nuclear magnetic resonance (nmr)
TRANSCRIPT
Nuclear Magnetic Resonance (NMR)
Anshar Saud
Spektrum dan Efek Molekuler
Ringkasan Prinsip
Radiasi dalam frekuensi radio, digunakan untuk mengeksitasi atom yg menyebabkan perputaran dari sejajar menjadi berlawanan medan magnet. Range frekuensi yang dibutuhkan untuk eksitasi dan pola pemecahan kompleks yang dihasilkan adalah sangat khas untuk struktur kimia molekul.
Aplikasi dalam Analisis Farmasi
Teknik yang sangat baik untuk karakterisasi exact structure dari sediaan farmasi
Dapat menentukan ketakmurnian Potensial digunakan untuk
fingerprinting mixture Berpotensi untuk analisis kuantitatif
obat dalam sediaan
Kelebihan
Memberikan lebih banyak informasi tentang struktur molekul dibanding teknik yang lain.
Kekurangan
Mrp teknik yang kurang sensitif, membutuhkan >5 mg sampel untuk proton NMR dan >20 mg untuk karbon-13 NMR
Instrumentasi yang mahal, membutuhkan operator khusus walaupun otomasinya semakin menjadi metode rutin
Introduksi
Inti dari beberapa atom mengalami perputaran yg menyebabkan magnetic vector. Inti atom ini dimiliki1H, 13C, 15N, 19F, 29Si dan 31P.
Ketika inti ini dilewatkan medan magnet, ia akan cenderung sejajar atau berlawanan dengan medannya.
Instrumen
Proton NMR Sampel senyawa (bbrp mg) dilarutkan
dalam pelarut lembam yg tidak memiliki inti 1H, contohnya CCl4 , CDCl3 (deuteriokloroform), dan CD3COCD3 (heksadeuteriaseton)
Sejumlah kecil senyawa rujukan yaitu tetrametilsilana (TMS), (CH3)4Si. Larutan dimasukkan dalam tube kaca, diletakkan di tengah kumparan frekuensi radio (rf) yaitu di antara ujung-ujung kutub magnet yang sangat kuat.
Inti menyejajarkan diri searah atau melawan medan. Secara berangsur-angsur dan terus menerus energi yg diberikan inti dinaikkan oleh kumparan rf.
Bila energi tepat sama dengan celah energi di antara keadaan spin berenergi rendah dan keadaan spin berenergi tinggi, maka energi tsb diserap oleh inti.
Pd saat itu, inti dikatakan beresonansi dengan frekuensi terpasang, sehingga namanya resonansi magnetik inti.
Plot dari energi yg serap oleh sampel thd frekuensi terpasang pada kumparan rf memberikan spektrum NMR.
Pergeseran Kimia Tidak semua inti 1H membalikkan spinnya tepat sama
dgn radio sebab inti-inti tsb mgk berbeda dgn lingkungan kimianya.
Posisi puncak spektrum diukur dalam unit δ (delta) dari puncak sediaan rujukan, tetrametilsilana (TMS).
Kebanyakan senyawa organik memiliki puncak bawah medan ( di medan rendah ) dari TMS dan diberi nilai δ positif.
Nilai δ 1,00 berarti puncak muncul 1 ppm di bawah medan dari puncak TMS. Jika spektrum diukur pada 60 MHz (60 x 106 Hz ), maka 1 ppm ialah 60 Hz di bawah medan TMS. Jika spektrum diambil pd 100 Mhz, maka nilai δ 1 ppm ialah 100 ppm di bawah medan TMS, dst.
Pergeseran kimia dari sinyal 1H tertentu adalah nilai δ-nya thdp TMS
Disebut pergeseran kimia karena nilainya bergantung pada lingkungan kimia hidrogen.
Pergeseran kimia = δ (ppm)=jarak puncak TMS, dlm Hz dibagi dengan Frekuensi spektrometer, dlm MHz
Pergeseran kimia, nilainya dari 0 - 14
Kenapa TMS ? Ke -12 Hidrogennya ekivalen, sehingga
hanya memunculkan satu sinyal NMR yg tajam, yg bfungsi sgr rujukan
Sinyal 1H nya muncul pada atas medan dibanding kebanyakan sinyal 1H dlm senyawa organik lain, shg memudahkan identifikasi puncak
TMS bersifat lembam (inert), shg tdk bereaksi dgn kebanyakan seny organik lain
Titik didihnya rendah shg mudah disingkirkan pada akhir pengukuran.
Characteristic Chemical Shifts
Spin-Spin Coupling Banyak spektrum 1H NMR menunjukkan
puncak yg pecah (peak splitting) (doublet, triplet, quartet)
splitting tjd krn puncak hydrogen (proton) yg bdekatan yg menyebabkan absorpsi frekuensi 1H yg diuji melompat ke level yg berbeda
Energi yg melompat ini dihitung dan jumlah level atau pemecahan = n + 1 dimana “n” ad jumlah 1H yg berdekatan
Spin-Spin Coupling
C - Y C - CH C - CH2 C - CH3
H |
H |
H |
H |
singlet doublet triplet quartet
X ZX Z X Z X ZJ
Spin Coupling Intensities
11 1
1 2 11 3 3 1
1 4 6 4 11 5 10 10 5 1
1 11 1
2
Pascal’s Triangle
1 1
3 3
13C NMR
Salah satu yg sering digunakan selain 1H NMR
Secara alami 13C hanya 1,1% dari 12C keseluruhan
Relatif lemah dibanding 1H NMR Resonansi pd frekuensi 25,1 MHz
(Proton 100 MHz) sehingga energi yg dihasilkan lebih rendah.
TERIMA KASIH