informace o struktuře posktuje studium relaačních procesů (pohblivost částí molekul a vájemné vdálenosti atomů), teplotních ávislostí (výměn jader s ropouštědlem), vlivu ropouštědla, p (měn konformací, asociování) a korelací mei signál jader stejných či růných iotopů. Obr. Informace dostupné NMR spektra 1 NMR spektroskopie Nepatrný rosah reonančních frekvencí jader 1 obsahuje klíčové informace o struktuře látek. V oblasti 10 ppm pro jádra 1 jsou jednotlivé tp protonů v obvklých organických sloučeninách roložen následovně: 20

21 imid +, -CO 2 R N O C R CCl 3 C 2 Cl 2 C NR 2 C 3 Cl C 3 OCOC 3 -, Na N C O O C OR N RO OR C OR C OAc C O C C 2 C 3 Si(C 3 ) δ 0 Nejvíce stíněné proton se vsktují vpravo při níkých či dokonce áporných δ + δ - k vššímu poli k nižšímu poli stínění elektron hodnotách ppm. Někd se používá výra, že jsou posunut k vššímu poli (upfield). Velmi stíněné je jádro vodíku v iontových hdridech, kde tvoří ion se áporným nábojem. Okolo 0 ppm se vsktují signál vodíku u organokovových sloučenin a na cklopropanovém kruhu. K vššímu poli jsou také výraně posunut signál protonů, které se dostanou do blíkosti aromatického kruhu nad a pod jeho rovinu. Vlivem k nižšímu poli stínění sterickou ábranou k nižšímu poli k vššímu poli stínění kruhovými proud magnetického pole se v sstému π elektronů vtvoří kruhové proud s vlastním polem působícím proti vnějšímu poli a oslabujícím ho v blíkosti os procháející jeho středem. Srovnání chlorovaných methanů ukauje vliv elektronegativit substituentů: chemický posun vodíkových atomů v chlormethanu je 3.05, u dichlormethanu 5.20 a u trichlormethanu 7.26 ppm. Podle očekávání elektronegativní chlor odčerpává indukčním efektem elektron, odhaluje jádro vodíku a posunuje jeho signál k nižšímu poli (downfield). Chemický posun je možno předpovědět s přesností ppm na ákladě příspěvků jednotlivých skupin (Shoolerho pravidla). Aromatické vodík (oblast δ 6-8) a aldehdický vodík (δ ~10) jsou obvkle snadno identifikovatelné, protože se vsktují v částech spektra, kde se jiné tp vodíků vsktují jen vácně. 21

22 Nejméně stíněna jsou jádra vodíku v +, který nemá v sousedství žádný elektron. Ten se ale praktick nevsktuje v nesolvatované podobě a je-li solvatován, nese poue parciální náboj δ+. Signál kselých vodíků se vsktují v oblasti nad 10 ppm a někd nejsou pro rchlou výměnu s proton ropouštědla a velkou pološířku poorovatelné. Podobný efekt jako parciální kladný náboj má i sterická ábrana. Vede k oddálení valenčních elektronů a tím k odhalení jádra vůči vnějšímu magnetickému poli. Na obráku 1.7 je uvedeno několik běžných tpů organic-kých sloučenin (ester, amid, sacharid, nenascený keton, ami-nokselina v peptidu) spolu s chemickými posun jednotlivých protonů. U benlacetátu je methlová skupina v očekávané oblasti okolo 2.0 ppm vhledem k sousedství s sp 2 uhlíkovým atomem. U methlenové skupin se sčítají vliv 3.75,3.60 sousedního sp 2 uhlíku a C 2 O O O kslíkového atomu. U gluko C 2 O C C 3 O 3.30 O 4.51 jsou posun všech vodí-kových O O atomů okolo očekávané hodnot C 3 C ppm. Výjimku tvoří anomerní 4.22 CO 1.69 C C 2.44 C 3 C 2 C 2 atom vodíku, který je váán na N C C 2.29 C O O O uhlíkový atom nesoucí dva C kslíkové atom. U aminokselinových btků a N C C N C O proplbutramidu si můžete C 3 C 2 C 2 C N C 2 C 2 C 3 všimnout, že jsou uveden 1.30 O chemické posun i u N- vodíků. Tto amidické vodík se řadí také Obr 1.7 Chemické posun protonů v některých mei vměnitelné, ale na rodíl tpech organických sloučenin od alkoholů a aminů se vměňují pomalu, takže jsou obvkle v 1 NMR spektrech poorovatelné. Výše popsané vliv na chemické posun jader 1 platí v růné míře i pro ostatní jádra. Obecně platí, že čím je jádro těžší, tím je citlivější na měn ve svém elektronovém obalu (který je rosáhlejší) a rosah jeho chemických posunů je větší. Obráek 1.9 ukauje tpické interakční konstant pro jádra 1 v organických molekulách. Velikost geminální interakční konstant J gem se pohbuje v nepnutých sstémech okolo 12. Její hodnota rchle klesá s rostoucím valenčním úhlem protonů. Je-li u jednoduché vab volná otáčivost, je hodnota vicinální konstant J vic okolo 7. V sstémech s pevnými dihedrálními úhl (např. derivát ckloheanu) ávisí velikost vicinální

