Спектроскопия ядерного магнитного резонанса , наиболее известная как спектроскопия ЯМР или спектроскопия магнитного резонанса ( МРС ), представляет собой спектроскопический метод наблюдения локальных магнитных полей вокруг атомных ядер . Эта спектроскопия основана на измерении поглощения электромагнитного излучения в радиочастотном диапазоне примерно от 4 до 900 МГц. Поглощение радиоволн в присутствии магнитного поля сопровождается особым типом ядерного перехода, и по этой причине такой тип спектроскопии известен как спектроскопия ядерного магнитного резонанса. [1] Образец помещается в магнитное поле, и сигнал ЯМР создается путем возбуждения образца ядер радиоволнами в ядерный магнитный резонанс , который обнаруживается с помощью чувствительных радиоприемников. Внутримолекулярное магнитное поле вокруг атома в молекуле изменяет резонансную частоту, открывая тем самым доступ к деталям электронного строения молекулы и ее отдельных функциональных групп. Поскольку поля уникальны или очень характерны для отдельных соединений, в современной практике органической химии ЯМР-спектроскопия является окончательным методом идентификации мономолекулярных органических соединений .
Точно так же биохимики используют ЯМР для идентификации белков и других сложных молекул. Помимо идентификации, ЯМР-спектроскопия предоставляет подробную информацию о структуре, динамике, состоянии реакции и химическом окружении молекул. Наиболее распространенными типами ЯМР являются спектроскопия ЯМР протонов и углерода-13 , но она применима к любому типу образца, который содержит ядра, обладающие спином .
Спектры ЯМР уникальны, хорошо разрешены, аналитически доступны и часто легко предсказуемы для небольших молекул . Очевидно, что разные функциональные группы различимы, и идентичные функциональные группы с разными соседними заместителями по-прежнему дают различимые сигналы. ЯМР в значительной степени заменил традиционные влажные химические тесты, такие как цветные реагенты или типичная хроматография для идентификации. Недостатком является то, что требуется относительно большое количество (2–50 мг) очищенного вещества, хотя его можно выделить путем обработки. Предпочтительно образец должен быть растворен в растворителе, поскольку ЯМР-анализ твердых веществ требует специальной машины для вращения под магическим углом и не может дать столь же хорошо разрешенные спектры. Временной масштаб ЯМР относительно велик, поэтому он не подходит для наблюдения быстрых явлений, поскольку дает только усредненный спектр. Хотя в спектре ЯМР обнаруживаются большие количества примесей, существуют более эффективные методы обнаружения примесей, поскольку ЯМР по своей природе не очень чувствителен, хотя на более высоких частотах чувствительность выше.
Корреляционная спектроскопия является развитием обычного ЯМР. В двумерном ЯМР излучение сосредоточено вокруг одной частоты, и наблюдаются коррелированные резонансы. Это позволяет идентифицировать соседние заместители наблюдаемой функциональной группы, позволяя однозначно идентифицировать резонансы. Существуют также более сложные 3D и 4D методы, а также множество методов, предназначенных для подавления или усиления определенных типов резонансов. В спектроскопии ядерного эффекта Оверхаузера (ЯЭО) наблюдается релаксация резонансов. Поскольку NOE зависит от близости ядер, количественная оценка NOE для каждого ядра позволяет построить трехмерную модель молекулы.