مفهوم جا به جایی شیمیایی در NMR
در طیف سنجی NMRهسته های مختلفی از قبیل هیدروژن(H)کربن(C)نیتروژن(N) و... قابل مشاهده اند.لازم به ذکر است در این میان طیف سنجی 1H NMRبیشترین کاربرد را دارد.
از قوانین فیزیک می دانیم وقتی که یک بار در حال حرکت است، میدان مغناطیسی ایجاد می کند. وقتی هسته در NMR در معرض اصابت امواج رادیویی(RF) قرار می گیرد، هسته و میدان مغناطیسی آن، حرکت ناگهانی انجام می دهند .
از اجزای طیف سنج NMR، سیم پیچی هست که نمونه را احاطه می کند. طبق قوانین فیزیک می دانیم که حرکت یک آهن ربا درون سیم پیچ با ایجاد جریان الکتریکی در سیم ها همراه است. بنابراین وقتی میدان مغناطیسی هسته حرکتی ناگهانی می کند، در سیم جریانی ایجاد می گردد که این جریان توسط کامپیوتر به صورت فایل FID که در شکل زیر مشاهده می کنید ثبت می شود.
در طیف سنجی NMRهسته های مختلفی از قبیل هیدروژن(H)کربن(C)نیتروژن(N) و... قابل مشاهده اند.لازم به ذکر است در این میان طیف سنجی 1H NMRبیشترین کاربرد را دارد.
از قوانین فیزیک می دانیم وقتی که یک بار در حال حرکت است، میدان مغناطیسی ایجاد می کند. وقتی هسته در NMR در معرض اصابت امواج رادیویی(RF) قرار می گیرد، هسته و میدان مغناطیسی آن، حرکت ناگهانی انجام می دهند .
از اجزای طیف سنج NMR، سیم پیچی هست که نمونه را احاطه می کند. طبق قوانین فیزیک می دانیم که حرکت یک آهن ربا درون سیم پیچ با ایجاد جریان الکتریکی در سیم ها همراه است. بنابراین وقتی میدان مغناطیسی هسته حرکتی ناگهانی می کند، در سیم جریانی ایجاد می گردد که این جریان توسط کامپیوتر به صورت فایل FID که در شکل زیر مشاهده می کنید ثبت می شود.
وقتی هسته ها مورد امواج رادیویی((RF قرار می گیرند، چرخش یا اسپین هسته های مشابه با یکدیگر جمع می شوند و پس از رفع سیگنال های منفی ، این چرخش ها به به صورت فایل FID قابل مشاهده است. بعد از تبدیل FID، نموداری به شکل زیر دیده می شود:
برای اینکه بتوانیم طیف به دست آمده از 1H NMRرا تفسیر کنیم باید مقیاسی برای انتقال های شیمیایی طیف انتخاب کنیم. جابجایی شیمیایی نامی است که دانشمندان برای آن به کار می برند. به همین منظور باید استانداردی را انتخاب کنیم تا به کمک آن طیف را تفسیر کنیم. به دلیل اینکه نوع و تعداد پیوندها در طول یک مولکول، متغیر هستند، میدان مغناطیسی القایی ناشی از الکترون‌های پیوند شیمیایی نیز در مولکول متفاوت خواهد بود. در نتیجه، میزان پوشش برای هر هسته هیدروژن، مقدار منحصر به فردی است و رزونانس‌های مشخصی موسوم به «جابجایی شیمیایی» (Chemical Shift) در اتم‌های هیدروژن موجود در مولکولی با ساختار غیرتعادلی بوجود می‌آیند.
تترا متیل سیلان به عنوان استاندارد NMR
این استاندارد تترامتیل سیلان یا به اختصار TMS می باشد و جابه جایی شیمیایی آن صفر δTMS = 0ppm در نظر گرفته می شود. دلیل اصلی استفاده از TMS این است که همه ی پروتون های آن برابر یا به اصطلاح هم ارز هستند,بی اثر است و به راحتی در مایعات حل می شود همچنین به راحتی با تقطیر می توان آن را از نمونه جداسازی کرد. بنابراین قله‌ای خواهد داشت که به عنوان مبدأ صفر نمودار طیف انتخاب می شود. که ساختار آن را در شکل زیر مشاهده می کنید:
دلیل وجود گروهی از قله ها به جای یک قله ، مزدوج شدن هیدروژن های یک اتم کربن است،به عبارت ساده تر تحت تأثیر میدان مغناطیسی مربوط به هیدروژن های هسته های مجاور قرار گرفته اند. این مزدوج شدن، سیگنال را به چندین قله می شکافد. این شکسته شدن منجر به قانون «۱+N» می شود، که می گوید تعداد پیک های مشاهده شده برای هر نوع هیدروژن، برابر تعداد هیدروژن های هسته های مجاور (N) به اضافه یک است. علت جا به جایی شیمیایی حرکت الکترون در ملکول است که ایجاد یک میدان مغناطیسی ثانویه می کند هر چه چگالی الکترون اطراف هسته بیشتر باشد اثر حفاظتی بیشتر و هسته در میدان بالاتر رزونانس می کند.
بنابراین:
یک گروه −NH−NH، بسته به اتم متصل به هیدروژن، متفاوت از یک −CH−CH است.
یک −CH3−CH3، بر اساس تعداد اتم‌های هیدروژن پیوندی، با −CH2−−CH2− تفاوت دارد.
یک C−HC−H به صورت sp3sp3 با C−HC−H به صورت sp2sp2 متفاوت است.
در شکل زیر جا به جایی شیمیایی حلال های دوتره پر کاربرد مورد استفاده در 1H NMR را مشاهده می کنید:
" جا به جایی شیمیایی " , "جا به جایی شیمیایی در NMR " , "حلال دوتره " , " حلال NMR "