23 interakční konstant na dihedrálním úhlu, vtah popisuje Karplusova křivka. Interakce jader 1-1 dosahují maimálních hodnot okolo 25. Poorujeme-li v 1 NMR spektru větší interakční konstantu, bývá obvkle působena interakcí mei protonem a jiným jádrem, např. 19 F nebo 31 P. Interakce protonů s jádr 13 C v protonových spektrech poorujeme poue jako slabé postranní pás. Většina protonů je váána na neaktivních jádrech 12 C a není ted uhlíkem štěpena. Naproti tomu v uhlíkových spektrech le tto interakce snadno poorovat (pokud nejsou úmslně eliminován postupem naývaným širokopásmový dekapling), protože téměř každý vodíkový atom (99.98%) váaný na jádro 13 C je magnetick aktivní 1. gem. 11 Jvic R C C R vic. Jgem = 12 Jvic = 7 8 Karplusova křivka Jo = 8 Jm = 2 Jp = 0.5 Jgem = 1 Jtrans = 12 Jcis = 8 0 torsní úhel -C-C Obr. 1.9 Tpické hodnot interakčních konstant J u protonů Je-li rodíl chemických posunů interagujících jader velký ve srovnání s interakčními konstantami, ískáme přehledná spektra, e kterých můžeme přímo ískat všechn informace o chemických posunech a interakčních konstantách. Taková spektra naýváme spektra 1. řádu. Jsou-li rodíl malé, hovoříme o spektrech vššího řádu. Interpretace poloh a intenit linií v těchto spektrech bývá obtížná. V tomto tetu vžd předpokládáme spektra 1. řádu. Spektra jader 13 C jsou druhá nejčastěji měřená spektra. Vliv na chemický posun jsou podobné jako v případě protonů, ale podstatně větší. Nejvýranější rodíl je v sterické ábraně a uplatňují se i jiné vliv. Např. u halogenalkanů je obrovský rodíl mei tetrafluormethanem s δ +118 a tetrajodmethanem s δ Vliv sousedních substituentů na chemické posun 23

24 le odhadnout pomocí tabelovaných inkrementů snáe než u protonů. Vliv substituce si ukážeme na alkanech: je námo, že každý uhlíkový atom váaný na sledovaný atom uhlíku výší jeho chemický posun o přibližně 9.1 ppm, uhlík naváaný na tento atom (ted přes dvě vab od sledovaného) o dalších 9.4 ppm, uhlík váaný přes tři vab sníží posun o 2.5 ppm a uhlík váaný přes čtři vab výší posun o ještě poorovatelných 0.3 ppm. Tak můžeme spočítat chemické posun u růných alkanů s přesností lepší než několik ppm (be ávork naleené, v ávorce vpočtené hodnot): C 3 C 4 C 3 C 3 C 3 C 2 C 3 C 3 C 2 C 2 C 3 C C C (-2.3) 7.3 (6.8) (16.2) (15.9) (13.7) (24.3) 24.3 (25.6) 25.0 (25.0) C 3 C C 2 C 3 C (34.5) (34.7) (11.2) (23.1) Pro větvené uhlovodík vcháí při výpočtu posun uhlíků blíkých k rovětvení všší o hodnotu 1-4 ppm a je nutno přičíst další, tv. sterický inkrement, který má obvkle ápornou hodnotu. Podobné inkrement jsou k dispoici i pro růné běžné funkční skupin. Interakce mei jádr 13 C v uhlíkových spektrech nepoorujeme, protože při níkém přírodním astoupení je malá pravděpodobnost (1.1%), že v sousedství jádra 13 C bude opět jádro 13 C. To je hlavní, na první pohled viditelný rodíl mei 1 a 13 C NMR spektr. Interakce s proton jsou obvkle eliminován dekaplingem a tak spektra obsahují poue singletové signál. Jsou přehledná, téměř be překrvů i u složitých sloučenin a jejich interpretace bývá i pro ačátečníka jednodušší než v případě spekter protonových. INTENZITA SIGNÁLŮ Intenita signálů (A) je další důležitou informací, kterou je možno ískat NMR spekter. Udává se relativně vůči ostatním signálům a le ji vjádřit vorcem: 2 3 n. i. B 0. γ. I.(I+ 1) A = T n i = počet ekvivalentních jader = přírodní astoupení jádra Protože v jednom spektru jsou společně měřena vžd jádra stejného druhu, ve stejném magnetickém poli a při stejné teplotě, je plocha každého signálu úměrná počtu chemick ekvivalentních jader v molekule. Chemick ekvivalentními naýváme atom, které mají 24

