036-m-icb
Spettrometro di Risonanza Magnetica Nucleare 500MHz
Oxford Instruments
1982
keywords: spettroscopia, NMR, risonanza magnetica, 1H, 13C, 15N, struttura
Principali ambiti d’impiego: Chimica organica, Chimica sostanze naturali, Metabolomica
Breve descrizione:
La spettroscopia di risonanza magnetica nucleare è la tecnica che fornisce la maggior quantità di informazioni per lo studio e la definizione della struttura molecolare.
Tutti i nuclei hanno una massa ed una carica. Quelli che hanno numero di massa e/o numero atomico dispari posseggono anche uno spin, cioè hanno un momento angolare. Nuclei come 1H, 2H, 13C, 14N e 17O posseggono uno spin e possono essere studiati mediante spettroscopia NMR. A seconda dei casi si parlerà di 1H-NMR, 13C-NMR ecc.
La spettroscopia 1H-NMR è certamente la più comunemente usata.
Una carica che ruota (come il nucleo di 1H) genera un campo magnetico ed avrà un momento magnetico, è cioè assimilabile ad un ago magnetico. In presenza di un campo magnetico esterno il momento magnetico tenderà ad allinearsi così come succede all’ago magnetico della bussola che si allinea col campo magnetico terrestre.
Per ciascuno dei suddetti nuclei i momenti magnetici possono assumere un certo numero di possibili orientazioni (cui corrispondono altrettanti livelli energetici) rispetto ad un campo esterno (in assenza di questo gli spin sono orientati in direzioni casuali).
Per ottenere uno spettro NMR di un campione questo viene posto in un campo elettromagnetico e viene applicato un campo di radiofrequenza. L’energia del campo di radiofrequenza viene assorbita dai singoli nuclei per passare da un’orientazione ad un’altra. L’energia viene poi opportunamente ceduta.
Questo fenomeno è alla base della spettroscopia NMR che consente di registrare (in una scala di frequenze) un segnale caratteristico (per la forma, l’intensità e la posizione nella scala) di ciascuno dei nuclei analizzati presenti nel campione sotto indagine.
Ciascun nucleo(1H, 2H, 13C, 14N, 17O ecc) in base all’intorno chimico, ovvero
i) il numero di legami che forma
ii) il tipo di legami che forma
iii) la natura degli atomi con cui è direttamente legato
iv) la vicinanza spaziale di determinati gruppi di atomi/porzioni di molecola
darà un segnale caratteristico.
E’ possibile analizzare un campione per registrare spettri monodimensionali o multidimensionali (del tipo 1H-13C, 1H-15N ecc).
L’assegnamento dei segnali registrati in uno spettro NMR, insieme ad altre informazioni (ottenute mediante altre metodologie spettroscopiche e non) consentiranno di:
– determinare la struttura di una molecola
– evidenziare la presenza di determinato un componente in una miscela complessa o incognita
– ricavare informazioni strutturali e/o funzionali di molecole molto complesse come le proteine
Lo spettroscopia NMR in soluzione è certamente l’applicazione più comune e versatile. In questo caso il composto da analizzare è e un liquido o se è un solido è necessario scioglierlo in un opportuno solvente.
Questa tecnica è certamente di fondamentale importanza per il lavoro di coloro che si occupano di chimica organica, chimica di sostanze naturali, sintesi organica. Negli ultimi anni il notevole sviluppo tecnologico ha reso questa tecnica particolarmente utile ed accessibile per studi di sistemi molecolari molto complessi (proteine, estratti complessi di metaboliti, cellule in vivo).