25 stejný chemický posun a posktují poue jeden signál. Nejlépe je ponáme podle toho, že při postupném nahraení každého nich jiným atomem vnikne vžd stejná sloučenina. Tak například diethlether obsahuje 6 chemick ekvivalentních protonů v methlových a 4 chemick ekvivalentní proton v -C 2 - skupinách. Náhradou kteréhokoliv prvních 6 atomů vodíku např. chlorem vnikne 1-etho-2-chlorethan, kteréhokoliv e bývajících 4 vodíků 1- etho-1-chlorethan. Protonové NMR spektrum diethletheru bude ted obsahovat dva signál, jejichž intenit budou v poměru 6:4, ted 3:2. Intenit nejsou představován výškou pásů, ale jejich plochou; často se naývají integrálními intenitami. Poor! Uvedená pravidla platí poue pro spektra, u nichž nebla použita nějaká manipulace s populacemi na jednotlivých hladinách. 1 NMR spektra jsou příkladem spekter, u nichž le takto počt chemick ekvivalentních jader jistit. Běžným působem měřená spektra jiných jader (s oařováním protonů po celou dobu eperimentu, např. 13 C NMR spektra, vi dříve) tuto informaci praktick neobsahují. Z výše uvedeného vorce také vplývá vtah mei intenitami signálů růných jader. Změříme-li na stejném přístroji a při stejné teplotě protonové a křemíkové spektrum sloučenin obsahující seskupení -SiC 3, jistíme, že intenit signálů vodíku a křemíku jsou 3 v poměru: = Při výpočtu uvažujeme poue rodílné veličin n, i, γ. Abchom u jader s níkou citlivostí nebo s níkým astoupením měřeného iotopu dosáhli potřebného poměru signálu k šumu (S/N), musíme používat koncentrovanější vork, vork sloučenin obohacených měřeným iotopem, případně větší kvet. Další možností je používat dlouhé akumulace spekter. Intenita signálu roste úměrně počtu akumulovaných FIDů, intenita šumu roste s počtem akumulací úměrně jejich druhé odmocnině. Provedeme-li ted akumulaci 100 FIDů, lepší se poměr signálu k šumu 10. Chceme-li lepšit poměr signálu k šumu dvojnásobně, musíme počítat pro eperiment se čtřnásobně dlouhou dobou. Eistují i tv. nepřímé (inverní, indirect) eperiment, u nichž se výšení citlivosti dosahuje přenosem informace o málo citlivém jádru na jádra s vsokou citlivostí, obvkle 1. 25

26 Praktické použití: Počet signálů v NMR C 2 C 3 C 3 C 3 C C C 3 spektru a jejich intenita nám podávají informaci o počtu skupin chemick ekvivalentních jader a o C 3 OC(C 3 ) 3 počtu jader v každé skupině. Například pro C 2 C(C 3 ) 2 ethlovou skupinu můžeme v 1 NMR spektru nalét dva signál v poměru intenit 3 : 2. Oba O iomerní 2-buten, cis- i trans-, posktují v 1 C 3 CC 2 C 3 O NMR spektru dva signál o poměru intenit 3 : 1. V protonovém spektru 2-methlpropenu budou rovněž dva signál v poměru 3 :1. Molekula Obr Chemick ekvivalentní ckloheanu v běžné židličkové konformaci atom obsahuje dva růné druh atomů vodíku - aiální a ekvatoriální. V 1 NMR spektru ale poorujeme poue jeden signál představující průměrnou hodnotu chemického posunu aiálních a ekvatoriálních vodíků, protože židličková konformace se rchle ( hlediska NMR spektroskopie) překlápí na druhou židličkovou konformaci s prohoenými aiálními a ekvatoriálními polohami. 26